Электромагнитный преобразователь параметров движения Советский патент 1982 года по МПК G01P3/52 

I

Изобретение относится к инфор мационно-измерительной технике и может быть использовано для преобразования линейных перемещений и скоростей в пропорциональный электрический сигнал.

Для измерения линейных скоростей и перемещений широко используются индуктивные преобразователи с распределенными параметрами, которые содержат магнитопровод, обмотку возбуждения или постоянный магнит и измерительную обмотку С11 и L21.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является датчик линейной скорости, содержащий снабженный по торцам обмотками возбуждения, замкнутый магнитопровод , охватывающий плоскую распределительную обмотку, связанную с контролируемым объектом 3.

Недостатком данного устройства является погрешность измерения изза технологической сложности укладки с постоянным шагом прямоугольных витков измерительной обмотки, .особенно в диапазоне больших линейных перемещений и большую постоянную времени из-за наличия магнитопровода..

Цель изобретения - повышение точности преобразования и быстродействия..

Цель достигается тем, что в

10 электромагнитном преобразователе параметров движения, содержащем статор с обмоткой возбуждения и подвижную измерительную обмотку, статор выполнен в виде пакета из чередую15щихся пластин с высокоомным электрическим сопротивлением и диэлектрических прокладок, а обмотка возбуждения выполнена в виде параллельных секций, верхние и нижние провод20ники которых соединены последовательно друг с другом на одном торце пакета и разомкнуты с другого торца, при этом измерительная обмотка расположена вдоль боковой стороны пакета и ее продольная ось совпадает по направлению с продольной осью обмотки возбуждения.

На фиг. 1 представлена конструкция преобразователя параметров движения; на фиг. 2 - одна секция обмотки возбуждения и распределение электрического поля в ней; на фиг. 3 - зависимость распределения индукции В магнитного поля по длине секции (на фиг.2).

Преобразователь содержит параллельно расположенные длинные секции обмотки возбуждения 1, причем секция обмотки возбуждения сострит из одного верхнего 2 и одного нижнего 3 медных проводников, между которыми установлены пластины k из высокоомного электропроводного материала (хромаль, нихром, фехраль) или полупроводника, при этом пластины имеют электрический контакт с верхним 2 и нижним 3 проводниками по всей длине. С одного торца преобразователя нижний проводник предыдущей секции замкнут с верхним проводником последующей секции. С противополЬжного торца проводники разомкнуты. Секция одна относительно другой изолированы диэлектрическими пластинами 5. Со стороны одного из длинных торцов обмотки возбуждения размещена измерительная обмотка 6, связанная с подвижным объектом, причем ее продольная ось совпадает по направлению с продольной осью обмотки возбуждени

Принцип действия преобразователя за ключается в следующем.

Электрический ток, протекая по верхнему проводнику (см.фиг.2), электрическим сопротивлением которого можно пренебречь по сравнению с электрическим сбпротивлением высокоомной резистивнрй пластины , равномерно растекается по всей поверхности пластины, образуя цепь с распределенными электрическими параметрами. Соответственно магнитные силовые линии, замыкающиеся кольцами вокруг проводников 2 и 3, ослабляютс от -начала к концу проводника по мере ответвления тока в высокоомную резистивную пластину. Закон убывания индукции магнитного поля по длине проводника имеет линейный характер,так как ток в проводнике 2 убывает по линейному закону. Величина тока, ответвляющегося в резистивную пластину постоянна на единицу длины вдоль всей пластины. На выходе проводника. весь ток собирается с пластины, и достигает своего входного значения tJ&x, Для того, чтобы увеличить магнитный Поток, охватывающий проводники, укладывается несколько секций, соединенных между собой последовательно и образующих соленоидную обмотку, вытянутую в поперечном направлении (слева направо) и .имеющую в этом же направлении линейно убывающий вектор магнитного поля.

Параллельно длинному торцу секций перемещается измерительная обмотка 6 (фиг.3) витки которой охватываются магнитным полем, со спадающей по мере перемещения измерительной обмотки к разомкнутым торцам проводников 2 и 3 индукцией В..Если обмотка возбуждения запитанЭ переменным током, то в измеритель-ной обмотке трансформируется ЭДС, линейно убывающая по мере перемещения обмотки вправо (см.фиг.1),т.е. ЭДС пропорциональна координате положения. При запитывании обмотки возбуждения постоянным током в измерительной обмотке индуктируется . ЭДС,пропорциональная скорости ее движения.

:Таким образом, предлагаемая конструкция имеет вместо дискретно распределенной обмотки известного устройства, в которой присутствует погрешность, определяемая томностью укладки этой обмотки, длинные тоководы, замкнутые с одного торца и разомкнутые с другого, между которыми размещена резистивная пластина Образуется система с распределенными электрическими параметрами, причем параметры изменяются непрерывно и линейно. Соответственно и статическая характеристика преобразователя линейна. Поскольку в данной конструкции отсутствует железо, устранены и все недостатки (вес, магнитные потери, нелинейность), связанные с ним. Это позволяет обеспечить высокую точность измерений. В это же время пресбразователь можно использовать при высокой частоте питающего напряжения, что позволяет резко повысить его чувствительность. Кроме того, в преобразователе с охранены преимущества, присущие электромагнитным преобразоватэлям с распределенными параметрами, а .именно большой диапазон иамерения перемещения (до нескольких метров Особенно высокой точностью изме рения обладает предлагаемый электромагнитный преобразователь в динамическом режиме работы. Из-за отсутствия железа и незначительного числа витков обмотки возбужде ния, свойственного такому принципу действия,индуктивность электрической цепи преобразователя мала по сравнению с известными устройствами, :а следовательно, мала и постоя ная времени цепи (инерционность), что обуславливает незначительную динамическую погрешность измерения -По своему быстродействию и малой инерционности преобразователь с та ким принципом действия приближаетс к оптоэлектронным преобразователям Формула изобретения Электромагнитный преобразовател параметров движения, содержащий статор с обмоткойвозбуждения и |подвйжную измеритель ную обмотку,

ж

9ЬП(

фие.1 256 отличающийся тем,что, с целью повышения точности преобразования и быстродействия, статор выполнен в виде пакета из чередующихся пластин с еысокоомным электрическим сопротивлением и диэлектрических прокладок, а возбуждения выполнена в виде параллельных секций, верхние и нйжИие проводники которых соединены последовательно друг с другом на одном торце пакета и разомкнуты с другого торца, при этом измерительная обмотка распо- ложена вдоль боковой стороны пакета и ее продольная ось совпадает по направлению с продольной осью, обмотки возбуждения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Куликовский Л.Ф., Зарипов М.Ф. Индуктивные преобразователи перемещения с распределенными па- i раметрами. М.-Л., 1966, с, 16-30. 2.Зарипов М.Ф. Преобразователи с распределенным параметрами для автоматики и информацйонно-измери- тельной техники. М., 19б9, с. 6-12. 3.Авторское свидетельство СССР № , кл. G 01 Р 3/52, 1973 (прототип).

(

Я

ul

61

Фиг.г

1