Преобразователь перемещений Советский патент 1988 года по МПК G01B7/00 G01B7/30 

4

IsD

СО 00

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных и угловых перемещений.

Целью изобретения является расши:- рение диапазона однозначного отсчета перемещений за счет формирования од- .новременно с точным отсчетом (в пре- делах одного зубчатого деления), также и грубого отсчета перемещений (в пределах нескольких зубцовых делений) .

На фиг. 1 показан схематично преобразователь перемещений при цилинд- рическом исполнении его статора и ротора; на фиг. 2 - развертка зубцовой поверхности ротора с размещенными - в его продольных пазах секциями обмотки возбуждения; на фиг. 3 - раз- вертка зубцовой поверхности ротора с размещенными в тех же пазах секциями обмотки точного отсчета; на фиг.4 - развертка зубцовой. поверхности ротора с размещенными в тех же пазах секциями обмоток грубого отсчёта; на фиг. 5 - диаграммы напряжений йа обмотках точного и грубого отсчетов.

Преобразователь перемещений содержит установленные с возможностью от- носительного линейного или вращательного перемещения ферромагнитные статор 1 и ротор 2, имеющие на обращенных одна к другой поверхностях зубцы, выполненные с одинаковьм щагом и раз- ными углами наклона относительно на- правления их взаимного перемещения. Например, при линейном перемещении статора- 1 относительно ротора 2, который в данном варианте исполнения установлен подвижно, что осуществляется,, например, с помощью неферромагнитных направляющих 3, зубцы на статоре расположены под острьм, а на роторе - под прямым углом относительно направления X их взаимного линейного перемещения. На цилиндрической по-г верхности ротора 1 вьтолнены вдоль его образующей четыре продольных паэа со смещением между ними на четверть окружности ротора, в которых размещаются обмотки преобразователя. Первичная обмотка возбуждения преобразователя вьшолнена из четырех включенных последовательно-встречно секций 4-7, уложенных в указанных продольных пазах ротора (фиг. 2). Обмотка точного отсчета (ТО) выполнена в виде цвух пар соединенных параллельно секций 8-11, которые в кажДой паре 8, 10 и 9, И расположены на роторе диаметрально противоположно одна другой и соединены между собой встречно-последовательно (фиг. 3).

В тех же продольных пазах ротора размещены две пары трехсекционных обмоток 12-15 грубого отсчета (ГО), соединенные между собой согласно-по- .следовательно в каждой паре (фиг.4). Крайние секции одной пары обмоток 12 и 14 грубого отсчета охватывают 20 и 40% соответственно, а другой пары обмоток 13 и 15 - 40 и 20% зубцов по длине ротора и намотаны в одном направлении, например, по часовой стрелке, как показано на развертке поверхности ротора. Средние секции всех обмоток грубого отсчета намотан в противоположном- первому направле- НИИ, т.е. против часовой стрелки, и охватьшают остальные 40% зубцов по длине ротора 2 преобразователя.

ДгЕя обеспечения электрических соединений между секциями обмоток преобразователя и для подключения электронного блока обработки его сигналов служит диэлектрическая крлодка 16.

Преобразователь перемещений работает следующим образом;

Ток первичной обмотки возбуждения создает в ферромагнитном цилиндре статора 1 и ферромагнитном роторе 2 преобразователя магнитное поле. Благодаря встречно-последовательному включению секций 4-7 обмотки возбуждения поток выходит из двух диаметрально-противоположных секций, напри мер 4 и 6, и замыкается через ферро- магнитньш цилиндр статора 1, длина которого составляет примерно 20% от длины ротора, и две другие диаметрально противоположные секции 5 и 7 первичной обмотки возбуждения. Через каждые полпериода питающего тока направление магнитного потока меняется на обратное. Это создает ЭДС в секциях вторичных обмоток ГО и ТО, которые зависят от магнитной.проводимоо- ти воздушного зазора между соответствующими секциями обмоток ферромагнитного ротора 2 и находящимися напротив них частями ферром агнитного цилиндра статора 1. Чем.больше пло7 щадь перекрытия зубцов статора и ротора (на.фиг. 2 она показана двойной штриховкой), тем больше ЭДС, наведенная в секциях обмоток ТО и ГО ротора 2. При линейном относительном перемещении ротора 2 и статора 1 изменяется площадь перекрытия зубцов и, следовательно, магнитное сопротивление на пути потока возбуждения, что приводит к изменению ЭДС в соответст- ствующих вторичных обмотках ГО и ТО преобразователя. Зависимость амплитуды наведенной ЭДС от перемещения, например в секциях от 8 по 10 обмоток ТО ( и ,j) показана на фиг. 5 сплошными и пунктирными линиями соответственно. Благодаря встречно-последовательному включению секций обмоток ТО суммарная ЭДС U, изменяется в зависимости от перемещения по закону, близкому к гармоническому. Из-за скоса зубцов ферромагнитного ротора 2 и ферромагнитного статора 1 огибающие сигналов обеих пар секций 8-10 и 9,11 обмотки точного отсчета имеют пространственный сдвиг между собой, равный четверти шага нарезки зубцов. При этом ЭДС пар обмоток 12, 14 и 13, 15 грубого отсчета зависит не только от площади перекрытия зубцов ротора 2 и ферромагнитного статора.1, но и от направления намотки той части секции, над которой находится ферромагнитный статор 1. Зависимость амплитуды наведенной ЭДС ( о 14) в секциях одной из пар обмоток, например 12 и 14, ГО от перемещения показана на фиг. 5 сплошными и пунктирными линиями соответственно.

Благодаря согласно-последовательному включению обмоток 12, 14 и 13, 15 в каждой паре обмоток ГО в огибающих суммарной ЭДС ,,) roi(x) их выводах (фиг. 5), смещенных в пространстве одна относительно другой на четверть периода, практически исключается влияние зубцовой модуляции магнитной проводимости воздушного зазора между статором 1 и ротором 2 преобразователя.

Полученные на выходе преобразователя двухфазные системы ЭДС Upj,Upp и итог СпР увеличении числа продольных пазов, а следовательно, и количество секций обмоток ТО и ГО может быть получено и большее количество фаз выходных сигналов) подаются в стандартные блоки преобразования, используемые обычно с двухот- счетными синусно-косинусными поворотными преобразователями.

Благодаря введению грубого обсчета увеличивается диапазон однозначного - отсчета перемещений, соответству5ощий

длине ротора, занятой секционированными обмотками ГО.

Предложенное соотношение размеров секций обмоток грубого отсчета и размеров ферромагнитного статора, а также выполнение намотки этих секций и схема их включения обусловлены необходимостью получения заданной, показанной Bbmie формы огибающих выходных сигналов грубого отсчета. При других

соотношениях размеров может произойти изменение формы этих сигналов и их взаимный пространственный сдвиг. При этом появляются участки неодно- знач ности в некоторых диапазонах измеряемого линейного перемещения, когда оба сигнала грубого отсчета не изменяются по величине, вследствие чего выходной код канала грубого отсчета не будет соответствовать измеряемому перемещению.

Достоинством предлагаемого преобразователя является нечувствнтельность к сбоям в системе .его питан11я. В связи с этим возможен периодический режим работы преобразователя, при котором питание на него и на электронный блок обработки его сигналов подается только в момент запроса информации о контролируемом перемещеНИИ от внещней измерительной системы, что существенно снижает его энергопотребление.

Формула изобретения

Преобразователь перемещений, содержащий установленные с возможностью относительного линейного или вращательного перемещения ферромагнит- ные статор и ротор, на обращенных

одна к другой поверхностях которых выполнены зубцы с одинаковым шагом и с разными углами наклона относительно направления их взаимного перемещения, и размещенные на роторе в его продольных пазах секционированная обмотка возбуждения и секционированная обмотка точного отсчета, о т л и- чающийся тем, что, с целью

расширения диапазона однозначного отсчета, перемещений, он снабжен размещенными в диаметрально противоположных продольных пазах ротора двумя па- рами трехсекционных обмоток грубого

МКН

16

/J Vu.z.l

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретекия - расширение диапазона однозначного отсчета перемещений трансформаторного преобразователя с нониусным сопряжением зубцов на его ферромагнитных статоре и роторе благодаря формированию одновременно с точным отсчетом (в пределах одного зубцового деления) и грубого отсчета перемещений (в пределах нескольких зубцовых делений). На роторе этого преобразователя размещены в общих продольных пазах секционированные обмотки возбуждения, точногб и грубого отсчетов. Секции обмоток возбуждения и точного отсчета распределены по окружности циливдрического ротора преобразователя, а секции обмотки грубого отсчета распределены также и по длине ротора и имеют заданную длину и направление намотки. При относительном перемещении ферромагнитного статора и ротора преобразователя происходит изменение площади перекрытия их зубцов, что приводит к изменению магнитного сопротивления на пути потока возбуждения, благодаря чему обеспечивается модуляция ЭДС, наводимьгк в обмотках точного и грубого отсчета, в функции величины перемещения. 5 ил. (/)

fPus.2

9uz,3

;г/

/5/

ft/

15

шшшш

D

DDDDLBDDDDQOD

DDODDDDDrnDDDDQ:

H

DDDDDaDDDnnmDD

V-

n,

a.

D

H

(Риг.

re,