Датчик линейных перемещений Советский патент 1981 года по МПК G01B7/04 

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может найти применение в приборостроении и машиностроении в качестве датчика линейных перемещений, датчика размеров различных изделий, а также датчика координаты подвижной части контролируемого субъекта.

Известен трансформаторный преобразователь перемещения с профилированным вторичшлм контуром, содержащий. Зсии1кнут191й прямоугольный магнитопровсд, в зазоре которого расположена изоляционная пластина с плоской измерительной обмоткой. Обмотки возбуждения соединены последовательно и встречно l.

Известен такжепреобразователь перемзцения, который содержит замкнутый прямоугольный магнитопровод с обмотками возбуждения на торцах .магнитопровода, соединенными последовательно-встречно, и подвижную измерительную обмотку на одном из длинных стержней магнитопровода 21.

Недостатками этих преобразователей являются низкая надежность и малый ресурс работы из-за наличия подвижных токоподводов, малая мощность выходного сигнала и плохая помехозащищенность от внешних электромагнитных помех.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является датчик линейных перемещений, содержащий замкнутый магнитопровод, состоящий из двух коаксиальных цилиндров, неподвижную обмотку возбуждения с секция0ми, размещенными у торцов магнитопровода и включенными последовательно-встречно, и подвижную измерительную обмотку .31.

Недостатком известного датчика

5 является низкая надежность работы, обусловленная наличием в конструкции подвижных токоподводов.

Цель изобретения - повьшение надежности при сохранении высокой точ0ности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено непод-. вижной секционированной измерительной обмоткой, секции которой включе5ны последовательно-согласно, и второй подвижной измерительной обмоткой, подключенной параллельно первой подвижной обмотке, магнитопровод снабжен размещенным между указанными двумя ;

0 цилиндрами третьим коаксиальным цилиндром, выполненным в виде двух коаксиально расположенных частей,разделенных изЪляционной прокладкой, подвижные и неподвижные обмотки охватывают внртренний и средний цилиндры и установлены таким образом, что вторая подвижная измерительная обмотка механически связанная с цервой, размещена над ней. Датчик снабжен схемой термокомпенсации, включенной между первой и второй подвижными измерительными обмотками.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема устройства; на фиг. 2 электрическая схема.

Устройство состоит из магнитопровода, образованного четырьмя коаксиальными ферромагнитными цилиндрами

1-4 (фиг. 1), соответственно попарно замкнутыми по торцам ферромагнитными шайбами 5 и 6. Между цилиндрами

2и 3 выполнена неферромагнитная прокладка 7. В зазоре между цилиндрами

1и 2 у их торцов расположены секции обмотки 8 возбуждения переменного тока, включенные между собой последовательно-встречно. В зазоре между цилиндрами 3 и 4 у их торцов расположены секции измерительной обмотки 9, включенные между собой последовательно-согласно. В зазорах, соответственно, расположены подвижные измерительные обмотки 10 и 11. Витки обмотки

10включены между собой параллельно так, что сигнал по току на выходе обмотки 10 является суммой токов в отдельных витках. Выход обмотки 10 соединен с обмоткой 11. Обмотки 10 и

11соединены механически через продольный зазор в цилиндрах 2 и 3 с контролируемым объектом (не показан),

В процессе измерения связь с контролируемом объектом может быть также осуществлена посредством штока (не показан), механически связанного с обмотками 10 и 11 через зазор в цилиндре 4.

В цегь подвижных обмоток включена схема 12 компенсации температурной погрешности. Питание обмотки 8 возбуждения осуществляется от стабилизатора 13 Тока, а измерительная обмотка 9 подключена к индикатору 14 напряжения (вольтметру).

Устройство работает следующим образом.

В секции обмотки 8 возбуждения подается питание от источника питания (не показан), и в цилиндрах 1 и

2создаются встречно направленные магнитные потоки Фд и Ф, заьллкающиеся по шайбам б, цилиндрам 1 и 2 и воздушному зазору между цилиндрами.

В первой подвижной обмотке 10 наводится ЭДС, по фазе и амплитуде соответствующая координате X.

За счет наведенной в .витках первой подвижной обмотки 10 ЭДС во второй подвижной обмотке 11 течет ток.

создающий в магйитной цепи поток Ф , который наводит в секциях неподвиж-ной измерительной обмотки 9 ЭДС, пропорциональную координате X, т.е. иг Iepяeмoмy перемещению.

Для увеличения чувствительности витки первой подвижной о.бмотки 10 могут -быть соединены параллельно, тогда во второй подвижной обмотке 11, являющейся нагрузкой на выходе первой, протекает больший ток. При этом

o чувствительность повышается пропорционально числу витков второй подвижной обмотки 11.

Несмотря на то, что токи в обмотках сравнительно небольшие (десятки

5 миллиампер), тем не менее они могут привести к некоторому увеличению температуры обмоток и увеличению их сопротивления (изменение температуры Может произойти и из-за внешних условий ) , . .

0

Изменение сопротивления обмоток приводит к появлению температурной .погрешности. Для предупреждения этого в цепь подвижных обмоток включена схема 12 температурной компенсации.

5

Благодаря тому, что обмотка возбуждения запитывается от стабилизированного источника 13 тока, то на ток возбуяудения не оказывает влияние ни изменение температуры, ни реакция

0 тока в подвижной обмотке,. Напряжение, пропорциональное координате X, подается или на исполнительный механизм или показывающий прибор (индикатор 14).

Формула изобретения

1. Датчик линейных перемещений,

0 содержащий замкнутый магнитопровод, состоящий из двух коаксиальных цилиндров, неподвижную обмотку возбуждения с секциями, размещенными у торцов магнитопровода и включенными последовательно-встречно, и подвижную

5 измерительную обмотку, о т л и ч а.ющ и и с я тем, что, с целью повышения надежности при сохранении -высокой точности, устройство снабжено неподвижной секционированной измери0тельной обмоткой, секции которой включены последовательно-согласно, и второй подвижной измерительной обмоткой, подключенной параллельно первой подвижной обмотке, магнитопро5вод снабжен размещенным между указанными двумя цилиндрами третьим коаксиальным цилиндром, выполненным в виде двух коаксиал-ьно расположенных частей, разделенных изоляционной прокладкой, подвижные и неподвижные обмотки охватывают внутренний и средний цилиндры и установлены таким образом, что вторая подвижная измерительная обмотка, механически связанная с первой, размещена нгщ ней.

2. Датчик по п. 1, ,щ и и с я тем, что он снабжен схе1МОЙ термокомпенсации, включенной между первой и второй подвижными измерительными обмотками.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

-X

М

1.Крнюхов Н.Е. Электрические функциональные преобразователи, М., Машиностроение., 1977, с. 20.

2.Заринов М.Ф. Преобразователи с распределенными параметрами, М.,

Энергия, 1969, с. 12.

3.Там же, с. 51 (прототип).

Хм

(

У/:9 //7 /Л ЖМ У/7У7(

J У

/99 /; /7 : : 9 9У79 7

.. //:6 /99i

-13 J

i

:

....,,.,.,.....,

w

Фл «

Т Т Г4:.

s

«РЛ