Дифференциальный датчик линейных перемещений Советский патент 1990 года по МПК G01B7/16 

Илобретенне относится к измерительной (Ь нке и может быть использовано в гибких производственных системах, например, лля позиционирования транспортных средств.

Цель изобретен ия - повышение точ- tiocTH дифференциального индуктивного датчика линейных перемещении при его использовании в системах позиционирования транспортных средств.

На гертеже показано схематично конструктивное выполнение дифференциального датчика линейньгх переме це:ний.

Дке эференциальный датчик содержит полый цилиндрический магнитопровод, разделенный на две части 1 и 2, которые имеют щелевые разрезы 3 и 4 вдоль их образующих, расположенные в одной плоскости и образующие общий зазор 5. На обеих частях магнитопровода размещены соосно две соединенные последовательно встречно обмотки 6 и 7, витки которых распределены вокруг периферии соответствующей части магнитопровода вплоть до зон щелевых разрезов 3 и 4, образуя обмотки тороидального типа. В общ,ем зазоре о обеих частей и 2 магнитопровода с возможностью линейного возвратно-поступательного перемещения «на- гфоход вдоль продольной оси дйтчика ккорь 8, выполненный п виде экраиирую- пдей электропроводной г ластины. Обмотан 5 и 7 включены в измерительный мост переменного тока, к выходу которого подключены выпрямитель и операционный усилитель (не показаны).

Дифференциальный датчик линейных перемещений работает следую щим образом.

При возбуждении о бмоток 6 и 7 датчика в его щелевых разрезах 3 и 4 образу- Етсп магнитное поле, практически целиком сосре.цоточенное в его воздущном зазоре 5 благодаря цилиндрической конструкции мэгнитопровода и тороидальному типу расположенных на нем обмоток. Индуктивное сопротивление этих обмоток в данном положении максимально и одинаково, а измерительный мост будет сбалансирован. При перер.ещекии электропроводного якоря 8 в зазоре 5 датчика в направ/:Ении от его об- коткн 6 к обмотке 7 вдоль гфодольной оси цилиндрического магнитопрсвода происходит уменьшение индуктивного сопротивления обмотки б по мере вхожд« ния пластины якорц 8 S Щчелевон разрез 4 за счет его экра- HHpyK /juero воз.г1ействия. Вследствие этого на выходе уснлЕ теля постоянного тока. под- клгоченного к выходу измерь тельного моста через выпрямитель, начинает расти, например, отрицательное напряжение, которое .; стчгает максимума при положении якоря л г. :ло внутреннего ториа обмотки 6. K ;i CH якорь 8 входит в целевой разрез 3, перек|.-JBtii-i создаваемый обмоткой 7 маг- ннг ШЙ поток, происходит уменьщение ее .-:илу ткЕзчогс сог.ротьЕления. Когда пласти0

5

0

0

5

0

5

на пкоря 8 1ФЯ споем перемещении в зазоре 5 датчика в равной степени будет находиться в обмотках () и 7, н;и1|1яжеиие на выходе усилителя .тановится |)авным р)улю. Нулевой сигна;| сохраняется R небольшом диапазоне, соогветствующем расстоянию между торцами частей 1 и 2 магнитопро- вода. При дальнсЙ : ;: м перемещении его влияние на об.мотку 6 умень иается, а на обмотку 7 увеличивается, вследствие чего напряжение на выхиде усилите.чя меняет знак на полсжительн ый. По. южительное напряжение увел г-;ивй;тся до тех пор, пока икорь 8 i .e liepei poeT щелевой разрез 3 г олностьк). При ,ча, Ьнрйщем перемещении в том же наиранленяи положительное напряжение уменЬ мается и становится равным нулю после ,а пластины из раз- , реза 3. Такое из;у енеиие сигнала на выx(Jдe датчика повторится и при обратном движении пластинь .;т обмотки 7 к обмотке 6.

Таким образом, при перемещениях якоря 8 в щелевых разрезах соосно с установленными тороидальными обмотками 6 и 7 (формируется близкий к синусоидальному вид характеристики лреобразования датчика с небольщой зоной чсчугк:твительности в области нуля, которая позволяет одиоз.нячно определить напрг ьление и величину перемещения объекта иоь троля и обеспечить его точное позиииог(рованне, например, при равенстве сигналов обмоток б и 7 датчика, т.е. в области тля его характеристики преобразования. Поперечные (неинформативные) смещения якоря (экрана), обусловленные, например, поперечными смещениями транспортного средства, не сказываются на точности датчика, так как не влияют на величину его выходного нaпpяжeF ия, поскольку практически все силовые линии магнитного гюля проходят через зазор 5, даже если обмотки выполнены без магнитопро- вода. В результате при смещениях якоря 8 как в радиальном направлении и в направлении стенок щелевых разрезов частей цилиндрического магн ;топровода якорь 8 .пересекает одно и то же число магнитных силовых линий, вследствие чего сигнал на выходе датчика не изменяется. Выполнение обмоток тороидальными обеспечивает также защиту датчика от влияния окружаю цей магнитной обстановк / на точность измерения перемегкений, поскольку соседстгво с ферромагнитными или электропроводными телами не снижает точности датчика, даже если его обмотки выполнены без, магнитопро вод а.

Формула изобретения

Дифференциальный датчик линей ых перемещений, солержапиж полый цилиндрический магнитопрояоч, размещенные ьм нем соосно две соединенные последова

6

тельио встречно обмотки и установленныйразующеЙ, которые расположены в олноА

с возможностью перемещения вдоль про-плоскости и образуют общии азор витки

дольной оси датчика якорь, отличающийсякаждой из обмоток распределены

Гсп лГова нГГ Рипериферии соответствующей чаГти маГнГо

тоанспооткых ,п озиционирования5 провода вплоть до зон щелевых разрезов, а

транспортных средств, магнитопровод раз-якорь выполнен в виде экранипуюшей

асти нмеГи/Т Цилиндрически.эле ропроводной пластичны, которая а

части, имеющие щелевые разрезы вдоль об-новлена в общем зазоре.

Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности дифференциального индуктивного датчика линейных перемещений, используемого в системах позиционирования транспортных средств. Датчик содержит полый цилиндрический магнитопровод, разделенный на две части 1 и 2, которые имеют щелевые разрезы 3 и 4 вдоль их образующих. Оба разреза расположены в одной плоскости, образуя общий зазор, в котором установлен с возможностью перемещения вдоль продольной оси датчика электропроводный якорь 8. На обеих частях магнитопровода размещены соосно две соединенные последовательно-встречно обмотки 6 и 7, витки которых распределены вокруг периферии соответствующей части магнитопровода, вплоть до щелевых разрезов 3 и 4. При перемещении якоря 8 в общем зазоре датчика происходит соответствующее экранирование магнитного потока, создаваемого обмотками 6 и 7, за счет наведения в якоре вихревых токов, вследствие чего происходит дифференциальное изменение индуктивностей обмоток, включенных в измерительный мост переменного тока. Благодаря плавному изменению выходного сигнала датчика при приближении якоря к его среднему положению, когда он в одинаковой степени перекрывает обе катушки 6 и 7 датчика, и наличию небольшой зоны нечувствительности обеспечиваются точный останов и минимальный тормозной путь объекта контроля при достижении им этого положения. 1 ил.