Преобразователь частоты вращения вала Советский патент 1992 года по МПК G01P3/48 

Изобретение относится к измерительной технике, а точнее к бесконтактному измерению угловой скорости вращения вала с помощью преобразователя частоты вращения.

Известен датчик частоты вращения, содержащий катушку и сердечник с магнитом. При пересечении катушкой магнитного поля наводится эдс, по величине которой судят об угловой скорости. Датчик имеет ограниченную точность определения скорости вращения.

Известен преобразователь скорости вращения в частоту импульсов, принятый за прототип и содержащий вращающееся зубчатое колесо, магнитопровод, измерительную катушку, автогенератор и схему формирования сигнала Магнитопровод выполнен П-образной формы с двумя катушками. Зубчатое колесо (индуктор) модулирует сигнал с автогенератора за счет изменения добротности контура.

Недостатком прототипа является низка помехоустойчивость к изменению воздушного зазора между зубьями колеса и магнитопроводом, в частности от вибрации и температурных деформаций, и к электромагнитным наводкам.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности преобразователя.

Указанная цель достигается за счет выполнения магнитопровода Ш-образной формы с размещением измерительной обмотки на центральном стержне, нанесения на корпусе, в котором помещен магнитопровод торцевой поверхностью к зазору, О-об- разного электропроводящего слоя и выбора величины зазора между зубьями индуктора и стержней магнитопровода, ширины торцов каждого из стержней менее модуля гл зуба индуктора, а расстояния между стержнями магнитопровода более 2т.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема преобразователя; на фиг. 2 дан вид на торцевую поверхность магнитопривода в корпусе; на фиг. 3 изображена электрокинематическая схема преобразователя

с

Преобразователь состоит из зубчатого индуктора 1, магнитопровода2 Ш-образной формы с обмоткой 3 на центральном стержне 4, автогенератора 5 высокочастотных колебаний, формирователя 6 сигнала с электропроводящего слоя 7, расположенного на корпусе 8, Индуктор, изготавливаемый преимущественно из ферромагнитного материала, устанавливается на валу 9,угловая скорость которого измеряется. По периметру индуктора нарезаны зубья с модулем т, глубина а которых не меньше длины Ш-об- разного магнигопровода, располагаемого вдоль зуба. Между торцевой поверхностью стержней магнитопровода шириной В и торцами зубьев индуктора образован зазор А, не превышающий величину модуля гп зуба индуктора. Расстояние h между стержнями Ш-образпого магнитопровода выбирается не менее 2т. Такие соотношения размеров магнитопровода, зубьев индуктора и их взаимное расположение с 0-обрззным проводящим слоем обеспечивает получение наибольшего отношения полезного сигнала к шуму (помехе) при вращении пала с индуктором.

Относительное приращение информационного сигнала на обмотке 3 будет зависеть от изменения магнитного сопротивления, определяемого меняющимся, воздушным зазором А и приведенной площадью 5м воздушного зазора между торцовыми поверхностями зуба индуктора и стержней магнитопровода. При ширине стороны сердечника магнитопрооода менее

модуля гп зуба индуктора отношение - в

момент расположения выступа зуба над магнитопроаодом максимально и минимально в момент прохождения над магнито- проводом впадины зуба, если зазор А менее модуля, а стержни Ш-образного магнитопровода располагаются на расстоянии более 2-х модулей. При этом исключается иунтирующее влияние магнитной цепи по воздуху между стержнями и сводится к минимуму влияние внешних электромагнитных полей. Этому же способствует электропроводящий-слой 0-образной формы вокруг стержней мзгнигопровода у его торцевой поверхности. Электромагнитные поля (помехи) вне окна в слое уменьшаются за счет противодействующего поля, наведенного от вихревых токов о слое.

Работает преобразователь частоты вращения пала следующим образом. Зубчатый

индуктор, закрепленный на валу, угловая скорость которого измеряется, располагается с зазором А от торцевой поверхности стержней магнитопровода. При этом Ш-образный магнитопровод с обмоткой располагается вдоль зуба индуктора. При вращении вала будет периодически с частотой (Z - число зубьев индуктора, N - число оборотов вала) чередоваться выступы и впадины зубьев. Это приведет при излучении высокочастотного электромагнитного поля обмоткой к его модуляции с частотой f. После детектировании и фильтрации выделяется огибающая переменного напряжения,

далее сигнал усиливается и на выходе формирования преобразователя следуют импульсы напряжения с частотой f, зависящей от числа оборотов N пала или его угловой скорости о). Благодаря выбору определенных соотношений размеров зубьев индуктора и стержней Ш-образного магнитопровода зазор между ними и введения у торцов стержней магнитопровода на корпусе проводящего 0-образного слоя повысилось помехозащищенность преобразователя. Он устойчиво работает с зубьями индуктора, имеющими модуль 1-1,5 мм, при этом погрешность измерения скорости вращения вала не превышает 1%. Испытания

проводились на текстильных машинах в условиях прядильной фабрики.

Фо р мула изобретения Преобразователь частоты вращения вала, содержащий вращающийся индуктор, выполненный в виде плоского зубчатого элемента, расположенный вдоль зубца индуктора магнитопровода, на сердечнике которого размещена измерительная обмоткз,

автогенератор и формователь, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности, магнитопровод выполнен Ш-образной формы, на центральном стержне которого размещена

измерительная обмотка, при этом магнитопровод помещен в корпус, на обращенной к зазору торцевой поверхности которого нанесен 0-образный электропроводящий экранирующий слой, причем величина зазора

А между торцами зубцов индуктора и стержнем магнитопровода, ширина торца В каждого из стержней магнитопровода удовлетворяет условию А,В т. где т модуль зуба индуктора, а расстояние h между стержнями.магнитопрооода более 2т.

2 S

l

&1/г.2

Использование: измерительная техника, бесконтактное измерение угловой скорости вращения валов. Сущность изобретения: преобразователь содержит зубчатый индуктор, Ш-образный магнитопровод, на центральном стержне которого расположена измерительная обмотка, подключенная к автогенератору и формированию сигнала. Магнитопровод установлен в корпусе, на торцевой поверхности которого нанесен электропроводящий экран, параметры зубцов индуктора удовлетворяют условию m А. В, где m - модуль зубца, А - величина зазора между торцами зубцов индуктора и стержней магнитопровода, В - ширина торца каждого из стержней магнитопровода. 3 ил.

й-г-с И

J г

9V,.