Электромагнитный модулятор Советский патент 1980 года по МПК G01R15/06 

I

Изобретение относится к измери,тельной технике и может быть использовано в устройствах автоматического регулирования, управления и контроля электрических и механичес- 5 ких параметров, в частности для преобразования постоянного напряжения в переменное.

Известен магнитоэлектрический регистрирующий измерительный прибор, Ю содержащий внутренний ферромагнитный цилиндр с. пазами, в которых размещена обмотка возбуждения, внешний магнитопровод, расположенный коаксиально по отношению к внутреннему ферромаг- 5 нитному цилиндру, а в полости между цилиндром и внешним магнитопроводом расположен электропроводный элемент с возможностью его продольного перемещения 13.20

Недостаток известного магнитоэлектрического регистрирующего измерительного прибора заключается в низкой чувствительности.

Известен также электромагнитный 25 модулятор с изменяющейся индуктивностью в цепи модулирующего сигнала, состоящий из магнитопровода, обмоток переменного и постоянного тока, расположенных взаиетно перпендикуляр- 30

но, причем магнитопровод выполнен в виде,двух концентрических расположенных относительно друг друга цилиндрических сердечников, замкнутых с одного торца, а в полости между сердечниками расположена подвижно обмотка постоянного тока р .

Недостатком этого электромагнитного модулятора также является низкая чувствительность из-за недифференциальности конструкции, большого магнитного сопротивления на пути рабочего магнитного потока, вызываемогобольшим воздушным зазором. При этом изменение модулируемого магнитного сопротивления мало по сравнению с суммарным сопротивлением, что уменьшает глубину модуляции, мощность выходного сигнала и чувствительность и приводит к необходимости увеличения намагничивающей силы модулирующей обмотки.

Цель изобретения - повышение чувствительности электромагнитного модулятора, а также обеспечение возможности ее линейного регулирования.

Поставленная цель достигается за счет того, что в электромагнитный модулятор, содержащий магнитопровод, состоящий из двух коаксиально расположенных относительно друг друга цилиндрических сегрдечников, между которыми с одного торца расположена ферромагнитная шайба, обмотку возбуждения переменного тока, размещенную на ферромагнитных цилиндрических сердечниках в их продольной плоскости, перпендикулярно ей расположенную обмотку постоянного тока, размещенную на внутреннем ферромагнитном цилиндрическом сердечнике, и измерительную обмотку, со стороны другого торца между ферромагнитными цилиндрическими сердечниками размеще на вторая ферромагнитная шайба, а об мотка возбуждения постоянного тока выполнена в виде двух секций, соединенных между собой последовательновстречно и размещенных непосредственно под ферромагнитными шайбами, а измерительная обмотка размещена в винтовом пазе, выполненном на внешней стороне внутреннего ферромагнитного цилиндрического сердечника, причем в полости между ферромагнитными цилиндрическими сердечниками расположен кольцеобразный ферромагнитный сердечник с возможностью его продольного перемещения.

На чертеже схематически представлена конструкция электромагнитного модулятора.

Электромагнитный . модулятор состоит из .двух цилиндрических ферромагнитных сердечников 1 и 2, расположенных коаксиально и замкнутых с обоих торцов ферромагнитными шайбами 3. В зазоре между цилиндрами расположен подвижный ферромагнитный сердечник 4. На поверхности внутреннего цилиндра выполнены пазы с обмоткой 5, две другие обмотки выполнены так, что магнитные потоки от них взаимоперпендикулярны. Обмотка 6 выполнена двухсекционной и секции обмотки, включенные последовательновстречно, выполнены у торцов магнитопровода, обмотка 7 охватывает оба сердечника и подключена через диод 8 к источнику переменного тока.

Устройство работает следующим образом.

Обмотка 7 подключается к источнику переменного тока (на чертеже не показан и создает в магнитопроводе поперечное переменное магнитное поле, под действием которого удельное/ магнитное сопротивление изменяф-ся по закону:

ModH

Р

db

-9

Так, как р изменяется с двойной частотой по отношению к изменению В и Н, обмотка 7 подключается к источнику питания через диод 8.

Для конструкции с выбраннйми параметрами, с длиной подвижного

сердечника а 15 см и зазором между подвижным сердечником и цилиндрическими сердечниками b 0,2 мм .(холостая посадка) коэффициент определяющий глубину модуляции магнитного. сопротивления равен:

V A-R-i( PS; ор°/°

| р|-р. сп ЬсиГ J2;b,

где; R- магнитное сопротивлеЛТг.- lOQofo™®

-изменение магнитного

Мг . сопротивления в % по отношению к общему сопротивлению;

-длина пути магнитного потока;

-площадь сечения магни бглтопровода на пути постоянного магнитного потока;

-площадь воздушного зазора, по которому за уикается постоянный магнитный поток;

b - зазор между подвижным

и цилиндрическими сердечниками.

Обмотка 6 возбуждения подключается 0 к источнику модулируемого сигнала постоянного тока (термоЭДС), и в магнитопроводе появляется продольный магнитный поток. Так как магнитное сопротивление магнитопровода изменяется, то в выходной измерительной обмотке 5 наводится ЭДС.

« - 2L W ГХ Уdt

где:W - число витков распределенной

обмотки 5, F - намагничивающая сила обмотки

б;

1 - длина пути магнитного потока (не изменяется при изменении х) ,

Зависимость (1) можно записать в виде . .

0 . Е S.X, (2) где;S - чувствительность модулятора по перемещению.;

Crw

откуда видно, что при уменьшении & чувствительность уменьшается (уменьшается t) и при 5 О .(нет переменного сигнала в об.мотке 7) Ь О, выходной сигнал равен нулю и при . координате сердечника 4, Ё то время как в известном устройстве отсутствует такое положение обмотки, в котором

выходной сигнала был бы -равен нулю.

Чувствительность предлагаемого электромагнитного модулятора по сравнению с известным в 1,5-2 раза выше. Из выражения (2).видно, что

перемещение подвижного сердечника 4 в полости между двумя цилиндрическими сердечниками 1 и 2 позволяет линейно регулировать чувствительнос модулятора.

Предлагаемая конструкция может найти применение в устройствах для преобразования и усиления слабых электрических сигналов, а также как преобразователь механических величин в электрический сигнал. Хартерной особенностью ее является высокая чувствительность, линейная зависимость выходного сигнала от координаты подвижной части, высокая надежность, полное экранирование от внешних электромагнитных полей.

Формула изобретения.

1. Электромагнитный модулятор, содержащий магнитопровод, состоящий из двух коаксиально расположенных относительно друг друга цилиндрических сердечников, между которыми с одного торца расположена ферромагнитная шайба, обмотки возбуждения переменного тока, размещенной на ферромагнитных цилиндрических сердечниках в их продольной плоскости, перпендикулярно ей расположенной обмотки постоянного тока, размещенной на внутреннем ферромагнитном цилиндрическом сердечнике, и измерительной обмотки, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, со стороны другого торца между ферромагнитными цилиндрическими сердечниками размещена вторая ферромагнитная шайба, а обмотка возбуждения постоянного тока выполнена в виде двух секций, соединенных между собой последовательно-встречно и размещенных непосредственно под ферромагнитными шайбами, а измерительная

5 обмотка размещена в винтовом пазе,вы.г полненном на внешней стороне внутреннего ферромагнитного цилиндрического сердечника.

2. Модулятор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обес0печения возможности линейного регулирования чувствительности, в полости между ферромагнитными цилиндрическими сердечниками расположен кольцеобразный ферромагнитный сердеч5ник с возможностью его продольного перемещения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

D № 605182, кл. G 01 R 5/02, 1978.

2.Авторское свидетельство СССР № 446837, кл. G 01 R 15/06, 1974.

VM ///r/////////y/7//7A 17

is k- k5

(X)