Преобразователь линейных перемещений Советский патент 1980 года по МПК G01D5/20 G01B7/00 

Это достигается тем, что подвиж ный элемент выполнен в виде ряда чередукадихся ферромагнитных и неферромагнитных колец, закрепленных в охватывающей их втулке, при этом толщина ферромагнитного кольца больше половины его длины, а длина подвижного элемента превышает длину неподвижного сердечника. На фиг. изображен измерительный преоб-разователь,- общий вид; на фиг.2 - подвижный элемент и неподви ный сердечник, поперечныйразрез; н фиг.З - выходная характеристика пре образователя. Преобразователь содержит .неподви ный ферромагнитный сердечник, состо щий из двух частей 1 и 2 с продольн ми диаметрально противоположно расположенными пазами 3 и поперечными пазами 4 на торцах обеих частей, в которых сосредоточенно уложены обмотка 5 возбуждения и измерительная обмотка 6, состоящая из двух секций с одинаковыми параметрами, каждая из которых расположена на своей час ти магнитопровода неподвижного сердечника, и соединенных между собой последовательно и встречно. Длина каждой части цилиндрического ферромагнитного сердечника в осевом направлении по его поверхнос ти равна шагу измерительной обмотки или длине одной ее секции. Обе част неподвижного ферромагнитного сердеч ника закреплены на штоке 7 без зазора. Подвижный элемент 8 преобразователя, охватывающий неподвижный сердечник с обмотками 5 и б, выполнен в виде ряда ферромагнитных (ферритовых) колец 9, разнесенных в осевом направлении на расстояния, равные длине ферромагнитного кольца, и жестко соединенных охватывагацей -их втулкой 10. Причем длина каждого ферромагнитного кольца 9 ра вна шагу измерительной обмотки 6 или длине одной ее секции (длине од ной части неподвижного ферромагнитного сердечника), а толщина каждого ферромагнитного кольца выполнена больше половины его длины или расстояния между ними. Внутренний диаметр каждого ферромагнитного кольца 9 сделан большим на общую величину воздушного зазора между ними и неподвижным сердечником. Между ферромагнитными кольцами 9 подвижного элемента во втулке 10 установлены и закреплены кольца 11 выполненные из неферромагнитного материала (пласгмасса), на скользящей посадке охватывающие неподвижный цилиндрический сердечник и служащие опорами скольжения для ферромагнитных колец 9 подвижного элемента. Общая длина подвижного элемента, состоящего из ферромагнитных колец 9, неферромагнитных колец 11 и втулки 10, равна длине контролируемого перемещения. Неподвижный ферромагнитный сердечник посредством штока 7 закреплен неподвижно, а подвижный элемент 8 жестко соединен с объектом,. перемещение которого контролируется. Преобразователь работает следующим образом. При подключении напряжения переменного тока к обмотке 5 возбуждения преобразователя в области одного или двух ферромагнитных колец 9 подвижного элемента 8, находящихся над обмотками 5 и 6, возникает переменный магнитный поток, равномерно распределенный в воздушном зазоре между ферромагнитными кольцами 9 и поверхност.ью ферромагнитного сердечника. В результате половина измерительной обмотки Ь (одна секция или частично обе) оказывается сцепленной с магнитным потоком и в ней наводится ЭДС, модуль которой зависит от положения ферромагнитных колец 9 подвижного элемента преобразователя. В силу того, что изменение площади контактируемых магнитопроводов (колец 9 и сердечника) в воздушном зазоре между ними происходит линейно изменение магнитного потокосцепления с секциями измерительной обмотки 6 происходит так же линейно. В результате модуль ЭДС на выходе измерительного преобразователя изменяется также линейно. В исходном положении измерительного преобразователя, соответствующем начальной части выходной характеристики (см. фиг.З), крайнее ферромагнитное кольцо 9 подвижного элемента преобразователя находится над крайней первой секцией измерительной обмотки & и полностью ее охватывает. Вторая секция измерительной обмотки 6 находится за пределами подвижного элемента и его крайнего ферромагнитного кольца 9 и оказывается не связанной с магнитным потоком. В результате в первой секции измерительной обмотки 6 наводится максимальная ЭДС, а во второй секции она равна нулю, и модуль ЭДС на выходе преобразователя определяется только первой секцией измерительной обмотки 6. При перемещении подвижного элемента преобразователя в направлении неподвижного сердечника с обмотками 5 и б крайнее ферромагнитное кольцо его начинает сходить с первой секции измерительной обмотки 6 и надвигаться на ее вторую секцию. При этом ЭДС в первой секции начинает линейно уменьшаться, а во второй - увеличиваться. В силу того, что обе секции соединены последова тельно и встречно, на выходе преобразователя изменение ЭДС происхо ходит вдвое быстрее. При достижении такого положения когда крайнее ферромагнитное кольцо 9 наполовину сойдет с первой се ции и наполовину надвинется на вто рую секцию измерительной обмотки б, величины ЭДС каждой секции сравниются, и на выходе преобразователя ЭДС станет равной нулю. На фиг.З это соответствует точке на горизонтальной оси на расстоянии 5 мм от начала координат. При дальнейшем перемещен ии подвижного элемента в этом же направлении начинает преобладать ЭДС второй секции измерительной обмотки б, в результате чего на выходе преобразователя модуль ЭДС меняет свое направление, а сама ЭДС начинает возрастать. Этот процесс нараст.ания ЭДС протекает до тех пор, пока первое крайнее ферромагнитное кольцо 9 подвижного элемента не сойдет с первой секции и полностью не зайдет на вторую секцию измерительной обмотки 6 и ЭДС в ней не достигнет макс реального значения. Такому положению подвижного элемента преобразователя на выходной характеристике ( см.фиг.З соответствует точка с координатой оси абсцисс - 10 мм. Конечным взаимным расположением подвижного элемента 8 преобразователя и неподвижного сердечника Является такое их состояние, когда первая секция совместно с первой , частью неподвижного магнитопровода сердечника полностью выйдет из-под последнего ферромагнитного кольца за пределы подвижного элемента. Такому положению подвижного элемен преобразователя на выходной характ стике (см.фиг.З) соответствует точ с координатой 70 мм по оси абсцисс На фиг.З показана зависимость измерения выходной ЭДС преобразова S 3 J теля в зависимости от перемещения подвижного элемента, являющаяся выходной характеристржой преобразователя, где по вертикальной оси откладывается величина ЭДС в вольтах, а по горизонтальной - величина перемещения подвижного элемента в миллиметрах. Такие измерительные преобразователи линейных перемещений могут быть использованы при работе в сложных условиях окружающей среды при наличии мощных электромагнитных полей со стороны электрооборудования, как, например, в прокатном производстве. Повышение точности преобразования перемещения различных механизмов, например прокатных валков стана, позволяет повысить качество регулирования систем автоматического регулирования толщины листового проката. Формула изобретения Преобразователь линейных перемещений, содержащий неподвижный серцечник, вьтолненный с двумя продольными диаметрально противоположно расположенными пазами и поперечными пазами, в которых расположены обмотка возбуждения и секции измерительной обмотки, и подвижный 31Лемент, выполненный в виде стакана, охватывающего неподвижный сердечник, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, подвижный элемент выполнен в виде ряда чередующихся ферромагнитных и неферромагнитных колец, закрепленных в охватывающей их втулке, цри этом толщина ферромагнитного кольца больше половины его длины, а длина подвижного элемента превышает длину неподвижного сердечника. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Зарипов М.Ф. Преобразователи с распределенными параметрами, М., Энергия , 1969, с.62-64. 2.Авторское свидетельство СССР 335543, кл. G 01 D 5/20, 1970 (прототип). ,Ю

б 7 3

Фиг.3