Электромеханический преобразователь Советский патент 1977 года по МПК H04R11/00 F15B5/00 

HsoepeteHHe относится к исполнительйым Электромеханическимпреобразователям

(ЭМП) и предназначено для использования в электрогидравлических н электропневматических системах управления.

Известен ЭМП постоянного тока в линейное перемещение, построенный на базе прямоходоЁых электромагнптов с подпружиненным якорем. В этом устройстве рабочий диапазон перемещений выходного штока значительно меньше возможного хода якоря электромагнита. Наиболее близким техническим решением к изобретению является электромеханический преобразователь, содержащий корпус, электромагнит с подпружиненным якорем и операционный усилитель, выход которого соединен с обмоткой электромагнита. Этот известный преобразователь характеризуется невысокой точностью преобразования.

Целью изобретения является повышение точности. В описываемом преобразователе это достигается тем, что в нем на якоре электромагнита установлен датчик положения, выполненный в виде упругого кольца с закрепленными на его внутренней и наружной поверхностях тензодатчиками, соединенными с соответствующими входами усилителя, причем в кольце выполнены два соосных радиальных отверстия, через которые пропущен шток якоря, размещенный внутри пружины, один конец которой

Закреплен на штоке, а другой - связан с кольцом.

На фиг. 1 изображена функциональная схема ЭМП; на фиг. 2 - соединение электромагнита с датчиком положения, продольный разрез.

ЭМП состоит из электромагнита 1 с обмоткой 2, полюсным наконечником 3, якорем 4 и штоком 5 якоря, посредством которого якорь

поджимается в крайнее (начальное) положение до упора 6 пружиной 7, уппрающейся с одной стороны в выступ штока через упругое кольцо 8, а с другой стороны -в крышку 9 корпуса 10, а также из усилителя 11, инвертирующий вход 12 которого имеет соединение со средней точкой полумоста тензодатчиков 13 и 14, укрепленных на внутренней и наружной поверхностях упругого кольца 8 и подключенных к источнику напряженпя; на прямой вход 15

усилителя подается сигнал управления перемешением штока преобразователя, а вход 16 усилителя подключается к обмотке электромагнита.

В исходном состоянии величина сигнала управлепия f/y, ток в обмотке электромагнита и напряжение U с датчика положения равны нулю; шток якоря поджат пружиной в крайнее положение до упора. При подаче на прямой вход 15 усилителя И иостоянного сигнала

;Уу const., в обмотке 2 электромагнита 1 появляется ток, i на якорь действует электромагнитная сила притяжения его к полюсному наконечнику 3. Если величина электромагнитной силы больше величины усилия начального ноджатия пружины, то под действием результирующего усилия якорь 4 начинает перемещаться в направлении увеличения координаты х. При этом на выходе датчика положения появляется напряжение, которое, будучи приложенным к инвертирующему входу 12 усилителя И, уменьщает ток в обмотке электромагнита, а, следовательно, и величину электромагнитной силы. Одновременно с увеличением координаты х возрастает усилие, действующее на шток якоря со стороны пружины. Поэтому результирующее усилие уменьшается и при некотором положении якоря, являющемся точкой его равновесия, обращается в нуль. При смещении якоря, а, следовательно, и штока якоря от точки его равновесия в сторону увеличения координаты ,г, усилие пружины становится больше электромагнитной силы, и якорь перемещается в направлении уменьшения координаты х, возвращаясь к точке равновесия.

Ток в обмотке электромагнита в установившемся режиме определяется из условия равенства электромагнитной силы и усилия пружины и, таким образом, зависит только от установившегося положения якоря. Величина тока в свою очередь определяется коэффициентом усиления усилителя, его выходным сопротивлением и разностью напряжений на инвертирующем и прямом входах усилителя. При

достаточно больщом коэффициенте усиления усилителя разность этих напряжений незначительна и влияние тяговых статических характеристик электромагнита на характеристику «вход-выход ЭМП достаточно мало и тем меньше, чем больше коэффициент усиления. Это и позволяет расширить область перемещения, в которой внешняя статическая характеристика преобразователя является линейной.

Преобразователь в таком выполнении существенно повыщает точность преобразования с расширением диапазона перемещения, что в свою очередь улучщает его технико-экономические характеристики.

Формула изобретения

Электромеханический преобразователь, содержащий корпус, электромагнит с подпружиненным якорем и операционный усилитель, выход которого соединен с обмоткой электромагнита, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности преобразователя, в нем на якоре электромагнита установлен датчик положения, выполненный в виде упругого кольца с укрепленными на его внутренней и наружной поверхностях тензодатчиками, соединенными с соответствующими входами усилителя, причем в кольце выполнены два соосных радиальных отверстия, через которые пропущен щток якоря, размещенный внутри пружины, один конец которой закреплен на щтоке, а другой - связан с кольцом.

/J

0W./

9 5

К