Трансформаторный преобразователь угловых перемещений Советский патент 1979 года по МПК G01B7/30 G01D5/20 

1

Изобретение относится к технике измерений неэлектрических величин электрическими и магнитными средствами и может быть использовано в различных областях техники для измерения угловых перемещений, в частности, для измерения углов наклона объекта и в качестве датчика сигнала уравновешивания.

Известны трансформаторные преобразователи угловых перемещений, содержащие неподвижный ферромагнитный сердечник, первичная и вторичная обмотки которого образуют дифференциальную схему включения, а также ферромагнитный якорь без обмоток, перемещающийся в зазоре неподвижного сердечника 1.

Для реализации линейной характеристики преобразования в таких преобразователях необходимо соответствующим образом профилировать якорь, а это заметно усложняет конструкцию устройства.

Известен также трансформаторный преобразователь угловых перемещений, содержащий ферромагнитный сердечник с обмоткой возбуждения и вращающуюся измерительную рамку, размещенную в зазоре неподвижного ферромагнитного сердечника 2.

Такой преобразователь имеет линейную характеристику лишь в диапазоне измерения углов (± 20°).

Существенным недостатком известного преобразователя является низкая надежность, ввиду наличия скользящих гальванических контактов в цепи соединения подвижной измерительной рамки с регистрирую ющим устройством.

Использование гибких проводов или пружинных соединений (вместо скользящего токосъемника) не дает положительного результата, поскольку при многократном повороте измерительной рамки в ту или иную сторону упомянутые проводящие связи быстро выходят из строя.

Целью изобретения является повыщение надежности и долговечности преобразователя путем исключения скользящих электрических контактов (или иных подвижных проводящих связей) в выходной цепи измерительной рамки.

Для достижения поставленной цели преобразователь снабжен ферромагнитным диском, установленным внутри измерительной рамки, которая выполнена неподвижной и установлена параллельно оси обйготкрг возбуждения, и вращающейся рамкой с под ключннным к ее выводам конденсатором, образующим с индуктивностью этой рамки колебательный контур, вращающаяся рамка и кондеисатор установлены внутри измерительной рамки и соосно.с ней на ферромагтйгтном ;диске. На фиг. 1 изображен предлагаемый преобразователь, общий вид сверху; на фиг. 2- разрез А-А на фиг.. 1. Преобразователь содержит ферритовый сердечник 1, на котором размещена обмотка 2 возбуждения, питаемая переменным током повыщенной частоты. Сердечник укреплен между двумя стойками 3, 4. . В зазоре между полюсами сердечника устаишлеиа неподвижная измерительная рамка 5, размещенная на прямоугольном каркасе 6, жестко связанном со стойкой 3, при этом плоскость рамки 5 ориентирована параллельно оси обмотки возбуждения. Внутри измерительной рамки и соосно с ней расположена вращающаяся рамка 7, закрепленная на поверхности ферритового диска 8, установленного на подвижной оси 9Тйежду стойками 3, 4. К выводам обмотки рамки 7 подключен конденсатор (на чертеже не показан), образующий с индуктивностью обмотки этой рамки колебательный контур. настроенный на частоту тока возбуждения. На этой частоте, составляющей несколько десятков кГц, он имеет малые габаритные размеры и может быть размещен на торцовой или образующей поверхностях ферритового диска 8.,;..„..:.г ...-. Принцип действия преобразователя основан на возникновении вторичного магнитного поля, создаваемого резонансным током подвижной рамки 7, при угловом перемещении последней относительно плоскости измерительной рамки 5. При горизонтальном расположении рамки 7 (а 0), напряжение на зажимах измерительной рамки 5 отсутствует, поскольку плоскости обеих рамок параллельны вектору магнитной индукции в

667804 зазоре сердечника 1. При повороте рамки 7 на некоторый угол а в ней индуцируется ток, величина которого пропорциональна. углу а. Этот ток возбуждает вторичное магнитное поле, пересекающее плоскость измерительной рамки 5. При этом на зажимах неподвижной измерительной рамйи 5 возникает напряжение, пропорциональное углу поворота подвижной рамки 7, фаза которого зависит от направления вращения рамки 7. Чувствительность преобразователя в рабочем диапазоне измерения yrlnos (± 20°) составляет 100 мВ/град, а характеристика преобразования отличается от линейной не более, чем на 5%. Емкость конденсатора, замыкающего выводы подвижной рамки, на частоте возбуждения 100 кГц составляет 0,06 мкФ. Формула изобретения Трансформаторный преобразователь уг: ловых перемещений, содержащий ферромагнитный сердечник с обмоткой воз(3уждения И йз.мерительную рамку, размещенную в зазоре сердечника, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности и долговечности, преобразователь снабжен ферромагнитным диском, установленным внутри измерительной рамки, которая выполнена неподвижной и установлена параллельно ОСИ обмотки возбуждения, и вращающейся рамкой с подключенным к ее выводам конденсатором, образующим с индуктивностью этой рамки колебательный контур, вращающаяся рамка и конденсатор установлены внутри измерительной рамки и соосно с ней на ферромагнитном диске. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 473052, кл. G 01 D 5/20, 1973. , 2. Электрические измерители неэлектрических величин, под ред. П. В. Новицкого. Л., «Энергия, 1975, с. 455.

/

Г

г1

11

о

9U2A