Преобразователь перемещений в электрический сигнал Советский патент 1980 года по МПК G01D5/20 

1

Изобретение относится к устройствам автоматического контроля перемещений, а именно к преобразователям неремещений в электрическнй сигнал.

Известен преобразователь линейных перемеш,ений, содержащий П-образный магнитопровод, иа основании которого расположена обмотка возбуждения, а на одном из стержией - распределенная измерительная обмотка, между стержнями И-образного магнитонровода расположен подвижныи элемент 1J.

Иедостаток этого нреобразователя состоит в сравнительно низкой точности преобразования перемещений.

Иаиболее близким техническим решением к даииому изобретению является преобразователь перемещеннй, содержащий ферромагннтное основание, магнитопровод, выиолненный в виде параллельных стержней, разделенных зазором, в котором неремещается зубчатая нодвижная часть. На основании магнитопровода размещена обмотка возбуждения, а иа внутренней поверхности одного из стержней - рабочая обмотка 2.

Недостатками известного преобразователя являются следующие.

Во-первых, это значительные нонеречные габариты, определяемые высотой двух

стержней н рабочего зазора, нрнчем увелнченне рабочего зазора неравномерность расиределення магнитного нотока вдоль стержня, т. е. требования снижения 5 поперечных габаритов и повыщение качества иреобразования взаимно нротиворечивы. Сюда же относится повышеиие продольных габаритов за счет наличия основания магнитонровода с обмоткой возбуждення.

Во-вторых, нензбежные для обмотки возбуждення потоки рассеяння наводят при ириближеиии к ией иодвижного элемента доиолиительиую ЭДС, что смещает положеиия максимальиых и минимальных значений выходных сигналов. Это снижает точность иреобразовання.

В-третьих, диапазон контроля известного нреобразователя ограннчен: по мере удаления нодБНл ного элемента от основапня пропсходнт уменьшеине общего магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуладения (ввиду уменьшения общего магннтного соиротивлеиия иреобразователя). Это ириводит к уменьшенню макснмальных значений выходных сигиалов, поиил ению отиошения сигнал-помеха п, следовательно, ограничению диапазона контроля но достижении минимально заданного отношения сигиал-номеха. Вышеуказанное влияние обмотки воз30 буледеиия иа смещение уровней выходных

сигналов также снижает отношение сигналпомеха и диапазон контроля.

В-четвертых, при нерабочих смещениях подвижной части в сторону обмотки возбуждения, например прп внешних ударных воздействиях, происходит повреждение обмотки возбуждения н выход преобразователя из строя.

В-пятых, внешнее электромагнитное поле, воздействуя на преобразователь в направлении, перпендикулярном плоскостям витков обмотки возбуждения, наводит в ней паразитную ЭДС, трансформируемую далее в рабочую обмотку. Это изменяет расчетный режим работы нреобразователя, смещает уровни выходного сигнала, что также снижает фактическое отношение сигнал-помеха.

Цель изобретения состоит в новышении точности и расширении диапазона преобразователя перемещений.

Поставленная цель достигается за счет того, что в ферромагнитном основании преобразователя перемещений в электрический сигнал выполнены пазы, в которых расположены витки измерительной обмотки периендикулярно направлению перемещения подвижного элемента.

На фиг. 1 изображен предлагаемый преобразователь, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2.

Он содержит ферромагнитное основание

1,в пазах которого расположены пластины

2.На них нанесены рабочие витки измерительной обмотки 3. Нластипы 2 объединены неремычкой 4, на которой выполнены выводы обмотки 3. Преобразователь может содержать не одно, а несколько звеньев с соответствующими измерительными обмоткамп. Основание 1 соединено с обоймой 5, но которой неремещается подвижный элемент 6. В его пазах укреплены экранные вставки 7. Для определенности число пластнн 2 показано равным пяти, а число экранных вставок 7 равно четырем.

Преобразователь работает следующим образом.

При перемещениях подвижного элемента 6 вдоль торцов пластин 2 происходят поочередные разрывы линий магнитных нотоков, создаваемых рабочими витками измерительной обмотки 3 (при запитке ее выво-. дов переменным потоком) и распростраияющихся как в участках тела осиования 1, примыкающих к пластинам 2, так и в воздушных примыкающих участках. В результате соответствующим образом изменяется нндуктивность обмотки 3, образуя периодические перепады индуктивности, которые

дискретизируются аналого-цифровым преобразователем, либо указанные перепады поступают неносредственио иа счетное устройство.

Поперечные габариты устройства определяются высотой основания и подвижной части. Общее снижение ноперечных габаритов для практических конструкций оценивается не менее, чем в 1,5-2 раза. Устранение неравномерности распределения магнитного потока дает возможность новысить отношение сигнал-иомеха для 8-10-разрядиых преобразователей не менее, чем на несколько десятков нроцентов. В иреобразователе стабилизированы уровни и форма выходных сигналов. Таким образом устраиен разброс уровней выходных сигналов, соответствующих определенным ноложениям подвижной части, достигающий, например, в случае простейшей дискретизации периода выходной функции значений порядка 10% от шага квантования. Поскольку неравномерность распределения магнитного потока вдоль координаты перемещений устранена, увеличение диапазона контроля без учета других негативных факторов может производиться в неограниченное число раз, т. е. диапазон контроля не зависит от величин воздушных зазоров, сечений стержней, от материала стержня. Наконец, при внешних ударных воздействиях на предложенный преобразователь, поскольку рабочая обмотка защищена телом жесткого осиования, выхода устройства из строя не

происходит.

Экономический эффект от использования предложенного технического решения обусловлен указанными выше его техническими нреимуществами.

Формула изобретения

Преобразователь перемещений в электрический сигнал, содержащий ферромагиитное основание с измерительной обмоткой и нодвижиый элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и и расширения дианазона преобразователя, в ферромагнитном основании вынолнены

иазы, в которых расположены витки измерительной обмотки перпендикулярно нанравлению неремещения подвижного элемента.

Источники информации,

принятые во внимание ири экснертизе

1.Зарипов М. Ф. Преобразователи с распределенными параметрами. «Энергия, 1969, с. 6.

2.Авторское . свидетельство СССР № 330342, кл. G 01D 5/20, 1970 (прототип).

jLJLl

///7////////////////

фиг л

риг. 2