ИНДУКТИВНЫЙ ДАТЧИК ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Советский патент 1973 года по МПК G01B7/00 

1

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано в системах автоматики для контроля линейных перемещений рабочих органов механизмов.

Известный индуктивный датчик линейных перемещений основан на принципе изменения фазы выходного напряжения при перемещении ферромагнитного сердечника и содержит две катущки индуктивности, расположенные соосно, и ферромагнитный плунжер, установленный с возможностью перемещения вдоль оси катушек.

Однако известные датчики нмеют сравнительно низкую чувствительность, так как комплексное сонротивление катушки индуктивности изменяется в очень небольших пределах от введения ферромагнитного сердечника, особенно в случае работы на промышленных частотах 50,400 гц, и большие габариты за счет размещения катушек индуктивности на больших расстояниях друг от друга для обеспечения индуктивной развязки между ними.

Предлагаемый датчик для повышения чувствительности снабжен донолнительной катушкой индуктивности, установленной концентрично с первой катушкой внутри нее, и ферромагнитной шайбой, отделяюшей первую катушку от второй, а дополнительная катушка

включена между первой н второй катушкамн - последовательно согласно с первой катушкой И носледовательно встречно со второй катушкой.

На фиг. 1 показано взаимное расположение элементов датчика, на фиг. 2 - -принципиальная электрическая схема датчика, на фиг. 3 - векторная диаграмма работы датчика.

Предлагаемый датчик содержит ферромагнитный сердечник 1, ферромагнитную шайбу 2, катушки Индуктивности 3, 4, 5 и активное сонротивление 6.

Число витков в дополнительной катушке 5,

чтобы обеспечить нулевой сдвнг но фазе нри

выведенном сердечнике, должно быть равно

где П4 - число витков катушки 4;

К - коэффициент связи между катушками и 4 прн выведенном сердечнике.

Работает датчик следующим образом.

Напряжение питания подключается к контактам Л и 5.

В исходном положении, когда сердечник отсутствует в зоне катушек датчика, ферромагнитная шайба в значительной мере ослабляет индуктивную связь между катушками 3 н 4.

Поэтому вектор напряжения СД, наводимого в катушке 4, сравнительно мал и сдвинут от3носительно .вектора питаемого напряжения

-. D

АВ на угол a.arctg ---

л-1

где Г - активное сопротивление

1 - реактивное сопротивление катушки 5.

Вектор напряжения ВС, наводимого в катушке 5, равен по величине вектору СД и находится с ним в противофазе, так как число витков в катушке 5 равно n - K-n, а катушки 5 и 4 включены встречно.

Таким образом, s исходном положении вектор напряжения АД, как видно из векторной диаграммы, совпадает по фазе с вектором АВ.

При перемеш,ении сердечника в зону катушек, связь между катушками 3 и 4 возрастает, пропорционально возрастает и напрял ение ДС, но связь между катушками и 5 практически остается постоянной, постоянным остается и напряжение ВС, поэтому вектор .напряжения АД, перемешается в положение АД , сдвигаясь относительно вектора напряжения АВ на угол (3, который изменяется пропорциопально перемещению сердечника и.

как видно из диаграммы, может быть значительно больше 90°.

При изменении температуры датчика угол

f Ч- /

a arctg - как видно из формулы, будет

.1

изменяться тем меньше, чем больше активное сопротивление 6 (R), но так как сопротивлен.ие / берется значительно больше активного сопротивления катушки Гь то показания датчика от температуры почти не зависят.

Предмет изобретения

Индукти.вный датчик линейных перемещений, содержащий две катушки индуктивности,

расположенные соосно, и ферромагиитный плунжер, установленный с возможностью перемещения вдоль оси катушек, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, он снабжен дополнительной катушкой индуктивности, установленной концентрично с первой катушкой .внутри нее, и ферромагнитной шайбой, отделяющей цервую катушку от второй, а дополнительпая катушка включена между первой и второй катушками - последовательно согласно с первой катушкой и последовательно встречно со второй катушкой.