МНОГООБОРОТНЫЙ ПОТЕНЦИОМЕТР Советский патент 1970 года по МПК H01C10/34 

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение как лри измерении электрических величин, так и в устройствах автоматического регулирования.

Известны многооборотные потенциометры с резистивным элементом, выполненным в виде полосы изоляционного материала, обмотанной проволокой и свернутой в спираль, и подвижным контактом (щеткой), скользящим вдоль указанного резистивного элемента, уложенного на неподвижном основании.

Однако известные потенциометры этого типа имеют тот существенный недостаток, что для получения линейной зависимости между углом поворота оси потенциометра и величиной сигнала на выходе они нуждаются в намотке проволоки резистивного элемента с переменным шагом, в результате чего разрешающая способность потенциометра вдоль резистивного элемента не остается постоянной и значительно снижается в сторону внешних витков спирали.

Кроме того, для изготовления намотки проволоки с переменным шагом требуется более сложное и дорогое оборудование, чем для намотки резистивного элемента с постоянным шагом. Существенным недостатком известных потенциометров является и то, что они, являясь достаточно дорогостоящими для производства, не обеспечивают получения широкого класса воспроизводимых функций.

В предлагаемом потенциометре резистивный элемент выполнен в виде двух соосно расположенных, свернутых в плоскую спираль и обмотанных проводом полос с соответствующими скользящими контактами, связанными с ПОДВИЖНОЙ системой нотендиометра ц перемещающимися в противополол ных направлениях при ее повороте, причем концы обеих проволок резистивных элементов и скользящие контакты имеют автономные выводы.

Такое выполнение резистивного элемента обеспечивает получение линейной зависимости между углом поворота подвижной системы потенциометра и регулируемой величиной.

На фиг. 1-3 показан нредлагаемый потенциометр в трех проекциях; на фиг. 2 - захватывающее кольцо (указатель полных оборотов); на фиг. 3 - арретирное устройство; на фиг. 4 - электрическая схема потенциометра (приведен вариант схемного соединения для получения линейной функции).

Несущим элементом потенциометра служит основание /, торцы которого снабжены двумя контактными кольцами 2 и двумя глубокими спиральными канавками, витки у которых имеют взаимно противоположное направление. В спиральных канавках утоплены обе части резистивного элемента 3, представляющего собой полосы изоляционного материала, каждая из которых обмотана проволокой и свернута в спираль. Ось 4, закрепленная во втулКС 5, впрессованной в поворотном диске 6, и снабж1енная ненодвийшо установленными на ней двумя поворотными рычагами 7, может свободно вращаться в двух подшипниках 8, установленных в осевом отверстии на основании 1. В пазу каждого поворотного рычага 7 свободно посажен движок 9, на котором жестко закреплен подвижной контакт, вылолненный в виде пружинной токосъемной щетки. На переднем торце диска 6 нанесена шкала для отсчета угла поворота оси в пределах 360°, а противоположный торец имеет радиальный паз, в котором утоплен и жестко закреплен одним концом пружинный поводок 10.

На торцевой поверхности захватывающего кольца 11 (фиг. 2), утопленного в кольцевой канавке 12 основания 1, нанесена цифровая шкала для отсчета полных оборотов .подвижной системы, а также изготовлены выемки 13, предназначенные для периодического зацепления кольца 11 со свободной консолью пружинного поводка 10. Обратная поверхность кольца 11 снабжена плавно чередующимися выступами 14 и углублениями 15, которые в круговом профиле имеют менее резкие очертания, чем выемки 13, и предназначены для зацепления с легким подпружиненным шариком 16, утопленным в отверстии на основании 1. Концы и отдельные участки проволок резистивного элемента, а также подвижные контакты электрически выведены на внешние лепестки 17, установленные на боковой поверхности основания 1.

Арретирное устройство (фиг. 3), предназначенное для точной фиксации заданного положения оси потенциометра, выполнено в виде Г-образного пружинного рычага 18, закрепленного на кожухе 19 и снабженного движком 20.

Потенциометр работает следующим образом.

Вращение поворотного диска 6 относительно неподвижного основания 1 сообщается через втулку 5 и ось 4 поворотным рычагам 7, в цазах которых совершают взаимно противоположное перемещение движки 9, так как последние жестко соединены с подвижными контактами (щетками), имеющими постоянное зацепление с соответствующими спиральными канавками на основании /, в которых утоплен резистивный элемент 3.

Электрические величины, снимаемые с двух «средних точек, передаются через гибкие токопроводы на контактные кольца 2, электрически соединенные с внешними лепестками 17.

Предельные ограничения поворота оси потенциометра осуществляются штыревыми упорами, установленными в начале и в конце одной из спиральных канавок на основании /. Угол поворота оси на 360° отсчитывается по положению лроградуированного диска 6 относительно неподвижного кожуха 19. Число полных оборотов оси определяется цифровой позицией захватывающего кольца 11, работающего на принципе «моментного действия. При вращении диска 6 пружинный поводок 10 скользит по торцу кольцевого буртика 21 на основании / (фиг. 1), не имея зацепления с кольцом //. Достигнув впадины на буртике 21, пружинный поводок 10 лод действием силы упругости проваливается в нее и входит (на время cMeiHbi позиции) в зацепление с одной из выемок 13 захватывающего кольца 11, увлекая за собой последнее и проворачивая его до соседней позиции. Преодолев впадину

на буртике 21, имеющую плавные очертания, ловодок /О продолжает скольжение на торцевой плоскости буртика. Фиксация устацовленного положения кольца 11 обеспечивается подпружиненным щариком 16, входящим в

одно из углублений 15 (фиг. 2).

Арретирование потенциометра осуществляется Г-образным пружинным рычагом 18, который надавливает своей рабочей консолью на боковую поверхность поворотного диска 6,

надежно фиксируя заданное положение последнего. Для выключения арретира надо вытянуть движок 20 «на себя, в результате чего пружинный рычаг 18 будет отведен от диска 6. На электрической схеме (фиг. 4) показано,

в частности, соединение потенциометра для получения линейной характеристики на выходе, где и - напряжение, подаваемое на резистивный элемент 3, состоящий из двух последовательно соединенных между собой частей, t/BHx - напряжение на выходе, снимаемое с двух скользящих «средних точек.

Резистивный элемент 3 (фиг. 4) изображен в виде двух лолос 22 и 23, ширина которых равномерно изменяется, что условно соответствует нелинейности каждой из двух спиралей резистивного элемента 3 в функции поворота оси потенциометра.

Предмет изобретения

Многооборотный потенциометр, содержащий резистивный элемент в форме плоской спирали, отличающийся тем, что, с целью получения линейной зависимости между углом поворота подвижной системы потенциометра и регулируемой величиной, резистивный элемент выполнен в виде двух соосно расположенных, свернутых в плоскую спираль и обмотанных

лроводом полос с соответствующими скользящими контактами, связанными с подвижной системой потенциометра и перемещающимися в противоположных направлениях при ее повороте, причем концы обеих проволок резистивных элементов и скользящие контакты снабжены автономными выводами.