ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИИ Советский патент 1971 года по МПК G01D5/20 

В области автоматики и вычислительной техники известны трансформаторные преобразователи нере.мен1ений, содержащие магнитопровод броневого типа, на среднем стержне которого размещена обмотка возбуждения, а основание среднего стержня расщирено и образует воздушный зазор, в котором расположены две последовательно и встречно включенные секпии подвижной вторичной обмотки.

Описываемое устройство отличается от известных тем, что в нем секции иодвижной вторичной обмотки расположены под углом друг к другу и охватывают магнитопровод в области рабочего зазора.

Это нозволяет повысить помехозащищенность и обеспечить независи.мость сигиала наводки от положения его иодвижной части.

Кроме того, с целью обеспечения взаимозаменяемости по углу сдвига фаз между током возбуждения и выходной э.д.с. при серийном производстве над основанием магнитоировода, несущем средний стержень, жестко укренлена упругая пластина с регулировочным винтом.

На чертеже представлен предла1ае.мьп1 преобразователь.

пря.моугольпоп ра.мки, а раиочии зазор ооразовап расширенным свободным концом укороченного среднего стержня.

Над основанием магпптопровода, 1есупд,им средний стержень, установлена нластина 2, концы которой жестко связаны с малыми ребрами кольцевой части магнитоировода.

В центре иластпны имеется резьбовое отверстие с винтом 3. Па среднем стер/кне магнитопровода обмотка возбужлчения 4. Вторич-ная обмотка 5 состоит из двух одинаковых последовательно и встречно соединенных секций, расположенных нод углом друг к другу и охватываюпдих основание .магнитопровода в области рабоче10 зазора.

При включении переменного напряжения на об.мотку возбуждения / возникает машитпый поток, который проходит по С1)еднему стержню, раветвляется симметрично в левую 11 правую частп магнитопровода /, проходит по нижнему основанию, ответвляясь в зазор, и замыкается через расширенный конец среднего стержня. В области рабочего зазора нндукцня иостоянная вследствие постоянства длииы магнитного пути но воздуху, что обеспечивает в нижнем основании постоянство градногга магпитного иотока, п|)ичем при переходе через центр симметри г|)адиент меняет знак. Если точка пересечения средних витков секций вторичной об.мотки 5 совпадает

с центром симметрии основания мапштопровода 1, то каждая секция пронизывается одинаковыми и встречно направленными потоками, и э.д.с. как в каждой из них, так и в целом на выходе преобразователя отсутствует. Когда вторичная обмотка 5 сдвинута вдоль оси X, каждая ее секция пронизывается одинаковыми по модулю частичными потоками нижнего основания магнитопровода 1, в секциях заводятся э.д.с., которые складываются, и выходной сигнал становится отличным от нуля. Вследствие постоянства градиента индукции по оси У выходной сигнал нропорционален , если контуры витков плоские.

При необходимости получить функциональную зависимость выходного сигнала от измеряемого перемещения, Витки вторичной обмотки 5 должны иметь конфигурацию, соответствующую заданной функции. Для измерения угловых перемещений витки вторичной

обмотки. 5 далжны быть намотаны но дуге

сцир ал и Архимеда.

Фаза ВЫХОДНОЙ э.д.с. в любом случае не зависит от величины смещения и инвертируется только при переходе через нулевое положение.

Если в области расположения преобразователя существует равномерное неременное магнитное поле помехи, вектор напряженности которого параллелен оси X, то внешний магнитный поток пронизывает обе секции вторичной обмотки в одном направлении. Соответствующие э.д.с. равны друг другу, а встречное включение секций обеспечивает их взаимную компенсацию. Если вектор потока внешнего поля параллелен оси У, то этот поток пронизывает незащищенные магнитонроводом части секций вторичной обмотки 5 и наводит одинаковые э.д.с., которые аналогичным образом взаимно компенсируются. Та часть внешнего потока, которая проходит по стали магнитопровода, не вызывает дополнительной выходной э.д.с., так как пронизывает витки обеих секций в одном направлении. Поток помехи, параллельный оси Z, не может вызвать э.д.с. в витках вторичной обмотки 5, потому что плоскости витков параллельны потоку. Если вектор потока внешнего поля действует наклонно к плоскости ХцУ, но параллельно AoZ (или Уо2), то при любых углах э.д.с. наводки на выходе отсутствует.

Когда внешнее поле действует параллельно ХоУ, но под произвольным углом к осям X и У, го секции вторичной обмотки 5 пронизываются разными потоками в зависимости от площадей проекций контуров их витков на плоскость, перпендикулярную вектору внешнего поля, Наведенные в секциях э.д.с. лишь частично компенсируются, и на выходе преобразователя э.д.с. наводки будет пропорциональна напряженности поля помехи и разности указанных площадей. Максимальное значение э.д.с. наводки в выходном сигнале соответствует такому направлению внешнего поля, когда его вектор параллелен плоскост витков одной из секций, т. е. когда эта секция не пронизывается внешним потоком. При всех других направлениях внешнего поля э.д.с. наводки меньше этого значения за счет уменьшения проекции контуров витков на плоскость, перпендикулярную вектору поля, и явления компенсации от встречного включения секций. Во всех случаях сигнал наводки

остается неаизменным при любых значениях измеряемого перемеп:,ения и может быть скомпенсирован в цепи последующей обработки выходпого сигнала преобразователя. Кроме того, в реальных конструкциях контур

витков вторичной обмотки 5 представляет собой узкую вытяжную петлю, вследствие чсгО охватываемый ею внешний поток будет незначительным даже при больших напряжепностях поля помехи, ч го также обеспечивает

повышенную помехозащип1.енность преобразователя.

В функциональном варианте максимальная помехозащищенность достигается, если форма витков обеих секций в плоскости Х(,У кососимметрична относительно точкн их пересечения, что легко выпоЛнимо практически.

В описываемом устройстве необходимое значение фазы выходной э.д.с. может быть получено путем ввинчивания винта L в пластину 2. При этом верное основание магнитопровода / деформируется, расширенный конец среднего стержня приближается к выходному основанию, а рабочий зазор уменьшается, оставаясь плоскопара.тлельным, вследствие чего постоянство индукции в зазоре сохраняется. Изменение зазора вызывает изменение его магнитного сопротивления, а следовательно, и фазовых соотношений в преобразователе. Для обеспечения взаимозаменяемости по фазе производственные допуски на изготовление элемента магнитопровода должны назначаться так, чтобы при любом сочетании фактических размеров начальное значение рабочего зазора было больше заданного. При

сборке преобразователя с помощью регулировочного устройства, установленного в сборочном приспособлении, можно изменять угол между секциями вторичной обмотки для получения заданного значения крутизны,

после чего найденный угол фиксируется, например, путем склеивания секций. При этой регулировке фаза выходной э.д.с. не меняется, так как параметры магнитпой цепи остаются постоянными. Обе регулировки могут

выполняться |ца заводе-заготовителе, что обеспечивает функциональную взаимозаменяемость выпускаемых изделий, значительно расширяет область их использования и упрощает аппаратуру, воспринимающую выходной

сигнал преобразователей.

Предмет изобретения

размещена обмотка возбуждения, а основание среднего стержня расширено и образует воздушный зазор, в котором расположены две последовательно и встречно включенные секции подвижной вторичной обмотки, отличающийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности и обеспечения независимости сигнала наводки от положения его подвижной части, секции подвижной вторичной обмотки расположены под углом друг к другу и

охватывают магнитопровод в области рабочего зазора.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения взаимозаменяемости по углу сдвига фаз между током возбуждения и выходной э.д.с. при серийном производстве, над основанием магнитопровода, несущем средний стержень, жестко укреплена упругая пластина с регулировочным винтом.

/L Y