Электромагнитный преобразователь линейных перемещений Советский патент 1980 года по МПК G01B7/00 

1

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в качестве измерительного преобразователя линейных перемещений в электрический сигнал в системах контроля и регули- 5 рования.

Известен электромагнитный преобразователь линейных перемещений с магиитопроводом, выполненным в виде вала; охваченного полюсными наконечниками с электри- Ю ческой обмоткой. На сопрягающихся поверхностях вала и полюсных наконечников нанесены идентичные реЗьбовые канавки 1.

Этот преобразователь имеет характери- 15 стику преобразования в виде периодической функции с постоянной составляющей, по которой информация о направлении относительного перемещения вала и полюсных наконечников может быть получена в преде- 20 лах полушага резьбы. Его недостаток заключается в низкой точности из-за отсутствия уровня выходного сигнала, равного нулевому значению, что требует от измерительной схемы компенсации постоянной составляю- 25 щей выходного сигнала (не информативной части).

Наиболее близким к изобретению является электромагнитный преобразователь линейных перемещений, содержащий ,магнито- 30

провод в виде вала и коаксиально охватывающей вал втулки с резьбовыми канавками на их сопрягающихся поверхностях и электрические обмотки возбуждения н измерения, уложенные в канавках резьбы бифилярно относительно оси 12.

Характеристика преобразования этого преобразователя имеет вид периодической функции с нулевым значением постоянной составляющей выходного сигнала, не зависящим от величины и частоты питающего напряжения, что повышает точность преобразования. Однако направление относительного перемещения вала и втулки по такому выходному сигналу может быть определено также только в пределах перемещения, равного полушагу резьбы.

Целью изобретения является получение в выходном сигнале информацни о нанравлении относительного перемещения вала и втулки во всем диапазоне неремещений и повышение точности.

Для этого в предлагаемом преобразователе количество резьбовых канавок, выполненных с одннаковым ходом резьб, на одной из сопрягающихся поверхностей кратно двум, а на другой сопрягающейся поверхности, предназначенной для размещения измерительных обмоток, каждая из которых занимает половину объема резьбовой каMaskH, kpaTHo tpeii, количество измерительных обмоток кратно трем.

Последовательность чередования величин выходных сигналов в трех измерительных обмотках определяет направление относительного перемещения вала и втулки во всем диапазоне перемещения. Наличие трех сигналов, сдвинутых по направлению перемещения на величину, кратную третьей части хода резьб, повышает точность.

На фиг. 1 представлены электромагнитный преобразователь линейных перемещений; на фиг. 2 - диаграмма изменений электродвижущих сил в измерительных обмотках.

Ферромагнитный вал 1 с двухзаходной резьбой коаксиально охвачен ферромагнитной втулкой 2 с трехзаходной резьбой, ход которой равен ходу резьбы вала 1. В канавках резьб вала 1 и втулки 2 бифилярно относительно оси уложены электрические обмотки 3, 4, 5 и 6.

На валу размещена обмотка 3 возбуждения, а на втулке 2 - измерительные обмотки 4, 5 и 6. Мгновенные направления тока в обмотке 3 вала 1 и электродвижущих сил в обмотках 4, 5 и 6 втулки 2 условно показаны точками и крестиками, а соответствующие току мгновенные направления основных магнитных потоков, рассмотренных относительно электрических обмоток 4, 5 и 6, обозначены силовыми линиями со стрелками соответственно Фь Ф2, Фз и Ф4. Нитки резьб вала 1 и втулки 2 являются полюсами магнитной системы, закрученными но винтовым линиям резьб с ходом 5. Относительное перемещение вала 1 и втулки 2 обозначено стрелками :. Выходные электродвижущие силы L/i, 1/2 и (УЗ измерительных обмоток соответственно 4, 5 и 6, сдвинутые но перемещеь 1ию относительно друг друга на третью часть хода 5 резьбы, представлены на диаграммах.

Магнитный поток Фь создаваемый током в обмотке 3 вала 1, проходит через нитки резьбы, как полоса магнитной системы, и замыкается через нитки резьбы втулки 2. Относительно ниток резьбы втулки 2 и уложенных в ее канавки обмоток 4, 5 и 6 поток Ф разделяется на три основных потока соответственно Фг, Фз и Ф4, величины которых пропорциональны магнитным проводимостям воздушногб зазора, заключенным между нитками резьб вала 1 и втулки 2.

Пропорционально потокам Ф2, Фз и Ф4 в обмотках 4, 5 и 6 наводятся соответствующие величины электродвижущих сил U, L/z и t/3, которые при относительном перемещении вала 1 и втулки 2 в одном направлении X поочередно изменяют свою величину, а с изменением направления перемещения X последовательность чередования величин электродвижущих сил i/i, L/z и С/з меняется на нротивоположную. Соответствие последовательности чередования величин сигналов L/I:, L2 и t/a в измерительных обмотках 4, 5, 6 направлению перемещения позволяет в измерительной схеме выделить информацию о нанравлении относительно перемещения вала 1 и втулки 2.

Формула изобретения

Электромагнитный преобразователь линейных перемещений, содержащий магнитопровод в виде вала и коаксиально охватывающей вал втулки с резьбовыми канавками на их сопрягающихся поверхностях и электрические обмотки возбуждения и измерения, уложенные в канавках резьбы бифилярно относительно оси, отличающийс я тем, что, с целью получения информации о нанравлении относительного неремещения вала и втулки и повыщения точности измерения, количество резьбовых канавок, вынолненных с одинаковым ходом резьб, на одной из сопрягающихся поверхностей кратно двум, а на другой сопрягающейся поверхности, предназначенной для размещения измерительных обмоток, каждая из которых занимает половину объема резьбовой канавки, кратно трем, количество измерительных обмоток кратно трем. Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Княжицкий И. И. и Ращкович М. П. Индуктивные проходные преобразователи в станках с программным управлением. М., Машгиз, 1962, с. 7-10.

2.Брунштейн Ю. Г. Исследование проходного датчика линейных перемещений трансформаторного типа. - Сб. «Приборостроение. Киев, «Техника, № 15, 1975 (прототип).

Л

A

A

X