ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЯ (УСИЛИЯ) КОЛЬЦЕВОГО ТИПА Советский патент 1972 года по МПК G01D5/20 

Дифференциально-трансформаторный датчик перемещения (усилия) кольцевого типа может быть использован при электрических измерениях неэлектрических величин в автоматических системах коптроля и регулирования процессов.

В системах электрических измерений неэлектрических величии известны дифференциально-трансформаторные датчики, содержащие корпус и дифференциально-трансформаторную измерительную систему.

Однако этот датчик можно использовать лишь для измерения силы или перемещения, но нельзя применять как датчик сравнення сил (перемещений), действующих одновременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях в одной плоскости.

В предложенном дифференциально-трансформаторном датчике перемещения (усилия) кольцевого типа корпус выполнен в виде упругого кольца, служащего одновременно внещним магнитопроводом измерительной системы.

При деформации кольца-корпуса внешними силами меияются зазоры между внутренней поверхностью кольца-корпуса и полюсами измерительной системы, которая и фиксирует изменения магнитных сонротивлеппй зазоров. Крепление элементов датчика может быть осуществлено с помощью низкомодульпой полимерной массы.

Благодаря это.му упрощается коиструкцпя датчика и повышается падежность его работы. На фиг. 1 изображе) четырехнолюсньи датчик перемещепия (усилия) кольцевого тина,

(а-первый вариант исполнения, б-пторой); па фиг. 2 - восьминолюс 1ый датчик; на фиг. 3 - схема соединений катугнек датчика и электрическая схема измерения его показаний; на фиг. 4 - схема деформаций упругого

элемента датчика при измерении деформации (усилий), действующих по одной оси; на фиг. 5 - то же, прп измерении деформаций (усилий), действуюоиьх в одной плоскости по двум взаимно перпеидикулярпым осям.

Дифференцпальпо-трансформаторный датчик содержит стальное кольцо-корнус /, в котором расположен сердечник 2, набранный пластин трапсформаториой стали. Па сердечнике расположены четыре катушки возбуждения 3 и измерительные катушки 4 и 5. Сердечник 2 с катушками 3, 4 5 образует измерительную систему и закреплен с по.мощью HICK 6 п 7 внутрп кольца-корпуса 1. Щеки между собой стяпуты болтом (5.

По второму варианту (фиг. , б) измерительная система закреплена с помощью, например, низкомодульной полимерной массы 9. которая заменяет щеки 6 и 7, а болт 8 и создает надежную герметичиость всей сиМежду измерительной системой, состоящей из сердечника 2 с катушками 3, 4 и 5, и кольцом-корпусом 1 образуются рабочие зазоры 10 и 11. На поверхности кольца-корпуса находятся точки приложения сил: вертикальные 12 и горизонтальные 13. Зазоры 14 не являются рабочими. Датчик может быть выполнен и с другим расположением измерительных и питающих катущек (фиг. 2).

Датчик питается персмепным током. Все катущки возбуждения соединены последовательно (фиг. 3). Направление витков выбрано так, чтобы наиравление магнитного потока соответствовало ноказаниому на фиг. 3 стрелками. Возбуждениый магнитный поток, проходя через сердечник 2 и рабочие зазоры 10 и 11, замыкается кольцом-корпусом /. Измерительные катушки 4 к 5 образуют два плеча моста, два других плеча - сопротивления Ri и R. В диагональ моста включен фазочувствительный измерительный прибор 15, например потенциометр, лагометр.

Когда датчик находится в неиагруженном состоянии, рабочие зазоры 10 и 11 равны между собой и магнитные нотокн, нроходящие через рабочие зазоры и измерительные катушки 4 и 5, также равны. Вследствие этого наведенные ЭДС в измерительных катушках также равны между собой и мост находится в равновесии. Нри приложении вертикальной нагрузки РВ кольцо-корпус деформируется (фиг. 4), рабочие зазоры 10 умепьщаются, а зазоры 11 увеличиваются, при этом перераспределяются магнитные потоки, и наведенные ЭДС в измерительных катушках 4 возрастают, а в катушках 5 снижаются.

Таким образом, получается разбаланс моста, и стрелка измерительного прибора 15 отклоняется.

При приложении горизонтальной нагрузки РГ происходят аналогичные явления, но ЭДС в измерительных катушках 4 уменьшаются, а в катушках 5 увеличиваются, и стрелка прибора 15 отклоняется в другую сторону, т. е. прибор 15 регистрирует показания обратного знака.

Шкала прибора может быть проградуироваиа в усилиях, действующих на датчик, или же в деформациях самого датчика.

Нри одновременном действии горизонтальных РГ и вертикальных РВ нагрузок кольцокорпус деформируется по-иному (фиг. 5). Нри все рабочие зазоры уменьшаются одинаково, перераспределения магнитных, потоков не нроисходнт, и мост остается сбалансированным.

Нри неравенстве нагрузок РГ и РВ зазоры изменяются неодинаково и показания датчика ирямо пропорциональны разности нагрузок.

Нредложенный датчик может быть применен в качестве динамометра, деформометра при измерении усилий (деформаций), возникающих в бетоне, арматуре, строительных и металлических конструкциях, деталях машин.

Предмет изобретения

Дифференциально-трансформаторный датчик перемещения (усилия) кольцевого тина, состоящий из корнуса и дифференциальнотрансформаторной измерительной системы, огличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности работы датчика, корпус выполнен в виде упругого кольца, служащего одновременно внешним магнитопроводом измерительиой системы.

14