Двухканальный датчик фазы Советский патент 1981 года по МПК H02K24/00 G01B7/30 

(54) ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ДАТЧИК ФАЗЫ

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в сио темах автоматического регулирования и преобразования информации, в частности в преобразователях угла, поворота ваша в цифровой код. Известен двухканашьный датчик фаз в котором канал грубого отсчета (ГО) и канал точного отсчета (ТО) выполнены в виде отдельных датчиков с отдельными магнитопроводами. Статор и ротор канала ГО встроен концентрич но в статор и ротор канала ТО. Стато ры датчиков обоих каналов неподвижно закреплены в одном корпусе, а роторы, связанные разъемным соединение закреплены в другом корпусе и могут совместно вращаться относительно ста торов 1 3. Недостатком известного датчика является низкая точность. Известен также датчик фазы, работающий в режиме вращающегося магнитного ПОЛЯ, содержащий магнитопровод с расположенными на нем двумя взаимно перпендикулярными обмотками во.тбзгждения канала ГО и двумя взаимно перпендикулярными обмотками канала ТО, и другой магнитопровод, на котором расположены две взакмно перпендикулярные выходшяе обмотки канала ГО и две взаимно перпендикулярные выходные обмотки канала ТО 2. Не,остатком этого датчика фазы является необходимость применения длительной схемы компенсации начального сдвига фаз отсчетов каналов ГО и ТО при включении датчика в измерительную схему, что обусловлено различными фазовыми нулями этих каналов. Это приводит к усложнению измерительной схемы. Кроме того, наличие в выходном сигнале высших пространственных гармоник и субгармоник, связанных с наличием зубцовой зоны и неточностью изготовления ее геометрии, снижает точность датчика., Цель изобретения - повьппение точности. Указанная цель достигается тем, что в двухканальньт датчик фазы, содержаний магнитопровод с расположенными на нем двумя взаимно- перпендикулярными обмотками возбуждения капала грубого отсчета и двумя взаи но перпендикулярными обмотками возбуждения канала точного отсчета, и другой магнитопровод, на котором рас положены две взаимно перпендикулярны выходные обмотки канала ГО и выходна обмотка канала ТО, введена дополнительная обмотка, подключенная к введенному фазорегулирующему элементу и трансформаторно связанная с обмотками возбуждения и выходной обмоткой канала ТО, причем секции дополнитель ной обмотки идентичны по числу витко секциям выходной обмотки канала ТО и расположены по отношению к ним в про тивофазе. На чертеже изображена схема предлагаемого датчика фазы. Датчик фазы содержит взаимно пер пендикулярные обмотки и 2 возбужде ния канала , взаимно перпендикулярные обмо ки 3 и А возбуждения кан ла ТО, B3aHNHO перпендикулярные выходные обмотки 5 и 6 канала ГО, выходную обмотку 7 канала ТО и дополнительную обмотку 8, замкнутую на фа зорегулирующий элемент 9, например резистор. Обмотки 1 и 2 возбуждения канала ГО и обмотки 3 и 4 возбуждения канал ТО расположены на одном магнитопрово де (например статора 10), а выходные обмотки 5 и 6 канала ГО, выходная обмотка 7 канала ТО и дополнительная обмотка 8 на другом магнитопроводе (например ротора И). Дополнительная обмотка 8 трансформаторно связана с обмотками 3 и 4 возбуждения и выходной обмоткой 7 канала ТО. Секции дополнительной обмотки 8 идентичны по числу витков секциям выходной обмотки 7 канала ТО и распо ложены в тех же пазах в противофазе по отношению к последним. Для этого начало первой секции дополнительной обмотки 8 уложено в паз, где расположен конец первой секции выходной обмотки 7, конец первой секции дополнительной обмотки 8 уложен в паз где расположено начало первой секции выходной обмотки 7, начало второ 19 секции дополнителыюй обмотки 8 уложено в паз, где расположен конед второй секции выходной обмотки 7, конец второй секции дополнительной обмотки 8 уложен в паз, где расположено начало первой секции выходной обмотки 7, чало второй секции дополнительной обмотки 8 уложено в паз, где расположен конец второй секции выходной обмотки 7, конец второй секции дополнительной обмотки 8 уложен в паз, где расположено начало второй секции выходной обмотки 7 и т.д. Устройство работает следукмцим образом. При подаче на обмотки 1 и 2 возбуждения канала ГО и обмотю 3 и 4 возбуждения кэнала ТО двух симметричных напряжений, сдвинутых по фазе одно относительно другого на 90 эл. град. в обмотках 4 вы;}ывается система токов и НДС, создающая, соответственно двухпопюсное и многополюсное магнитные вращакищеся поля. Двухполюсное магнитное поле, пересекая витки выходных обмоток 5 и 6 канала ГО, наводит в них ЭДС, амплтуда которой постоянна, а фаза линейно измеряется в пределах 0-360 в зависимости от угла поворота. Многополюсное магнитное поле, пересекая витки выходной обмотки 7 канала ТО и дополнительной обмотки 8, наводит в них ЭДС, амплитуда которой постоянная, а фаза аналогичным путемлинейно изменяется в пределах 0-360 в зависимости от угла поворота,причем ЭДС, наводимая в дополнительной обмотке 8, находится в противофазе по отношению к ЭДС наводимой в выходной обмотке 7 канала ТО. При разомкнутой дополнительной обмотке 8 наводимая в ней ЭДС не оказывает влияния на работу выходной обмотки 7 канала ТО. Начальная фаза выходного напряжения при этом определяется вьфажением f.-.arctgr, где X, - индуктивное сопротивление обмоток возбуждения канала TOi активное сопротивление обмоток возб ткления канала ГО. включении в цепь дополнительой обмотки 8 фазорегулирующего элеента 9 (например резистора) по ней отечет ток, характер которого опрееляется параметрами фазорегулирую5щего элемента. Этот ток создает собственный магнитный поток дополнитель ной обмотки 8, который взаимодейству с потоком выходной обмотки 7 канала ТО, изменит величину потока этой обмотки. При этом геличина потока обмо ки 7 определяется геометрической сум мой потоков этой обмотки и дополнительной обмотки 8, Изменение потока выходной обмотки 7 приводит к измене нию и перераспределению потока взаим индукции между ней и обмотками 3 и 4 возбуждения канала ТО, что, в свою очередь, приводит к изменению индуктивного сопротивления фаз обмоток 3 и 4 и к перемещению начальной фазы выходного напряжения обмотки 7 канала ТО, Экспериментально установлено,что при рассогласовании нулей фаз каналов ГО и ТО в 23 угл.мин. путем изменения параметров фазорегулирующего элемента 9, включенного в цепь допол нительной обмотки 8, удается совместить начальные фазы каналов ГО и ТО, что позволяет исключить из измеритель ной схемы дополнительную схему компен сации начального сдвига фаз отсчетов Кроме того, так как дополнительная обмотка 8 идентична выходной обмотке 7 канала ТО,ей присущи все вые шие гармоники и субгармоники последней, обусловленные геометрией зубцовой зоны и неточностью ее изготовления. При этом, поскольку ЭДС, наводимая в дополнительной обмотке 8,находится в противофазе к выходной обмотке 7, при работе предлагаемого датчика фазы происходит взаимная 196 компенсация высших гармош1к и субгармоник в-выходном сигнале датчика и повьшается его точность ( по результатам эксперимента в 2,5 раза в сравнении с известным). Формула изобретения Двухканальный датчик фазы, содержащий магнитопровод с расположенными на нем двумя взаимно перпендикулярными обмотками возбуждения кан ша грубого отсчета и двумя взаимно перпендикулярными обмотками возбуждения канала точного отсчёте и другой магнитопровод, на котором расположены две взаимно перпендикулярные выходные обмотки канала грубого отсчета и выходная обмотка канала точного отсчета, отличающийся тем, что, с целью повышения точности введена дополнительная обмотка,подключенная к введенному фазорегулирую- щему элементу и трансформаторно связанная с обмотками возбуждения и выходной обмоткой канала точного отсчета, причем секции дополнительной обмотки идентичны по числу витков секциям выходной обмотки канала точного отсчета и расположены по отношению к ним в противофазе. Источники информации, принят le во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 177301,кл. Н 02 К 24/00. 2.Авторское свидетепьство СССР fr 442553, кл. Н 02 К 24/00.