Двухканальный бесконтактный датчик угловых перемещений Советский патент 1987 года по МПК G01B7/30 

Изобретение относится к измерительной технике, позволяет измерять угловые перемещения валов различных объектов и явл)- ется усовершенствованием изобретения по авт. св. № 894347.

Целью изобретения является повышение точности измерения угловых перемещений путем устранения погрешностей, обусловленных неортогональностью расположения и неравенством параметров квадратурных обПредлагаемый датчик работает следующим образом.

При подаче напряжения на одну из обмоток, например 9, расположенную на с части 2 корпуса 1 (концы соответствующей квадратурной обмотки 10 должны быть замкнуты), на обмотках И и 12 ротора индуцируются ЭДС: ЕП 4 inna; Е|2 VmCosna,(Г

моток, размещенных на пакетах магнито- Ю где Vm - амплитудное значение наведенной

ЭДС;

провода ротора.

На фиг. 1 представлен датчик, общий вид; на фиг. 2 - электрическая схема соединений обмоток датчика.

Двухканальный бесконтактный датчик угловых перемещений содержит корпус 1, состоящий из двух частей 2 и 3, имеющих возможность фиксированного углового поворота одной части относительно другой. В частях 2 и 3 ротора 1 размещены, соответственно, пакеты 4 и 5 магнитопровода 20 статора. На валу 6 ротора установлены пакеты 7 и 8 магнитопровода ротора. На пакете 4 магнитопровода статора и пакете 7 магнитопровода ротора размещена первая группа квадратурных (сдвинутых на 90 эл. град) обмоток 9, 10 и 11, 12 соответ- 25 ственно с числом «п пар полюсов каждая. На пакете 8 магнитопровода ротора размещены квадратурные обмотки 13, 14 и 15, 16 второй и третьей групп обмоток датчика. На пакете 5 магнитопровода статора размещены квадратурные обмотки 17, 18 и 19, 20 тех же групп обмоток датчика (второй и третьей). При этом обмотки 13 и 14 так же, как и обмотки 17, 18, имеют «п±1 пар полюсов, а число «гп пар полюсов

ЭДС;

а - угол поворота ротора; п-число пар полюсов обмоток 9, 10, 11, 12, образующих первую группу обмоток датчика.

Под действием ЭДС Ец и Е|2 в обмотках 13, 15 и 14, 16 текут токи. Токи в обмотках 13 и 14 с числом пар полюсов «п±1 благодаря их согласованному включению индуцируют в обмотках 17 и 18, расположенных в части 3 статора и имеющих такое же число пар полюсов «а±1, ЭДС Ei и Eis, равные

Е|7 V«Sin(a+ao) + AV; E,8 /cos(a+ao) + AV,(2)

где ао - угловая погрешность, определяемая неточностью установки частей 2 и 3 корпуса 1; AV-погрешность выходной ЭДС, определяемая неравенством комплексных сопротивлений пар квадратурных обмоток датчика.

Токи, протекающие в обмотках 15 и 16, число пар полюсов которых равно «п, за счет их встречного включения, индуцируют в обмотках 19 и 20, расположенных в час-,г , ,п 3 статора и имеющих такое же число,

обмоток 15, 16, 19 и 20 выполнено равнымполюсов, равное п, ЭДС E.g и Его,

величине «п числа пар полюсов обмоток соответственно

Ei9 V;. sin (2na+ao) -f AV; E20 Vn cos (2na+ao) -+-AV. Поворачивая часть 2 корпуса

первой группы.

Обмотка 11, размещенная на пакете 7 магнитопровода ротора, подключена параллельно обмотке 13, размещенной на пакете 8, и параллельно цепи, состоящей из последовательно соединенных обмотки 15, размещенной на том же пакете, и регулируемого комплексного сопротивления 21.

Обмотка 12, размещенная на пакете 7 ротора, подключена параллельно обмотке 16, размещённой на пакете 8, и параллельно цепи, состоящей из последовательно соединенных обмотки 14, размещенной на том же пакете, и регулируемого комплексного сопротивления 22. При этом взаимное под40

45

(3)

относительно части 3 на фиксированную величину, равную величине ко, сводят к минимуму погрещность их установки, а регулировкой величины комплексных сопротивлений 21 и 22 уменьшают погрещность AV выходной ЭДС на соответствующем выходе датчика.

Поскольку ЭДС в обмотках 17 и 18 согласно (2) являются гармонической функцией а, то они образуют квадратурные выходы грубого канала. ЭДС в обмотках 19 и 20 согласно (3) являются гармониключение обмоток 13 и 15 к обмотке 50 ческой функцией 2па, т.е. образуют квадра11выполнено в одинаковой полярности,турные выходы точного канала.

а подключение обмоток 14 и 16 к обмоткеБлагодаря некратности пар полюсов вто12осуществлено по встречной полярностирой и третьей групп обмоток, расположен- (их начал и концов).ных на общих пакетах ротора и статора,

отсутствует взаимное влияние одной груп- Число пар полюсов обмоток 13, 14 и 17, 55 пы обмоток на другую.

Возможность взаимного углового поворота и фиксации одной части статора относительно другой его части позволяет ском18, образующих грубый отсчет, равно «п± Ь а число пар полюсов обмоток 15, 16 и 19, 20 точного отсчета выполнено равным «п.

Предлагаемый датчик работает следующим образом.

При подаче напряжения на одну из обмоток, например 9, расположенную на с части 2 корпуса 1 (концы соответствующей квадратурной обмотки 10 должны быть замкнуты), на обмотках И и 12 ротора индуцируются ЭДС: ЕП 4 inna; Е|2 VmCosna,(Г

где Vm - амплитудное значение наведенной

где Vm - амплитудное значение наведенной

ЭДС;

а - угол поворота ротора; п-число пар полюсов обмоток 9, 10, 11, 12, образующих первую группу обмоток датчика.

Под действием ЭДС Ец и Е|2 в обмотках 13, 15 и 14, 16 текут токи. Токи в обмотках 13 и 14 с числом пар полюсов «п±1 благодаря их согласованному включению индуцируют в обмотках 17 и 18, расположенных в части 3 статора и имеющих такое же число пар полюсов «а±1, ЭДС Ei и Eis, равные

Е|7 V«Sin(a+ao) + AV; E,8 /cos(a+ao) + AV,(2)

где ао - угловая погрешность, определяемая неточностью установки частей 2 и 3 корпуса 1; AV-погрешность выходной ЭДС, определяемая неравенством комплексных сопротивлений пар квадратурных обмоток датчика.

Ei9 V;. sin (2na+ao) -f AV; E20 Vn cos (2na+ao) -+-AV. Поворачивая часть 2 корпуса

0

5

(3)

относительно части 3 на фиксированную величину, равную величине ко, сводят к минимуму погрещность их установки, а регулировкой величины комплексных сопротивлений 21 и 22 уменьшают погрещность AV выходной ЭДС на соответствующем выходе датчика.

Поскольку ЭДС в обмотках 17 и 18 согласно (2) являются гармонической функцией а, то они образуют квадратурные выходы грубого канала. ЭДС в обмотках 19 и 20 согласно (3) являются гармони0 ческой функцией 2па, т.е. образуют квадрапенсировать технологические погрешности изготовления обмоток датчика. С помощью регулируемых комплексных сопротивлений, включенных последовательно в цепи обмоток ротора, можно уменьшить погрешности выходных ЭДС датчика, обусловленных неравенством комплексных сопротивлений квадратурных обмоток ротора.

Формула изобретения

Двухканальный бесконтактный датчик угловых перемещений по авт. св. № 894347, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем устранения погрешностей, обусловленных неортогональностью расположения и неравенством параметров квадратурных обмоток, размещенных на пакетах магнитопровода ротора, он снабжен двумя регулируемыми в процессе на- стройки комплексными сопротивлениями, включенными последовательно в обмотки ротора точного и грубого отсчетов, пакеты магнитопроводов статора установлены с возможностью фиксированного углового поворота одного относительно другого, а число пар полюсов обмоток точного отсчета, расположенных на втором пакете магнитопровода ротора и статора, принято равным числу пар полюсов обмоток магнитопровода первого пакета статора.

SinoL Cosai

Cos2fjdL

in2frd.

фие.2

Изобретение относится к измерительной технике, позволяет измерять угловые перемещения валов различных объектов и является усоверцгенствованием изобретения по авт. св. № 894347. Цель изобретения - повышение точности измерения угловых перемещений двухканального бесконтактного датчика угловых перемещений путем устранения погрещностей, обусловленных неортогональностью расположения и неравенством параметров квадратурных обмоток, размещенных на пакетах магнитопровода его ротора. Датчик содержит корпус 1, состоящий из двух частей, имеющих возможность фиксированного углового поворота одной части относительно другой для компенсации технологической погрешности расположения обмоток 9-20 датчика, образующих три группы обмоток с числом пар полюсов п в двух группах и n-j-l в третьей группе. Обмотки ротора в обеих частях корпуса соединены между собой таким образом, чтобы с помощью комплексных сопротивлений, подключенных к ним, обеспечить компенсацию неодинаковости электрических параметров квадратурных обмоток датчика. При работе датчика на его обмотках 17.18 появляется ЭДС,являющаяся гармонической функцией угла а поворота ротора, а на обмотках 19 и 20 - ЭДС, являющаяся функцией угла 2па. 2 ил. сл оо N)