Устройство для преобразования линейных перемещений Советский патент 1980 года по МПК G01B7/00 

г-:пх 1остях итулок 2 II 3 пансссны печатные обмотки 5, 6 и 7, причем на стержне / наifecei ;: обмотка 5 : озб жлснпя, на вт Л1ке 2 опорная обмотка 6, а на втулке 3 измерительная обмотка 7. В общем случен обмотки 5, 6 и 7 представляют еобой многозаходные аиитовые обмотки, причем коммутация однозаходных винтовых обмоток. (м ) многозаходные винтовые об мотки 5, 6 и 7, осуществляется таким образом, чтобы обмотки 5, 6 и 7 были одно(})азиым11, а токи, протекающие ио соседиим виткам каждой из обмоток 5, 6 и 7, был« в любой MOMteHT времени направлены и противоположные стороны. На фиг. I изо бражено устройство с двухзаходными винтомымн обмотками 5, б и 7, причем каждая Т13 обмоток образована двумя однозаходиыми винтовыми обмотками (одна из однолаходиых впитоЕзых обмоток зачернена), соедргненными между собой последовател, ио и согласно. Между внешней иоверхиост1 ю стержня / и внутренней новерхностыо итулок 2 3 имеется воздушшлй зазор. Оиорная втулка 2 неподвижно зафиксирована относительно стержня /, а измерительная втулка 5, связываемая с измеряемым объектом, имеет возможность пролольного возвратно-ностунательного персМС1ИСИИЯ относительно стержня /.

1ри враи1ении стержня / с постоянной скоростью л витки пчитовой обмотки 5 возб ждeF ия как бы ппиичиваются в витки ; итов1,1х обмоток 6 и 7. Таким образом,,ио ;1налогии с резьбовым виитом и гайками одии полный обогют стержня / соотвстсгвует смещ.ению витков обмотки 5 возбуждения, вынолняюи ей роль вннта, отноеительно обмоток 6 и 7, вынолняющих роль гаек, на одии шаг т винтовой линии.

Вокруг витков обмоток 5 возбуждения, иитающейся напряжением U „„„, высокой частоты I 1-2МГц, возникают магнитнь е ноля, наводяп не в витках обмот(М 6 и 7 электродвижутнне силы, которые в связи с тем, что пр.н вран1,ении стержня / витки обмотки 5 возбуждения смещаются в пространстве относительно витков обмоток 5 и 7, изменяются от своего максимального значения до нуля.

Максимальные выходные напряжения огт и иf обмоток 6 II 7 соответствуют такому нространствеиному расположению обмоток 5, 6 W. 7, при котором витки обмотки 5 возбуждения находятся иапротив витков обмоток б и 7, и магнитные ноля витков обмотки 5 наводят в витках обмоток 6 -w. 7 максимальные электродвижущие силы. Нулевые выходные напряжения обмоток б н 7 соответствуют такому пространственному расположению обмоток 5, 6 и 7, ири кото{юм каждый виток обмоток 6 и 7 находится на равном расстоянии от двух соседних витков обмотки 5 возбуждения. Ветречные магнитные иоля, создаваемые соседними

7. S возоуждения, но котовитками оомотк ры.м в каждый момент времени нротекают эжкого направления, взаимтоки противопОЛ :.тся. так что наводимые в ио компенсирую 5 и 7 электродвижущие сивитках обмоток ЛЬ равны нулю.

D., при питании обмотки 5 Такнм образе возбужде -: п, : неположенной на вращаюной скоростью п стержне 7, Щсмся с постоя и :сокои частоты и..зй нагпяжение ,:

и.

, . cos о./,(1)

у г,то за я частота напряжения ыходнсе наиряжение Уоп

возоуждения,

онорной обмотк:-: 6 и выходное напряжение L/C измерительной обмотки 7 имеют вид бала нсно-модулирозанных сигналов

oa,ah:cнo- ; лyлlфoвaиныx сигналов Lo,, ; (,., несун1нй информацию о ли 1еЙ1-:Ом перемещении 3:1:еряек:гс объекта; п - скорость Крашения синхронного

дв| гатоля. обСек.

Как видно из ф;г. 2 б, в, при работе предложенного устройства имеет место амплитудная модуляция ;есун1,его напряжени;- высокой частоты л.озб по синусоидальному закону с частотсГ Q.

Информация о величине неремещеиия измерительной нту.лки 5, связанной с измеряемым объектом, содержится в величине сдвига фазы гр между огибающей наиряжения С-ол опорной обмоткгт 6 и огибающей напряжения L. измерительной обмотки 7. Для по.яучения ni-формации об измеряемом перемен1;ении необходимо при помощи детектирования, например синхронного, вы.телить огибающие L-on и U ами.титудномодулированнык с гиалоз Uon опиcывaг rыc зыражскиям :

(4) (5)

Сдвиг ф.ззы ф между напряжением Um и напряЖ1еН|Ном Uc связан с величиной измеряемого перемслнения следующей завиеимоетью;

/

(6)

зелЕГчина л.инеиного перемещения измеряемого объекта; шаг обмоток 5. 6 и

7. Измерение сдвига фазы ф между двумя кдйктичными по форме еигналамн U ,,, и Uг.гсжет быть произведено любым из известi-ib; ; способов. Для повышения надежности работы устройства питание обмотки 5 возбуждения можно осуществлять без использования щеток при помощи воздушного трансформатора, например бесконтактного сельсина. С целью уменьшения влияния на точность работы предлагаемого устройства колебаний окружающей температуры цилиндрический стержень / и охватывающие его втулки 2 и 3 необходимо выполнить из материала с минимальным температурным :пзффициентом расширения, например из ситалла. Погрешность предложенного устройства определяется главным образом точностью изг.ерения сдвига фазы Дф и величиной т шага обмоток устройства

е Дф - точность измерения сдвига фазы;

т - величина шага обмоток устройства для преобразования линейных перемещений;

ф-- сдвиг фазы между огибающими напряжений опорной обмотки 6 (оп) « измерительной обмотки 7 (6J устройства для преобразования линейных перемещений при перемещении измерительной втулки 3 на величину т.

25 Источники информации.

принятые во внимание ири экспертизе:

. Срибнер Л. А. Точность индуктивных преобразователей перемещений. М.. «Маши30ностпоение. }975. с. 13-14.

2.Цикерман Л. Я и Котляр Ф. Ю. Индуктивные преобразователи для автоматизации контроля перемещений. .М.. «Мащинестроение, 956. с. 78-80.

3.Там же, с. 104-106 (прототип). Пр:: шаге обмоток, равном 2 мм, и точiiOCTi- ::зыерения сдВ:Ига фазы, равной 5 (слзпт фазы 360). погрешность измерения составляет 0.5 мкм. Ф о р м л а изобретения Устройство для преобразования линейных перемещений, содерн ащее выполненные из диэлектрика цилиндрический стержень и охватывающую его подвижную измерительную втулку, на смежных . поверхностях которых в витках многозаходной резьбы разл;ещены бифилярные обмотки, отличающееся тел, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено двигателе.м, связанным со стержнем, неподвижной опорной втулкой, охватывающей стержень и выполненной из диэлектрика, и дополнительной бифилярной обмоткой, размещенной в витках многозаходной резьбы па внутренней, обрап,енной к стержню, поверхности неподвижной втулки.

F.

I rrf -lrvr

i Ш i SI/ s I i

ч i/i Ij/ill iiij иА|.//-1-.ед/|-(-|4

- I - тщжт i

t ,v

fsзf

it3f

ШЩШШ йиУУууи/ЛШш

LuiiS A:-fU

u..,a- H-f-V-f;--n

IMf/ П1

i JL ч/.

WfMf

r

IF