Преобразователь для бесконтактной передачи медленно изменяющихся измерительных сигналов с вращающегося объекта Советский патент 1987 года по МПК G01D5/06 

Изобретение относится к информационно- измерительной технике и предназначено для нередачи сигналов с быстро вращающихся объектов в условиях повьиленной температуры.

Цель изобретения - повыщение чувствительности устройства.

На фиг.1 представлен преобразователь для бесконтактной нередачи медленно изме- няюншхся сигналов с врана.аюн,1,егося объекта,, разрез; на фиг.2 - электрическая схема соединений обмоток преобразователя; на фиг.З и 4 - диаграммы, показывающие характер изменения выходного сигнала. Преобразователь состоит из ротора 1, расположенного на валу 2, и статора 3. Ротор 1 состоит из соосных с валом 2 внутреннего 4 и внешнего 5 полых цилиндров и идентичных ферромагнитных колец 6 и 7, также соосных с валбм 2. Во внешнем полом цилиндре 5 вблизи каждого торца вы- нолнено два ряда равномерно расположенных по окружности прорезей 8. Кольца 6 и 7 но внутренней поверхности соединены с внутренним полым цилиндром 4, а по внешней поверхности - с внешним цилиндром 5 и расположены на валу 2 соосно с ним. Сигнальная обмотка 9 размещена на внут- реннем цилиндре 4, так, что ось ее намотки совпадает с осью вращения вала 2. Статор 3 преобразователя состоит из трех ферромагнитных колец 10-12, расположенных соосно и соединенных по внещней поверхности коаксиальным цилиндром 13. Обмотка 14 модуляции 14 расположена между крайним 10 и средним 11 кольцами статора, а измерительная обмотка 15 - между крайним 12 и средним 11 кольцами статора 3.

Врающийся трансформатор 16 отделен от преобразователя вращающейся 17 и неподвижной 18 диамагнитными диэлектрическими шайбами и содержит статор 19 с размещенной внутри первичной тестовой обмоткой 20 и ротор 21, представляющей собой располо- женную на валу 2 ферромагнитную вставку 22 с намотанной на ней вторичной тестовой обмоткой 23, включенной последовательно с сигнальной обмоткой 9 и клеммами 24 для подключения к источнику 25 медленно изменяющегося сигнала. Конструктивное вы- полнение вращающегося трансформатора может быть различным.

Все обмотки преобразователя выполнены коаксиальным с валом 2.

Преобразователь работает следующим образом.

При наличии тока модуляции в обмотке 14 модуляции магнитный поток, вызванный этим током, замыкается по участку полого цилиндра 13 между крайним 10 и средним 11 кольцами, кольцу 10, зазору между ротором 1 и статором 3 преобразователя, кольцу 6 ротора 1 и далее разветвляется таким образом, что часть потока за.мыкается

0

5

0

посреднему кольцу 1 1 и не охватывает измерительную обмотку 15, а другая часть потока замыкается по крайнему кольцу 12 и охватывает измерительную обмотку 15, наводя в ней ЭДС. При этом величина потока модуляции должна быть достаточной для того, чтобы периодически доводить до насыщения участки стенки внещнего цилиндра 5 ротора 1. Глубокого насыщения участков, образованных двумя рядами прорезей, не происходит, так как внутренний цилиндр 4 оказывает для магнитного потока шунтирую- шее влияние. При отсутствии тока в сигнальной обмотке 9 модуляционный .магнитный поток первоначально протекает как по внешнему 5, так и по внутреннему 4 полым цилиндрам. По мере возрастания потока .модуляции магнитное сопротивление участков между прорезями 8 во внещнем цилиндре 5 возрастает, при этом магнитное сопротивление внутреннего цилиндра 4 остается практически неиз.менным. Вследствие щунтирую- щего влияния внутреннего цилиндра 4 поток модуляции перераспределяется таким образом, что большая его часть протекает по внутреннему цилиндру 5 и через воздушный зазор между ротором 1 и статором 3 замыкается по крайнему кольцу 12, охватывая измерительную обмотку 15. В результате такого перераспределения в последней наводится ЭДС сложного спектрального состава, в которой наибольщую величину имеют первая и вторая гаормоники тока модуляции.

При появлении, тока в сиг 1альной обмотке 9 в последней наводится магнитный поток, который полностью замыкается по ротору 1, не проходя через зазор между ротором 1 и статором 3. При этом направление данного магнитного потока по отношению к потоку модуляции в один и тот же момент времени в стенках внешнего 5 и внутреннего 4. полых цилиндров противоположно, что приводит к изменению распределения магнитного потока модуляции между стенками полых цилиндров 4 и 5 ротора 1, а следовательно, к изменению спектрального состава магнитного потока, пронизывающего измерительную обмотку 15.

При отсутствии сигнала от источника 25 медленно изменяющегося сигнала в сигнальной обмотке 9 протекает ток, вызванный низкочастотным тестовы.м сигнало.м, передаваемым с неподвижной аппаратуры посредством вращающегося трансформатора 16. Воздействие этого периодического линейного (например, треугольного) сигнала приводит к тому, что уровень второй гармоники потока модуляции в спектре выходного сигнала модулируется по амплитуде этим линейным низкочастотным сигналом (фиг.З). Разность временных интервалов to; t; и ti; -2 в данном случае равна нулю. При появлении в сигнальной обмотке 9 тока от источника медленно изменяющегося сигнала

0

5

0

5

поток, вызыванныи этим током, суммируется с потоком от источника тестового сигнала, и равепство временных HHTepBaviOB to; ti и ti; 12 нарушается (фиг.4), причем эта разность прямо пропорциональна величине сигнала от источника 25 медленно изменяю- щегося сигнала.

В предлагаемом преобразователе по сравнению с известным информативный магнитный поток, управляющий потоком модуля- ции, полностью замыкается внутри замкнутого ферромагнитного контура, т. е. не встречает на своем пути значительного паразитного сопротивления воздушного зазора, что позволяет получить существенно большую чувствительность, так как величина магнитного потока, созданного сигнальной обмоткой 9, опредееляется только параметрами магнитопровода, не зависит от величины зазора между роторной и статорной частями преобразователя и может быть достаточно большой.

Формула изобретения Преобразователь для бесконтактной пере

дачи медленно изменяющихся измерительных сигналов с вращающегося объекта, содержащий ротор в виде ферромагнитного полого цилиндра, соосного с валом, с сигнальной обмоткой, статор с двумя крайними ферромагнитными кольцами, соединенными по

о

5

5

внешней поверхности полым цилиндром, коаксиальным валу, обмотки модуляции и измерительную, размещенные внутри статора, ог- личающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, он снабжен дополнительным полым цилиндром и двумя крайними кольцами, установленными на роторе и размещенными между основным и дополнительным цилиндрами ротора, в дополнительном цилиндре выполнено два ряда равномерно расположенных по окружности прорезей, статор снабжен дополнительным средним ферромагнитным кольцом, равноудаленным от крайних колец и соединенным по внещпей цилиндрической поверхности с внутренней поверхностью полого цилиндра, сигнальная обмотка размещена внутри между полыми цилиндрами ротора, измерительная обмотка и обмотка модуляции размещены по разные стороны среднего кольца статора, преобразователь снабжен вращающимся трансформатором, на роторе которого установлена вторичная тестовая обмотка, соединенная последовательно с сигнальной обмоткой и клеммами для подключения к источнику медленно изменяющегося сигнала, на статоре вращающегося трансформатора установлена первичная тестовая обмотка, все обмотки выполнены кольцевыми и расположены коак- сиально валу, статоры и роторы преобразователя и вращающегося трансформатора отделены друг от друга диамагнитными диэлектрическими шайбами.

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и предназначено для передачи сигналов. Цель изобретения - повыщение чувствительности преобразователя. Преобразователь содержит ротор 1, расположенный на валу 2, статор 3. Ротор 1 состоит из соосных с валом внутреннего 4 и внешнего 5 полых цилиндров и идентич13 П /« ных ферромагнитных колец 6,7, также соосных с валом 2. В цилиндре 5 вблизи торцов выполнены два ряда равномерных прорезей 8. Кольца 6,7 соединены по внутренней поверхности с цилиндром 4, а по внешней поверхности - с цилиндром 5. Сигнальная обмотка 9 размещена на внутреннем цилиндре 4 и ось ее намотки совпадает с осью вращения. Статор 3 состоит из трех ферромагнитных колец 10,11,12, расположенных соосно и соединенных по внешней поверхности коаксиальным цилиндром 13. Обмотки модуляции 14 расположены между кольцами 10,11. Измерительная обмотка 15 расположена между кольцами 12,11. Вращающийся трансформатор (ВТ) 16 отделен от преобразователя вращаюц 1ейся 17 и неподвижной 18 диамагнитными диэлектрическими шайбами. ВТ 16 содержит статор 19 с первичной тестовой обмоткой 20 и ротор 21 с вторичной тестовой обмоткой 23, включенной последовательно с сигнальной обмоткой 9. Информативный магнитный поток, управляющий потоком модуляции, полностью замыкается внутри замкнутого контура, что увеличивает чувствительность преобразователя. 1Z Г8 ил. $ (Л ю 00 СХ)

4

фиг.З

фиг. 4