Индуктосин Советский патент 1980 года по МПК H02K24/00 G08C19/40 

1

Изобретение относится к устройствам для преобразования аналоговых величин в цифровой код и предназначено преимущественно для измерения угловых и линейных перемещений.

Известно устройство для измерения угловых и линейных перемещений - многополюсный трансформатор с плоскими торцовыми обмотками, получивщий название индуктосин. Индуктосины (новоротный или линейный) содержат подвижную и неподвижную части с плоскими обмотками. Первичную и вторичную обмотки располагают на обращенных друг к другу торцовых поверхностях взаимно подвижных частей 1.

Известное рещение имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что обмотки возбуждения отделены от выходных обмоток воздущным зазором. Это приводит к ограничению плотности расположения проводников и соответственно к ограничению передаточного отнощения электрической редукции в заданных габаритах.

Известен также индуктосин, содержащий плоские подвижный и неподвижный элементы с первичной и вторичной обмотками. Вторичная обмотка расположена на неподвижном элементе, а первичная на подвижном 2. Это техническое рещение является наиболее близким к изобретению по своей

сущности и получаемому результату. Недостатком его является то, что из-за размещения обмоток на подвижной части возникает необходимость применять коллекторный узел, который усложняет конструкцию, является источником значительных дополнительных погрешностей индуктосина, вызванных электромагнитными наводками, и прнвод 1т к снижению надежности устрой10 ства.

Целью изобретения является повыщение точности и надежности устройства. Поставленная цель достигается тем, что на неподвижном элементе индуктосииа поверх вторичных обмоток расположена изотропная фоточувствптельиая полупроводнпковая пластина, отделенная от вторнчных обмоток изоляциеГ I соединенная со стороны лобовых частей вторичных обмоток е токо20 проводящими щинамп, к которым иодведено переменное напряжение, а освещаемый источником света подвижный элемент выполнен из оптически прозрачного материала с непрозрачными полосамп, расположен25 иыми параллельно активным проводникам вторичных обмоток, причем расстояние между ненрозрачиыми полосами превыщает полюсное деление вторичных обмоток в целое число раз.

30 Изобретение иоясияется чертежом, на котором схематически изображен линейный индуктосин в соответствии с изобретением. На неподвижном элементе 1, вынолненном, например, из магнитного материала, размещена вторичная обмотка 2. Обмотка 2 может быть однофазной или многофазной в зависимости от режима использования нндуктосина. Поверх обмоток 2 расположена фоточувствительная полупроводниковая пластина 3, отделенная от обмоток изоляционным слоем 4. Пластина 3 соединена со стороны лобовых частей вторичных обмоток с двумя расположенными в той же плоскости проводяш,ими шинами 5, к которым. подведено переменное задающее напряжение от отдельного источника. Подвижный элемент 6 выполнен нз оптически прозрачного материала. На поверхности оптически прозрачного материала размещены непрозрачные полосы 7, расположенные параллельно активным проводникам вторичных обмоток. Расстояние между непрозрачными полосами превышает полюсное деление вторичных обмоток, в целое четное число раз. Оно может быть равно шагу обмоток или отличаться от него в случае необходимости снижения уровня высщих пространственных гармоник.

Подвижная часть отделена от неподвижной воздушным зазором.

Индуктосин работает следующим образом.

Лучи света от отдельного источника освещения (может быть естественное освещение) нроникает через элемент 6 на фоточувствительную проводящую пластину 3, создавая на ней освещенные и затемненные полосы, соответствующие полосам 7 на чертеже. Эти полосы образуют между шинами 5 участки с низким сопротивлением - до 10-50 Ом (токопроводящие). По токопроводящим полосам-участкам протекает переменный ток, подведенный к щинам 5 от внещнего источника. Ток в полосах вызывает появление магнитного поля, пронизывающего вторичные обмотки 2, расположенные также, как и пластина 3 на неподвижной части и отделенные от него изоляционным слоем. Электромагннтное поле наводит в проводниках вторичной обмотки 2 ЭДС. Величина этой ЭДС или фазовый сдвиг (в зависимости от режима работы индуктосина) определяется положением освещенных участков-нолос с током относительно вторичных обмоток. При перемещении подвижной части положение полос также меняется, что приводит к изменению выходной ЭДС. Расстояние между непрозрачными (или нрозрачными) полосами превышает полюсное деление вторичных обмоток, например, в целое четное число раз. Это необходимо для обеспечения требуемого чередования токов в активных проводниках вторичной обмотки, так как ток во всех освещенных участкйх светочувствительного слоя направлен от одной из шин 5 к другой. Другая величина расстояния может быть выбрана для снижения содержания высших пространственных гармоник в кривой, огибающей выходную ЭДС. Снижение содержания высших пространственных гармоник в кривой, огибающей ЭДС, можно достичь и расноложив непрозрачные полосы 7 на подвижной части под некоторым углом по

отношению к активным проводникам выходной обмотки 2.

В качестве фоточувствительного материала может быть использован, например, арсенид галлия GaAs (Х 0,,8 мкм-видный диапазон), позволяющий создавать в освещенных участках плотность тока до 5- 7 а/мм, что соизмеримо с током в первичных обмотках известного индуктосина. Изоляционный слой 4, отделяющий проводники обмотки 2 статора От фоточувствительной пластины 3 может быть очень тонким (единицы микрометров, нанример, при изготовлении его методами вакуумного напыления), что меньше воздушного зазора

между обмотками возбуждения и выходной в известном индуктосине, где зазор составляет сотни микрометров. Поэтому уровень выходной ЭДС, а соответственно, и точность нредлагаемого датчика в 3-5 раза

выше известного. Малый зазор улучшает характер раснределення магнитного поля в области вторичных обмоток, что также существенно новышает точность индуктосина.

Формула изобретения

1. Индуктосин, содержащий источник света, обращенные друг к другу плоские подвижный и неподвижный элементы с первичной и вторичной обмотками, вторичная обмотка расположена на неподвижном элементе, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности, он снабжен источником света, нервичная обмотка

выполнена в виде пластины из изотропного фоточувствительного полупроводникового материала, установленного изолированно на вторичной обмотке, к торцам пластины в зоне лобовых частей вторичной обмотки

примыкают токопроводящие шины с выводами, для подключения источника переменного тока, а подвижный элемент, установленный против источника света, выполнен из оптически прозрачного материала с непрозрачными полосами, причем расстояние

между полосами превышает полюспое деление вторичпой обмотки в целое четпое число раз.

2. Индуктосин по п. 1, отличающийся тем, что непрозрачные полосы расположены со скосом относительно его поперечной оси.

Источники информации, принятые во внимание при экспертпзе

1.Ахметжанов А. А. Системы передачи угла повышенной точности, М.-Л. «Энергия, 1966, с. 82-84.

2.Патент США № 3202948, кл. 336-115, 1965.