Устройство для контроля скорости вра-щЕНия Советский патент 1981 года по МПК G01P3/46 

Изобретение относится к технике контроля и регулирования и может быт использовано для контроля скорости вращения объектов, находящихся в замкнутом, объеме с агрессивной средой или под давлением. Известны аналоговые датчики скорости с постоянными магнитами, которые используются в технике измерения скоростей вращения 1 и 2. Наиболее- близким к предлагаемому по техническоГ сущности является дат чик скорости вргаиения, содержащий ра диально-намагниченный постоянный магнит, связанный с контролируемым валом и установленный внутри токопро водящего стакана, снаружи которого расположен измерительный элемент, со тоящий из концентрично установленног со стаканом тороидального сердечника с обмоткой, включенной в одно из плеч моста. Если вал не вращается, тороидальный сердечник подмагничен полем постоянного магнита и при сбалансированном мосте выходной сигнал равен нулю. При вращении постоянного магнита в токопроводящем стакане наводятсЯ вихревые токи, которые созда ют свой магнитный поток, направленный встречно магнитному потоку посто янного магнита, замыкающемуся по тороидальному сердечнику. Это снижает первоначальное подмагничивание тороидального сердечника и изменяет сигнал на выходе моста. Чем больше скорость вращения, тем сильнее экранирующее действие токопроводящего стакана и тем больше выходной сигнал с мостовой схемы З. Однако в данном устройстве чувствительность недостаточна, а диапазон контролируемых скоростей ограничен . Недостаточная чувствительность данного устройства объясняется тем, что активным элементом, влиякддим на выходной сигнал моста, является один измерительный элемент в виде обмотки на тороидальном сердечнике. Все три других плеча моста являются пассивными элементами. Поэтому изменение выходного сигнала по величине невелико, т.е. при значительном изменении величины скорости выходной сигнал изменяется незначительно. Ограниченность диапазона контролируемых скоростей объясняется тем, что при малых оборотах контролируемого вала вихревые токи малы и суммарный магнитный поток, заг/икаюцийся по тороидальному сердечнику, остается почти без изменений, т.е. суммарный магнитный поток на малых оборотах в основном определяется магнитным потоком постоянного магнита. Кроме того, часть энергии наведенных вихревых токов тратится на нагрев токопроводящего стакана.

Цель изобретения - увеличение чувствительности устройства и расширение диапазона контролируемых скоростей.

Цель достигается тем, что в устройство, содержащее радиально намагниченный постоянный магнит, связанный с контролируемым валом и установленный внутри токопроводящего стакана, снаружи которого концентрично установлен тороидальный сердечник с измерительной обмоткой, включенной в одно из плеч измерительного моста, введен магнитный усилитель, ,обмотка подмагничивания которого подключена через выпрямитель к измерительной обмотке, а обмотка переменного тока магнитного усилителя вк.шочена в соседнее, с измерительной обмоткой плечо моста,

В устройстве активными являются два элемента - измерительный элемент в виде обмотки на тороидальном сердечнике, расположенном снаружи токопроводящего стакана, и индуктивная обмотка переменного тока магнитного усилителя, выполненного на втором тороидальном сердечнике с перемычкой, включенная в соседнее плечо моста. Индуктивность обмотки на тороидальном сердечнике измерительного элемента с увеличением оборотов увеличивается, так как ее подмагничивание суммарным потоком уменьшается, индуктивность же обмотки, расположен ной на втором тороидальном сердечник и включенной в соседнее плечо моста, уменьшается, так как с увеличением оборотов ЭДС, наведенная в дополнительной обмотке, которой снабжен тороидальный сердечник измерительного элемента, расположенный снаружи токопроводящего стакана, увеличивается и подмагничивает второй тороидальный сердечник..Это приводит к большему изменению выходного сигнала, т.е. к увеличению чувствительности и разрешающей способности устройства, и позволяет увеличить диапазон контролируемых скоростей в сторону малых.

На чертеже схематически приведено устройство.

Устройство состоит из радиально намагниченного постоянного магнита 1 связанного жестко с контролируемым вёшом. 2 и установленного внутри токопроводящего стакана 3, снаружи которого расположен измерительный элемент, состоящий из тороидального сердечника 4 и обмотки 5, включенной в одно из плеч моста 6, магнитного уси.лителя на втором тороидальном сердечнике с перемычкой 7 и с обмоткой переменного тока 8, включенной в соседнее с обмоткой 5 плечо моста б и трансформатора 9 питания, вторичные обмотки 10 и 11 которого составляют два других плеча моста 6. На тороидальном сердечнике 4 измерительного элемента расположена дополнительная обмотка 12, которая через выпрямитель 13 соединена с обмоткой 14 подмагничивания тороидального сердечника 7, расположенной на перемычке 15, размещенном во внутреннем окне сердечника 7. Выпрямитель 13 может быть выполнен и по двухполупериодной схеме. Если веш 2 не вращается, тороидальный сердечник.4 подмагничен полем постоянного магнита 1, при этом индуктивность обмотки 5 мала, а так как при подмагниченном состоянии сердечника 4 наведенная в дополнительной обмотке 12 ЭДС минимальная, то второй тороидальный сердечник7 не подмагничен и при сбалансированном мосте 6 выходной сигнал равен нулю. При вращении постоянного магнита 1 в токопроводящем стакане 3 наводятся вихревые токи, которые создают свой магнитный поток, направленный встречно магнитному потоку постоянного магнита 1, и следовательно, снижающие суммарный магнитный поток и подмагничивание тороидального сердечника 4 измерительного элемента. Это приводит к уве.личению индуктивности обмотки 5. Одновременно увеличивается наведенная в дополнительной, обмотке 12 ЭДС, что приводит к подмагничиванию второго тороидального сердечника 7 и уменьшению индуктивности ОбМОТ1СИ 8.

Таким образом, в предлагаемом устройстве при вращении постоянного магнита 1 индуктивность обмотки 5 увеличивается, а индуктивность обмотки 8, включенной в соседнее с обмоткой 5 плечо моста 6, уменьшается, что приводит к большему изменению выходного сигнала по сравнению с известным в котором увеличивается индуктивность обмотки только.измерительного элемента. Кроме того, в предлагаемом устройстве по сравнению с известным величина выходного сигнала увеличивается в 1,8 раза, в диапазон контролируе мых скоростей смещается с 200 об/мин до 120 об/мин.

Формула изобретения

Устройство для контроля скорости вращения, содержащее связанный с кон.тролируемым валом постоянный магнит с радиальной намагннченностью, установленный внутри токопроводящего стакана, концентрично которому установлен снаружи тороидальный сердечник с измерительной обмоткой, включенной в одно из плеч измерительного

моста, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и расширения диапазона измерений, в устройство введен магнитный усилитель, обмотка подмагничивания которого подключена через выпрямитель к измерительной обмотке, а обмотка переменного тока магнитного усилителя . включена в соседнее с измерительной обмоткой плечо моста

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Агейкин Д.И, и др. Датчики контроля и регулирования, М.; 1965,

с. 457.

2.Патент США № 3103628, кл. 324-174, 1964.

3.Авторское свидетельство СССР

605172, кл, G 01 Р 3/46, 1976 (прототип) .

У/