Датчик линейных перемещений Советский патент 1992 года по МПК G01B7/00 

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

Известен трансформаторный датчик линейных перемещений, содержащий ферромагнитный якорь, магнитопровод П-образной формы с протяженными ветвями, первичную обмотку, размещенную на основании магнитопровода, и две дифференциально включенные измерительные обмотки, размещенные на одной из ветвей магнитопровода. Его недостатки - низкая точность измерений, значительные габаритные размеры, большой разброс параметров.

Наиболее близким к изобретению является датчик линейных перемещений, содержащий прямоугольную катушку возбуждения, охватывающий одну из сторон этой катущки ферромагнитный сердечник 6 -образной формы 1/1 размещенные в зазоре сердечника вплотную одна к другой в общей плоскости две измерительные катушки, соединенные дифференциально. Его недостатки - сложность конструкции, связанная с тем, что подвижный сердечник имеет сложную д -образную форму и должен быть выполнен разъемным для изготовления узла датчика обмотка возбуждения - сердечник, Требуются вспомогательные конструктивные элементы и дополнительные сборочные операции по выставлению дополнительного (в месте разъема) воздушного зазора и рабочего зазора в сердечнике.

Кроме того, взаимное расположение обмоток датчика требует вспомогательных элементов в конструкции и усложняет изготовление обмоток датчика, а также то, что конфигурации измерительных обмоток в виде двойного треугольника с пересече«ием

(Л

С

vj

Nj

ю

СЛ О

со

проводников в центре обмоток усложняет их изготовление, особенно изготовление многовитковых обмоток, что необходимо для получения мощного выходного сигнала.

Цель изобретения - упрощение конструкции датчика.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике линейных перемещений, содержащем прямоугольную катушку возбуждения, установленный с возможностью перемещения в окне этой катушки ферромагнитный сердечник и две размещенные вплотную одна к другой в общей плоскости две измерительные катушки, соединенные дифференциально, ферромагнитный сердечник выполнен П-образной формы и охва- тывает своими выступами обе измерительные катушки, эти катушки выполнены прямоугольной формы и размещены в той же плоскости, что и катушка возбуждения, а датчик снабжен двумя ферромагнитными прямоугольными стержнями, которые закреплены в окнах соответствующих измерительных катушек.

На фиг. 1 представлен предлагаемый датчик линейных перемещений; на фиг. 2 дано сечение А-А на фиг. 1.

Прямоугольная катушка 1 возбуждения имеет внутреннее окно 2 прямоугольной формы. Прямоугольные измерительные катушки 3, 4 имеют внутренние окна 5, 6 прямоугольной формы, которые заполнены ферромагнитными прямоугольными стержнями 7, 8. Катушки 3, 4 включены дифференциально. Катушки 1, 3, 4 имеют одинаковую толщину, соприкасаются между собой по толщине и размещены в одинаковых плоскостях. Основание сердечника 9 П-образной формы перемещается в окне 2 катушки 1 в направлении,параллельном плоскости витков. Ветви сердечника 9 охватывают измерительные катушки.

Принцип действия датчика основан на перераспределении потокосцепления между катушками 1, 3 и 1, 4 при перемещении сердечника 9. Под действием переменного входного сигнала в катушке 1 возникает переменное магнитное поле. Магнитный поток катушки 1 замыкается через измерительные катушки 3. 4 с помощью стержней 7, 8 и сердечника 9. На выводах

катушек 3, 4 наводятся ЭДС, амплитуды которых пропорциональны амплитудам потоков, пронизывающих соответствующие обмотки 3, 4. Амплитуда ЭДС на выходе

датчика равна нулю при нахождении сердечника 9 в среднем положении и максимальна при крайнем левом и правом положениях сердечника 9. Фазы ЭДС при крайних положениях сердечника 9 отличаются на 180°.

Благодаря стержням 7, 8 сигнал на выходе датчика формируется в основном за счет потокосцепления между проводниками соприкасающихся сторон катушек 1, 3 и 1.

4, что дает возможность расширить линейный участок статической характеристики датчика. Катушки 1, 3,4 могут быть изготовлены с применением обмоточного провода или печатным способом. В первом случа

каркас возбуждающей катушки делаете разьемным. Основание П-образного сердечника 9 устанавливается во внутреннем окне каркаса возбуждающей катушки. Затем производится намотка витков возбуждающей катушки. Во втором случае катушки 1,3,4 представляют единую модульную конструкцию из набора гибких печатных плат, на каждой из которых изготовлены все секции обмоток.

Датчик имеет простую конструкцию, пригодную для массового производства.

Формула изобретения

Датчик линейных перемещений, содержащий прямоугольную катушку возбуждения, установленный .с возможностью перемещения в окне этой катушки ферромагнитный сердечник и две размещенные

вплотную одна к другой в общей плоскости две измерительные катушки, соединенные дифференциально, отличающийся тем, что, с целью упрощения, ферромагнитный сердечник выполнен П-образным и охватывает своими выступами обе измерительные катушки, эти катушки выполнены прямоугольными и размещены в той же плоскости, что и катушка возбуждения, а датчик снабжен двумя ферромагнитными прямоугольными стержнями, которые закреплены в окнах соответствующих измерительных катушек.

Фиг. 1

Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью упрощение конструкции датчика линейных перемещений за счет выполнения подвижного ферромагнитного сердечника 9 в виде П-образного элемента вместо элемента сложной 6 -образной формы, который невозможно выполнить неразъемным. Датчик содержит прямоугольную катушку 1 возбуждения с прямоугольным окном 2 и две плоские, размещенные вплотную одна к другой измери- тельные катушки 3 и 4, включенные дифференциально. 8 окнах катушек 3 и 4 закреплены сердечники б и 7. Сердечник 9, связываемый в процессе измерений с объектом контроля, установлен с возможностью перемещения в окне 2 и охватывает своими выступами обе измерительные катушки 3 и 4. 2 ил.

А-А