ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ Советский патент 1970 года по МПК G01B7/00 G01B7/06 

Изобретение относится к области автомаТ1ического управления и контроля.

Известны датчики положения, содержащие зубчатый ротор и П-образ.ный зубчатый статор с полюсными выступами с обмотками возбуждения и выходной.

Лредложеиный датчик отличается от известных тем, что в нем две пары полюсных выступов статора охвачены «атуигками одной ветви обмотки возбуждения, а две другие пары-катушками другой ветви, подключенной к источнику питания через резистор и конденсатор, причем шаг по зубцам каждого полюсного выступа равен шагу то зубцам сердечника, шаг по зубцам крайних смежных полюсов отличается от целого числа зубцовых делений сердечника наполовину, .а ,шаг по зубцам средних -смежных полюсов - на одну четверть.

Это позволяет повысить чувствительность и линейность на всем диапазо-не перемещения.

На чертелте дана конструктивная схема датчика.

Датчик состоит из зубчатого подвижного сердечника /, П-образного зубчатого статора 2, закрепленного .в корпусе .3. На обращенных Друг к другу зубчатых поверхностях статора 2 размещены катуш-ки обмотки возбуждения 4, при этом между пазами для размещения указанных обмоток образуются полюсные выстуны 5 (I - IV), на каждом из которых расположено а зубцов (на чертеже а 3),

Таким образом, на статоре 2 датчргка имеется восемь полюсных выступов 5, .которые попарно расположены один против другого.

Шаг по зубцам полюсного выступа 5 выбирается равным шагу по зубцам сердечника 1. Шаг по зубцам / и II, III и IV полюсных выступов выбирается равным

t.,±

а .по .зубцам // я /// полю:сных выступов

, (з±у

где;ti - шаг по зубцам сердечника;

KZ, KS - целые числа.

Каждая /из двух .ветвей обмотки возбуждения состоит из четырех катушек, включенных

последовательно. Ири этом катушки одной ветви располагаются на /, /, //, // .полюсных выступах, а .катушки другой ветви - на ///, ///, IV, IV полюсных выступах.

В отличие от второй ветви, катушки первой

ветви В01збулсдения включаются на тот же (Л, В) ИСТОЧНИК переменного тока, но через активное сопротивление Д и емкость С. Сопротивление R и емкость С подбираются таким образом, чтобы токи в ветвях были одина.коВыходная обмотка 6 размещена на средней часии статора 2 и сцепляется с общим магнитным потоком.

Датчик работает следующим образом.

При включении обмотки возбуждения 4 в ее ветвях (появляется двухфазный переменный ток, который обусловливает потоки полюсных выступов 5.

В показанном на чертеже положении максимальный поток возникает в первой паре полюсных выступов (магнитное сопротивление воздушного зазора Этой пары минимально), а минимальный, но противоположного знака в любой момент времени (другое направление н.с. катушек),- во второй ларе.

С обмоткой 6 сцепляется разность указанных ПОТОКОВ, возбужденных токами лервой ветви. Таким образом, лереая ветвь .имеет наибольшее потокооцепление с выходной обмоткой 6, т. е. фаза э.д.с. выходной обмотки 6 совпадает с фазой э.д.с. первой ветви обмотки возбуждения 4.

Катушки второй ветви возбуждают равные, но противоположно направленные магнитные потоки, т.е. результирующий магнитный поток этой ветви равен нулю (Проводимости /// и IV полюсов равны по величине).

При перемещении се;рдечника вправо или влево от положения, показанного на чертеже, потокооцепление выходной обмотки 6 с первой ветвью обмотки возбуждения 4 уменьшается (уменьшается результирующий поток / и // полюсов), а со второй ветвью - увеличивается. Фаза ма:пнитного потока, возбужденного второй ветвью, отличается на 90°, поэтому амплитуда результирующего потока, сцепленного с выходной обмоткой 6, не изменяется с перемещением сердечника 1, а фаза последнего плавно уходит в ту или иную сторону.

Если выразить проводимости соответствующих пар (ПОЛЮСОВ через линейное перемещение /:

/ 360°

QO + 1 cos

/ 360° ,

180°

«0 + «1 cos

V 1

Хз Со -f «1 sin f -:- /),

i-тЛ

4 GO + .Oj sin

iiJ

TO потокосцепление выходной обмотки опре5 делится равенством

ф 2f г, icos (0 (ii - i2) + sin (oi (АЗ - At) со,

.

cos 0)/ cos i -;- /) +

(ойпо - / ) «,«1 tl /J

E-f .360° ,

cos ( tutI

где F I, cos (lit - н.с. катушек воз-буждения первой ветви;

FI, sin со - н. с. катушек возбуждения второй ветви.

Таким образом, при отсутствии высших гармоиических в составе разложения проводимостей полюсных выступов 5 в ряд Фурье (что можно обеспечить выбором относительной ширины -зубцов искоса последних), фазовый

сдвиг выходного напряжения пропорционален смещению I, а чувствительность нропорщиональна ша-гу по зубцам сердечника

360° ,

- /.

Предмет изобретения

Датчик положения, содержащий зубчатый ротор и П-образный зубчатый статор с обмотками возбуждения и выходной, отличающийся тем, что с Целью повышения чувствительности и линейности на всем диапазоне перемещения,

в нем две пары полюсных выступов статора охвачены катушками одной ветв1И Обмотки возбуждения, а две другие пары - катушками другой ветви, подключенной к источнику питания через резистор и .конденсатор, причем, шаг

по зубцам (Каждого полюсного выступа равен шагу по зубцам сердечника, шаг ,по зубцам крайних смежных полюсов отличается от целого Числа зубцовых делений сердечника наполовину, а шаг по зубцам средних смежных

полюсов - на одну четверть.