Фазовый датчик линейных перемещений Советский патент 1981 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения относительных линейных перемещений в автсмватизируемых металлорежущих станках с програкмным управлением и клетях прокатных станов. Известны линейные фазовые преобразователи (фазорегулирующие устройства), преобразующие поступательное или вращательное движение в сдвиг фаз между выходным сигналом преобра зователя и питающим датчик током или напряжением. В этих преобразователях используется либо бегущее магнитное поле, создаваемое двухфаз ной первичной обмоткой, либо пульсирующее поле, создаваемое питающим первичную обмотку однофазным током, с преобразованием снимаемых со втрричной обмотки амплитуд СИГНЕШОВ в фазовый сдвиг при помощи фазовращатцей КС-цепочки fl. Недостатком данных преобразовате леП является ограниченная точность измерения. Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому фазовый, датчик линейных перемещений, содержгиций втулку с размещенными на её поверхности в канавках многозаходной вннтовой резьбы секциями первичной обмотки, охваченный втулкой четырехзаходныЯ червячный винт с размаценной на его поверхности в канавках резьбы вторичной обмоткой, которая выполнена четырехсекционной в виде двух пар уложенных бифилярно и соединенных последовательно - согласно секций, смещенных одна относительно другой на четверть шага резьбы, и равные по величине активное и емкостное сопротивления, включенныев цепь вторичной обмотки f2J и 3j , К недостаткам этого датчика относятся погрешности, вызванные отклонением от синусоидальной формы питающих первичную обмотку токов, а также ниличие пространственных гармоник высшего порядка в сигнале, возбуждаемом в секциях вторичной обмотки парой бифилярно соединенных секций первичной обмотки. В современных устройствах, использующих рассматриваемые фазовые преобразователи, нагряжение питания последних формируют путем выделения первой гармоники из импульсов в виде меандра, содержащего сумму нечетых гармоник. В отфильтрованном сигале содержатся ослабленные высшие армоники, из которых наибольшую еличину имеет третья.

Цель изобретения - повышение точости измерения,

Постаэленная иель достигается ем, что втулка выполнена шестизаходой, а первичная обмотка выполнена в виде трех соединенных звездой пар секций, уложенных бифилярно, соединенных последовательно-встречно и смещенных одна относительно другой на треть шага резьбы.

На фиг. 1 представлен фазовый преобразователь, общий вид; на фиг. 2 - схема соединения обмоток.

Преобразователь содержит втулку 1 из немагнитного электроизоляционного материала и охваченный втулкой винт 2. На поверхности втулки 1 по многозаходнь 1 винтовым линиям размещена бифилярная секционированная первичная обмотка в виде секций 3-4, 5-6 и 7-8, питаемая сдвинутыми по фaз на треть периода напряжениями пе еменноготока.В канавках резьбы червячного винта размещены со сдвигом одна относительно другой на четверть шага резьбы бифилярные секции 9-10 и 11-12 вторичной обмотки.Преобразователь снабжен фазовращающей RC-цепочкой, у которой активное сопротивление 13 равно емкостному 14.о

Преобразователь работает следующим образом.

При подведеии трехфазного напряжения питания к секциям 3-4, 5-6 и 7-8 первичной обмотки внутри втулки возбуждается бегущее вдоль винта магнитное поле, индуцирующее во вторичной обмотке электрический сигнал, фаза которого определяется положением втулки относительно винта.

Выходным сигналом преобразователя являются алгебраически суммируемые на фазовращающей КС-цепочке сигналы, снимаемые с секций вторичной обмотки преобразователя. Погрешности преобразования, вызванные неточностью изготовления винта и втулки и отклонениями параметров запитывакйдих секций первичной обмотки токов от заданных, устраняются благодаря тому, что сигналы помех складываются в противофазе и взаимно уничтожаются, в то время как полезные сигналы суммируются синфазно.

Третьи гармоники, а также гармоники порядка, кратного трем, фазных токов трехфазного напряжения питания пар секций первичной обмотки образую/т систему токов нулевой последовательности, имеющих в любой момент времени одну и ту же величину и направление. Данные токи возбуждают равновеликие и одинаково направленны магнитные потоки, сумма которых близка к нулю. Следовательно, на выходной сигнал, возбуждаемый в секциях вторичной обмотки результирующим магнитным потоком, обусловленным трехфазными токами в первичных обмотках,,третья гармоника, а также гармоники, кратные трем, существенного влияния не оказывают.

Формула изобретения

Фазовый датчик линейных перемещений, содержащий втулку с размещенными на ее поверхности в канавках многозаходной винтовой резьбы секциями первичной обмотки, охваченный втулкой четырехзаходный червячный винт с размещенной на его поверхности в канавках резьбы вторичной обмоткой, которая выполнена четырехсекционной в виде двух пар уложенных бифилярно и соединенных последовательно-согласно секций, смещенных одна относительно другой на четверть шага резьбы, и равные по величине активное и емкостное сопротивления, включенные в цепь вториной обмотки, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерения,, втулка выпблнена шестизаходной, а первичная обмотка выполнена в виде трех соединенных звездой пар секций, уложенных бифилярно, соединенных последователно-встречно и смещенных одна относительно другой на треть шага резьбы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 120872, кл. G 01 R 25/04, 1958.

2.Авторское свидетельство СССР 145932, кл. G 01 R 25/04, 1960.

3.Авторское свидетельство СССР по заявке 2607761/18-28,

кл. G 01 В 7/00 (прототип).

V5 LsLn{u/t- У;

с uLn(tvt ta

/////77777/7777/7/777777777ЛТ/

i iin Mt О

i } О

isin(() О

фиг