Трансформаторный датчик с подвижным яко-PEM Советский патент 1981 года по МПК G01B7/00 G01B7/30 

1

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах электрического управления металлорежущими станками и автоматическими линиями.

Известны трансформаторные датчики 1, применяемые в схемах автоматического управления, работающие по принципу индуктивных датчиков, в которых контролируемое перемещение преобразуется в изменяющуюся индуктивность выходной цепи чувствительного элемента датчика.

Недостатками известных датчиков является малая помехозащищенность. В плоском состоянии на выходе существует сигнал, отличный от нуля (помеха). При включении двух обмоток противоположные плечи моста также довольно трудно добиться нулевого сигнала в исходном состоянии.

Известен также трансформаторный датчик с подвижным якорем 2, содержащий неподвижный магнитопровод с тремя сердечниками, на среднем из которых расположена обмотка возбуждения, а на двух крайних сердечниках по одной сигнальной обмотке.

Рассмотренный датчик имеет существенные недостатки, поскольку обмотка возбуждения и сигнальные обмотки его располагаются на общем магнитопроводе, их

оси совпадают, вследствие чего в сигнальных обмотках в исходном состоянии имеется напряжение (сигнал). Поэтому такой датчик обладает низкой надежностью из-за малой помехозащищенности.

Целью изобретения является повышение надежности работы за счет повышения помехозащищенности.

Поставленная цель достигается тем, что в трансформаторный датчик с подвижным якорем, содержащий неподвижный магнитопровод с тремя сердечниками, на среднем из которых расположена обмотка возбуждения, а на двух крайних сердечниках по одной сигнальной обмотке, введена короткозамкнутая обмотка, сердечники выполнены в виде трех П-образных магнитопроводов, короткозамкнутая обмотка намотана

на якорь, П-образные магнитопроводы установлены с воздушным промежутком друг относительно друга, так что якорь перемещается менаду стержнями указанных П-образных магнитопроводов в направлении,

перпендикулярном указанным стержням или под углом к ним.

На фиг. 1 приведен трансформаторный датчик с подвижным якорем при продольном перемещении; на фиг. 2 - датчик с угловым перемещением.

Датчик состоит из сердечников е виде П-образных магннтопроводов 1, 2 и 3 первичной обмотки возбуждения Шь двух сигнальных обмоток , 3 и ферромагнитного якоря 4 с короткозамкнутой обмоткой w, поэтому якорь выполняет роль активного элемента. Якорь может занимать три положения: нейтральное, когда он замыкает стержни только среднего П-образного магнитопровода 1, а магнитопроводы 2 и 3 остаются разомкнутыми н два крайннх положения «левое и «правое, в этом случае якорь будет располагаться между стержнями двух П-образных магнитопроводов и обеспечивать электромагнитную (трансформаторную) связь между обмотками w и W2 или Wi и Шз- В результате электрическая энергия из источника питания через обмотку Wi трансформаторным путем будет передаваться к обмотке якоря w, а затем к сигнальной обмотке w или ШзРаботает переключатель следующим образом.

Если якорь 4 будет находиться в среднем положении, то под действием переменного напряжения Uc, подключенного к обмотке Wi, в сердечнике П-образного магнитопровода 1 возникают переменный магнитный поток, замыкающийся через якорь 4 и воздущные зазоры, отделяющие его от П-образного магнитопровода. Переменный магнитный поток пронизывает обмотку якоря аУ4 и наводит в ней ЭДС 4, которая создает ток, намагничивающую силу , оказывающую размагничивающее действие относительно обмотки Wi.

Поток якоря, находящийся в среднем положении, не будет схватывать вторичные обмотки Шг и даз, поэтому ЭДС в них равна нулю.

При перемещении якоря в одно из крайних положений он будет замыкать не только П-образный магнитопровод 1 среднего сердечника, но и магнитные цепи П-образных магнитопроводов 2 или 3. В этом случае переменным магнитным потоком в якоре, с учетом действия намагничивающей силы сигнальных обмоток W2 или Шз, будет наводиться ЭДС 3 или з, харак теризующая изменение состояния датчика. В идеальном случае при отсутствии потерь и потоков рассеивания переключающая (выходная) ЭДС сигнальной обмотки будет равна

щ

F - П 2

с,, - L/C

Щ

К Преимуществам трансформаторного датчика с подвижным якорем относится простота и надежность конструкции, возможность получения значительного выходного напряжения, высокая надежность и простота установки нулевого положения.

Формула изобретения

Трансформаторный датчик с подвижным якорем, содержащий неподвижный магнитопровод с тремя сердечниками, на среднем из которых расположена обмотка возбуждения, а на двух крайних сердечниках по одной сигнальной обмотке, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы, в него введена короткозамкнутая обмотка, сердечники выполнены

в виде трех П-образиых магнитопроводов, короткозамкнутая обмотка намотана на якоре, П-образные магнитопроводы установлены с воздушным промел утком друг относительно друга, так что якорь перемещается между стержнями указанных П-образных магнитопроводов в направлении, перпендикулярном указанным стержням или под углом к ним.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Одинцов А. А. Проектирование электроэлементов гироскопических устройств, «Высшая школа, 1962.

2.Зимин Е. Н. и др. Элементы и схемы бесконтактного управления металлорежущими станками, М., «Энергия, 1966.

A

bi/ff фуг. /

/