Устройство для бесконтактной передачи сигналов с вращающегося объекта Советский патент 1980 года по МПК G01D5/12 

Изобретение касается информацион- но-измерительной техники и автоматики и моясет быть использовано для бесконтактной передачи медленно иЭменяющихся сигналов первичных измерительных преобразователей, расположенных на вращаю1цемся объекте, на неподвижную измерительную аппаратуру.. ,

Известны устройства для бесконтактной передачи медленно изменяющихся измерительных сигналов с вращающегося объекта, включающие источник передаваемого сигнала и дополнительные активные преобразователи, расположенные на вращающемся объекте. Измерительный сигнал преобразуется в переменный сигнал определенной амплитуды или частоты и передается на неподвижную аппаратуру по радиоканалу или с помощью оптических емкостных или индуктивных преобразователей 1 и 2 .

Однако наличие дополнительньк активных преобразователей на вращающемся объекте не позволяет Получить высокую точность преобразования измерительного сигнала за счет внесения ими дополнительных погрешностей и требует наличия свободного Объема

для их размещения. Кроме того стабильность характеристик обычно используемых для выполнения активных преобразователей полупроводниковых приборов сильно зависит от тетлпературы окружающей среды. Это не позволяет использовать подобные устройства, если температура в месте их расположения превышает 125-150°С.

o

Известны устройства для передачи . сигналов, с вращающегося объекта, в которых передача осуществляется с помощью индукционных или индуктивных преобразователей без дополнительно5го преобразования в :переменный сигнал на вращающемся объекте, что позволяет несколько повысить точность передачи и облегчить условия расположения передающего узла на вращаю0щемся объекте 3.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является ;устройство для бесконтактной передачи сигналов с вращающегося объекта,

5 включающее неподвижный магнитопровод, выполненный в виде двух чашек броневого типа, в каждой из которых расположены секции двух неподвижных обмоток, соединенных последовательно и согласно, вращающуюся обмотку, расположенную между секциями не подвйжйьзх обмоток, магниточувствительные преобразователи, расположен ные в воздушном зазоре магнитоцрово даИ включенные в мостовую цепь, образованную резисторами, питаемую источника прямоугольного напряжения регистратор, включенный последовате но с одной из неподвижных обмоток 4 В этом устройстве прямоугольное напряжение, прикладываемое к одной из неподвижных обмоток, вызывает пе рёходной процесс наиндуктивности этой обмотки. Эти кфлебания отрабат ваются электронной частью системы и проходят через регистрирующий при бор, что снижает точность преобразоваяия. Цель изобретения - повышение точ ности преобразований передаваемого сигнала. Для этрго в предложенное, устройство введены триггер 1т митта два, ин тегратора с разными .постоянными вр емени, два преобразователя напря жениё-ток ., В качестве источника ,йрямоутольного напряжения использован симметричный триггер, причем из мерительная диагональ мостовой цепи подключена к входу триггера ПЫит та, к его выходу подключены симметричный триггер через разделительную емкость и интегратор с меньшей постоянной времени. К выжоду этого интегратора подключен Преобразователь напряжение-ток, нагруженный на одну из неподвижных обмоток, и вход ин:тегратора с большей постоянной времени, нагруженного через второй преобразователь напряжение-ток и регистратор на вторуК неподвижную обмотку, а неподвиж;н е обмотки ориентированы так, что создаваемые ими К(агнитные потоки направлены встречНО. На фиг. 1 изображено предложенное устройство; на фиг, 2 - диаграм мы выходных напряжений, и токов элементов устройства при отсутствии пе редаваемого сигнала, а также диаграммы изменений сопротивления магни точУвствительных элементов; на фиг. i - то же, при наличии передаваемого сигнала во вращающейся обмо ке. ,. Устройство содержит неподвижный магнитопровод 1, выполненный в виде двух чашек бронёвбго типа, в каж дой из которых расположены секции двух неподвижных обмоток 2 и 3, сое диненных последовательно и согласно Неподвижные обмотки 2 и 3 ориентированы так, что со.здаваемые .ими маг нитные потоки направлены встречно. Вращающаяся обмотка 4 расположена на валу между . секциями неподвижных обмоток 2 и 3. В воздушном зазоре между внутренними стенками чашек магнитопровода 1 расположены магииточувств.ительные преобразователи 5,. в данном случае магниторезисторы, включенные в мостовую цепь, образованную резисторами 6,7 и 8 Измерительная диагональ мостовой цепи подключена к входу триггера Шмитта 9, а питающая подключена к выходу симметричного триггера 13, вход которого подключен к выходу триггера Шмитта 9 через разделительный конденсатор 11. Интегратор 12 с меньшей постоянной времени подключен к выходу триггера Шмитта 9, а к его выходу параллельно подключены преобразователь 13 напряжениеток и интегратор 14 с большей постоянной времени. Постоянная времени интегратора 14 больше постоянной време и интегратора 12 в 10-15 раз. К выходу интегратора 14 подключен преобразователь 15 напряжение-ток. Преобразоватеди 13, 15 напряжение-ток нагружены на неподвцжные обмотки 2 и 3 соответственно. Последовательно с неподвижной обмоткой 3 включен регистратор 16. . Устройство работает cлeдsющим образом. Передаваемый электрический сигнал поступает на вращающуюся обмотку 4. Ток,протекающий по обмотку 4, создает магнитное цоле, пропорциональное величине передаваемого сигнала, которое воздействует на магниторезисторы 5, изменяя величину их сопротивления R. При отсутствии передаваемого сигнала в первоначальный момент включения триггер Г митта 9 и симметричный триггер 10 находятся в любом из двух своих устойчивых состояний. Выходное напряжение симметричного триггера 10 питает мостовую цепь, образованную магниторезисто.рами 5, и резисторами б, 7 и 8. Выходное постоянное напряжение триггера Пмитта 9 интегрируется интегратором 12 и преобразуется в ток преобразователем напряжение-ток 13. Линейно нарастающий ток в неподвижной обмотке 2 изменяет магнитную индукцию в магнитопроводе 1. При достижении определенной величины индукции сопротивление магниторезисторов 5 изменяется на такую величину,что .постоянный нарастающий сигнал с измерительной диагонали мостовой цепи., первоначально сбалансированной, достигает уровня переброса триггера Шмитт.а 9 в другое устойчивое положение. При этом. пoJ;Iяpнocть напряжения питания .мостовой цепи изменяется на противоположную, а величина напряжения остается прежней. На выходе триггера Шмитта 9 появляется, постоянное напряжение другой полярности, которое интегрируется интегратором 12. Его выходное найряжение линейно уменьшаетсяч Преобразователь напряжениеток J3 преобразует это напряжение в ток в неподвижной обмотке 2, Магнитная индукция в магнитопроводе 1 убывает и изменяет свой знак на про тивоположный. При достижении величи ны магнитной индукции определеннох о значения сопротивление магниторезис торов 5 вновь изменяется настолько/ что выходной сигнал с измерительной диагонали мостовой цепи вызывает переброс триггера Шмитта. 9 э %pyroe положение. Импульс ЭДС проходит чер разделительную емкость 11 и перебра сывает симметричный триггер 10 в другое положение, вновь изменяя тем полярность питания мостовой ц пи. В дальнейшем процесс повторяетс аналогичным образом. Происходит asT генерация треугольного тока в непод вижной обмотке 2, перемагничивающего магнитопровод 1. Одновременно с этим интегратор 14- интегрирует вьихо ное напряжение интегратора 12,Поско ку постоянная времени интегратора 14 много больше постоянной времени интегратора 12, то на его выходе по ляется весьма малое по амплитуде пилообразнЬе напряжение, симметричное относительно нуля. Это напряжение преобразуется преобразователем напряжение-ток 15 в пилообразный ток также весьма малый по величине, который протекает черезрегист ратор 16 и неподвижную обмотку 3. Ввиду малой величины тока в неподвижной обмотке 3 создаваемая ею намагничивающая сила, направленная встречно намагничивающей силе, создаваемой неподвижной обмоткой 2, также весьма мала по величине и практически не оказывает никакого, , влияния на перемагничивание магнитопровода 1. Поскольку в целом за период постоянная составляющая тока протекающего по неподвижной обмотке 3 равна нулю, то регистратор 16 ничего не регистрирует. На фиг. 2 приняты -следующие обоз начения: U - напряжение на измерительной диагонали моста, Ug - вы-., ходное напряжение триггера Шмитта 9 UHO - выходное напряжение симметричного триггера 10, - выходное напряжение интегратора 12, . - выходное напряжение интегратора 14, - выходной ток преобразователя напряжение-ток 13, - выходной ток преобразователя напряжение-ток 15. При появлении медленно изменяющегося измерительного сигнала во вращающейся обмотке 4 по магнитопррводу 1 замыкается магнитный поток Ф, создаваемый измерительным сигналом. Это приводит к скачкообразному изменению магнитной индукции в магнитопроводе 1. Соответственно в первый полупериод (после момента появления пере41ава емого сигнала) изменение сопротивления магнитбрезисторов 5 под влиянием передаваемого сигнала, создающего дополнительную индукцию Б в магнитопроводе 1, происходит также скачком на величину д R значительно быстре.е, поэтому напряжение UM с измерительной диагонали мостовой цепи также скачком достигает.уровня переброса триггера КЬдатта 9. Последний перебрасывается в другое положение и симметричность его выходного напряжения по длительности за этот период нарушается, т.е. на выходе появляется постоянная составляющая. Поскольку симметричный триггер соединен с выходом триггера ШМитта 9 через разделительную емкость 11, то.от появления постоянной состав уяющей на Выходе триггера Шмитта 9 его работа не нару1яается. Постоянная составляющая выходного напряжений триггера Шмитта 9 интегрируется интегратором 12 и на его выходе также появляется постоянная составлягощая, которая преобразуется . ток В1.неподвижной об- мотке 2 преобразователем напряжеииеток 13. Одновременно интегратор 14. интегрирует выходное напряжение интегратора 12 и на .его выходе также появляется.постоянная составляющая напряжения, которая преобразуете в ток,протекающий через регистратор 16 и .неподвижную обмотку 3, преобразователем напряжение-ток 15. Пилообразный ток в неподвижной обмотке 2 перемагничивает магнитопровод 1, а постоянный ток в неподвижной обмотке 3 создает магнитное поле, направленное встречно магнитному полю передаваемого сигнала и равное ему по величине, В процессе .этой компенсации за счет малой постоянной времени интегратора 12 значение постоянной составляющей напряжения на его вглсоде уменьшаемся практически до нуля (до величины, определяемой статизмом системы), а на выходе интегратора 14 за счет его большой постоянной времени постоянная., состав-. . ляюЕцая напряжения остается, достигая своего :установившегося.значения. Это обусловливает протекание постоянного тока 4ispe3 регистратор 16 по неподвижной обмотке 3, также дости-гающего своего установившегося значения1.,5усг Величина этого тока о.цнозначно соответствует величине передаваемого измерительного сигнала во вращающейся обмотке 4. Обозначения на фиг. 3 соответствуют обозначениям на фиг. 2. Момент появления преобразуемого сигнала во вращающейся обмотке 4 обозначен точкой О на оси времени. При определенном соотношении чисел витков вращалощрйс-я обмотки 4 и неподвижной обмотки 3 (W4 Wj) .возможно и одновреМен-. ное усиление передаваемого . сигнала.

Формула изобретения

Устройство бесконтактной передачи сигналов с вращающегося объекта, в ключающее йейодвижный магнйтопровод, выполненнЕлй в виде двух чашек броневого типа, в каждой из которых расположены секции двух неподвижных обмоток, соединенных между собой последовательно и согласно, вра1чаю1цуюся обмотку, расположенную. мея(ду секциями неподвижных обмоток, магниточувствительные преобразователи, расположенные в воздушном зазоре магнитопровода и включённые в мостовую цепь , образованную резистоРс1ми, питаемую от источника прямо.угольного напряжения, и регистратор, включенный последовательной с одной, из неподвижных обмоток, отличающееся тем, 1то, с целью пот ведения точности преобразования передаваемого сигнала, в него введены триггер Шмитта, два интегратора с рдзньи постоянными времени и два преобразователи найряжение-ток, в качестве источника.прямоугольного напряжения использован симметричный триггер, причем измерительная диагональ мостовой цепи подключена

8

к входу триггера Имитта, к выходу его подключены симметричный триггер через разделительную емкость и йнтегратор с меньшей постоянной време к выходу этого интегратора подключен преобразователь напряжение-ток, нагруженный на одну из неподвижных обмоток, и вход интегратора с большей постоянной времени, нагруженного через второй преобразователь напряжение-ток и регистратор на. вторую неподвижную обмотку.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Халил Гучейн Оглы,Грльшев В.П. и Аскеров В.1. Многоканальное радиотелеметрическое устрбйство для измерения температуры вращающихся Частей, электромагнитных муфт с ольжения- , журнал За технический прогресс , Баку, 1969, № 11 с. 1-3.

. 2. Авторское сви;п;ётельство СССР № 151845, кл. G 01 К 11/02, 1965.

3.Авторское свидетельство СССР № 180833, кл. G 01 К 11/04, 1966.

4.Ав.торское свидетельство СССР № 465689, кл. Н 01 R 39/00//

Н 01 F 31/00, 1975 (прототип).

Ш