Трансформаторный датчик угла поворота двух объектов Советский патент 1993 года по МПК G01B7/30 G01P3/44 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для раздельного контроля угловых перемещений двух валов, а также для алгебраического суммирования этих угловых перемещений.

Цель изобретения - упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей за счет измерения также и частоты вращения двух объектов.

Для достижения поставленной цели в трансформаторном датчике угла поворота двух объектов, закрепленных на параллельно расположенных валах, содержащем две пары неподвижных магнитопроводов, каждая из которых выполнена в виде установленных соосно незамкнутых кольцевых ветвей, соединяющую эти мэгнитопроводы ферромагнитную перемычку, предназначенные для закрепления на соответствующих валах два ферромагнитных ротора обмотку возбуждения и измерительную обмотку, ферромагнитная перемычка выполнена Н-образной, обмотка возбуждения размещена на этой перемычке, измерительная обмотка выполнена в виде двух соединенных последовательно полуобмоток, каждая из которых состоит из двух соединенных дифференциальных секций, витки которых равномерно распределены по длине соответствующей незамкнутой кольцевой ветви, а каждый из роторов выполнен в виде ферромагнитного сердечника, размещенного в зазоре между парами ветвей соответствующего магнитопровода.

На фиг. 1 изображен общий вид трансформаторный датчик угла поворота вала; на

со

О

XI

4 XI

фиг. 2 - схематическое изображение развернутого на плоскости магнитопровода датчика.

Трансформаторный датчик угла поворота вала содержит неподвижный магнито- провод, выполненный в виде пары основных 1 и 2 и пары дополнительных 3 и 4 незамкнутых кольцевых ветвей С образной формы и соединяющей эти ветви перемычки 5 с размещенной на ней обмоткой возбуждения 6. Кольцевые валы 1, 2 и 3, 4 установлены попарно соосно и параллельно одна другой. Один конец ветви 3 прикреплен к концу ветви 1,.а один конец ветви 4 - к концу ветви 2 таким образом, что оси пар ветвей 1, 2 и 3, 4 параллельны. На оси пары кольцевых ветвей 1 и 2 расположен подвижный ферромагнитный сердечник 7, выполняющий функции ротора датчика и предназначенный для связи с валом 8, а на оси пары кольцевых ветвей 3 и 4 расположен аналогичный подвижный сердечник 9, предназначенный для связи с валом 10. На кольцевых ветвях 1 и 2 магнитопровода размещены равномерно распределенные вдоль ветвей дифференциальные измерительные обмотки 11 и 12, а на кольцевых ветвях 3 и 4 дифференциальные измерительные обмотки 13 и 14 соответственно. Пары измерительных обмоток 11,12 и 13,14 соединены между собой последовательно согласно.

Для обеспечения кругового вращения подвижных ферромагнитных сердечников 7 и 9 перемычка 5 магнитопровода выполнена Н-образной формы. Это позволяет осуществлять измерение частоты вращения контролируемых валов путем счета импульсов из расчета один оборот - один импульс.

Трансформаторный датчик угла поворота вала работает следующим образом.

, Рабочие магнитные потоки Ф1 и Ф2 (см. фиг. 2), созданные обмоткой возбуждения 6, замыкаются по пути, показанному на чертеже штриховыми линиями. При угловом перемещении ±а вала 8 и связанного с ним ферромагнитного сердечника 7 эти магнитные потоки наводят в дифференциальных измерительных обмотках 11 и 12 ЭДС, пропорциональную угловому перемещению а. Аналогично при угловом перемещении вала 10 магнитные потоки ФЗиФ4 наводят в дифференциальных измерительных обмотках 13 и 14 ЭДС, пропорциональную угловому перемещению fi. Суммарный выходной сигнал будет равен алгебраической

сумме ЭДС, наведенных в той и другой паре измерительных обмоток. По полученной информации можно судить как о перемещениях каждого объекта в отдельности, так и об

их относительном угловом перемещении. Это позволяет расширить функциональные возможности трансформаторного датчика угла поворота вала.

Длина пути по стали для рабочих магнитных потоков Ф1-Ф4 остается неизменной при любом положении подвижной части, благодаря чему обеспечивается постоянство магнитного сопротивления стального участка цепи рабочих магнитных

потоков. Следовательно, величина магнитного потока не изменяется при любом положении подвижных ферромагнитных сердечников, что в свою очередь, обеспечивает постоянство чувствительности датчика

как по модулю, так и по фазе.

Датчик, изображенный на фиг. 2, можно рассматривать как вариант основного датчика для измерения линейных перемещений объектов. Измерительные обмотки 11,

12 и 13, 14 датчика могут быть включены по мостовой схеме.

Ф о р м у л а и з о б р е те н и я . Трансформаторный датчик угла поворота двух объектов, закрепленных на параллельно расположенных валах, содержащий две пары неподвижных магнитопроводов, каждая из которых выполнена в виде двух соосно их незамкнутых кольцевых ветвей,

соединяющую эти магнитопроводы ферромагнитную перемычку, предназначенные для закрепления на соответствующих валах два ферромагнитных ротора, обмотку возбуждения и измерительную обмотку, о т. л ичающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и расширения функциональных возможностей за счет измерения также и частоты вращения объектов, ферромагнитная перемычка выполнена Н-образной, обмотка возбуждения размещена на этой перемычке, измерительная обмотка выполнена в виде двух пар соединенных последовательно полуобмоток, каждая из которых состоит из двух соединенных дифференциально секций, витки которых равномерно распределены по длине соответствующей незамкнутой кольцевой ветви, а каждый из роторов выполнен в виде ферромагнитного сердечника, размещенного в зазоре между

парами ветвей соответствующего неподвижного магнитопровода.

шт

Ф

2

щшж; л

«е.2.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для независимого контроля угловых перемещений двух валов, а также для алгебраического суммирования этих .перемещений. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей трансформаторного датчика угла поворота валов за счет одновременного измерения также и частоты вращения контролируемых валов. Трансформаторный датчик угла поворота двух валов содержит неподвижный магнитопро- вод, выполненный в виде двух пар С-обрэз- ных кольцевых ветвей и соединяющей их Н-образной перемычки на которой размещена обмотка возбуждения. На кольцевых ветвях магнитопровода размещены равномерно распределенные вдоль них дифференциальные секции измерительной обмотки. При угловых перемещениях контролируемых валов в секциях измерительной обмотки наводится ЭДС, величина которой пропорциональна алгебраической сумме углов поворота этих валов. Количество наводимых в измерительной обмотке импульсов ЭДС в единицу времени пропорционально частоте вращения соответствующего вала. 2 ил. (Л с