Преобразователь перемещений Советский патент 1980 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть ис,пользовано,в частности для высокоточного измерения линейных перемещений. 5.

Известны индуктивные преобразователи перемещений, содержащие относительно подвижные сосредоточенную обмотку и ферромагнитный сердечник Ш.

Недостатком их являются ограничен-JO ная точность и относительно небольшой диапазон измеряемой перемещений.

Более совершенными в этом отношении являются преоб разователи перемещений, выполненные в виде воздушного 5 трансформатора (индуктосина), содержащего перемещающиеся одна относительно Другой группы распределенных обмоток.

Наиболее близким по технической 20 сущности к данному изобретению явля-. преобразователь перемещений, выполненный в виде лияейного индуктосина, содержащего относительно перемещающиеся линейку и головку и разме- 25 «ценные на них, соответственно, обмотку возбуждения и приемные синусную и косинусную обмотки, в этом индуктосине с целью снижения влияния нестабильности воздушного зазора на пог- до

решность индуктосина синусная и косинусная обмотки разбиты на секции, чередующиеся вдоль обмоточного пространства и включенные так, чтобы тркц в любых частях соседних секций имели противоположное направление 2.

Однако разрешающая способность известного индуктосина ограничена технологическими возможностями размещения большого числа витков на единице длины линейки или головки.

Цель изобретения - повышение разрешающей способности преобразователя индуктосина.

Поставленная цель достигается тем что шаг t, обмотки возбуждения выполнен неравным шагу tj приемных синусной и косинусной обмотки, а ширина t витка в пределах одного шага каждой из обмоток выполнена одинаковой для всех обмоток и выбрана из условия

гг,;,; г .t| (1), т,;;; ь, а)

гдеТ,- ширина витка эквивалентной

обмотки;

- длина равных между собой участков обмотки возбуждения и какой-либо одной из приемных Обмоток; ц - число пар полюсов обмотки возбуждения, укладывающихся на участке длиной р - число пар полюсов одной из приемных обмоток, укладывающихся на таком же участке длиной , К - целое число, равное наибольшему общему делителю чисел Р-, и pg . Нафиг. 1 изображен преобразовател перемещений, общий вид на фиг, 2 Схема выполнения, его обмоток. Преобразователь перемещений, выпол ненный в виде ленточного индуктосина, содержит неподвижную линейку 1 и свя зыввймую с контролируемым объектом головку 2, Головка и линейка разделены воздушным зазором. На линейке 1 размещена обмотка 3 возбуждения, а на головке 2 - приемные (синусная обмотка 4 и косинусная обмотка 5). Витки всех обмоток инду.ксина имеют форму йрямоугольных зигзагов, длинные сторо ны которых ориентированы перпендикулярно направлению контролируемого пе ремещения. Расстояния между одноименными сторонами двух соседних витков, т.е. шаг tt обмотки 3 возбуждения и шаг tj. приемных (синусной и косинусной) обмоток 4 и 5 выполнены неодинаковыми, а ширина Т витков называемая минимальным полюсным расстоянием, выполне на у всех обмоток одинаковой. Преобразователь работает следукадим образом. При перемещении головки 2 с обмотками 4 и 5 относительно линейки 1 с размещенной на ней обмоткой 3 возбуждения, которая подключена к.источнику напряжения переменного тока, в приемных обмотках 4 и 5 будут индукти роваться, соответственно, напряжения Ug и и описываемые следунидими уравнениями в функции времени t It.-l jUt xCoscot sinatb UK .C о SCO t с о &a.t U где U - выходное напряжение приемной синусной обмотки 4 ( амплитудное значение); Цц- выходное напряжение приемной-конусной обмотки 5 (U(i, , его амплитудное значение); коэффициент трансформации между обмоткой 3 возбуждения и приемными обмотками . 4 и 5; iL) - угловая частота напряжения питания (несущая частота{ц Sl 2Jrfoi - угловая частота напряжения огибающей (частотаf огибающей), зависящая от перемещения. Уравнения огибающих Цц выходных напряжений Uc и U , соответственно для синусной и косинусной обмоток 4 5, могут быть записаны в функции ремени следующим образом .-,a.S:nntHUorU,,,o,.(3) или в функции перемещения .o.-SinZTf:, J.oi-U mat-CoS.iW; , (.i,) где Ц - величина перемещения головки .2 относительно линейки 1; жй- эквивалентное полюсное расстояние (ширина витка эквивалентной обмотки). Эквивалентное полюсное расстояние tjugопределяет собой такое продольное перемещение головки 2 относительно линейки 1, которое соответствует полному периоду изменения фазы огибающих выходных напряжений приемных обмоток 4 и 5 и определяется выражением (2). Обозначив через коэффициент К, электрического преобразования масштабаПГ- : получим из уравнения (2), что1},(5). Таким образом, коэффициент К,показывает, какое число эквивалентных полюсных расстояний т,|,укладывается на участке длиной , а следовательно, какому числу периодов изменения огибакядих DC 01 и ико2.выходных напряжений индуктосина соответствует перемещение головки 2 на величину f относительно линейки 1. Чем меньше tjjue индуктосина, тем выше его точность и разрешающая способность tsK Z.Ji , Очевидно, что уменьшение может быть достигнуто увеличением коэффициента К,„ электрического преобразователя масштаба, т.е. увеличением числа пар полюсов Р, и на участке обмоточного пространства индуктосина длиной i . Однако увеличение числа пар полюсов на участке неизменной длины, т.е. уменьшение ширины Т витков обмоток индуктосина, ограничено технологическими возможностями изготовления таких обмоток. Это ограничение преодолевается в данном изобретении за счет того, что обмотки индуктосина выполнены более разряженными по сравнению с обмоткаг-ш известного индуктосина. Разряженная обмотка отличается от обычной, выполняемой с шириной Т витка, равной половине шага t, пропуском по крайней мере одного или двух витков, что позволяет увеличить ширину проводника, из которого выполняется обмотка. Если же принять ширину проводника обычной обмотки за предельную, то выполнение разряженной обмотки таКИМ проводником при соответствующем уменьшении остальных размеров (шага обмотки) приводит к уменьшению t,ne

а следовательно, к увеличению . точ.- ности индуктосина за счет большей разрешающей способности.

Следует, однако, отметить, что увеличение ширины проводника, а следовательно, и ширины т витка ограничено условием (2), так как при увеличении 1Г уменьшаются амплитуды огибающих UcotH и«,1И эти огибающие вырождаются в прямые, т.е. эффект взаимодействия разреженных обмоток исчезает.

Формула изобретения

Преобразователь линейного индуктосина, содержащего относительно пере-, мешающиеся линейку и головку и размещенные на них, соответственно, обмотку возбуждения и приемные синусную и косинусную обмотки, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности, шаг t, обмотки возбуждения выполнен неравным шагу ti приемных синусной и косинусной обмоток, а ширина т витков в пределах одного шага каждой из обмоток выполнена одинаковой для всех ос моток и выбрана из условия

fiKft Г, ,

К

:а«в ;

Т.

J где Т,- ширина витка эквивалентной обмотки;

е длина равных между собой . участков обмотки возбуждения и какой-либо одной из приемных обмоток;

0

р.

число пар полюсов обмотки возбуждения, укладывающихся на участке длиной -t ; Pj - число пар полюсов одной из приемных обмоток, укладываю5щихся на таком же участке длиной- ;

1C -

целое число равное наибольшему общему делителю чисел Р, и р .

0

Источники информации/ принятые во внимание при экспертизе

1. Агейкан Д. И. и др. Датчик контроля и регулирования, Машиностроение, 1965, с. 80.

5 2. Патент США № 2915722, 336-115, 1957 (прототип).