Преобразователь механических величин в дискретный сигнал Советский патент 1982 года по МПК G01L1/12 G01B7/24 

(Ц) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МЕХАНИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН В ДИСКРЕТНЫЙ СИГНАЛ

Изобретение относится к измерител ной технике, а именно к устройствам для измерения механических величин, преимущественно усилий, которые осно ваны на использовании для измерений магнитоупругих эффектов. Известен преобразователь для изме рения механических величин, содержащий замкнутый магнитопровод из ферромагнитного материала, возбуждающую и измерительную обмотки, охватывающие магнитопровод, и передаточный механизм усилий на магкитопровод в виде двух шарнирно связанных плит tO Известный преобразователь осущест вляет преобразование силы в аналоговый сигнал, что не позволяет его сопрягать с ЦВМ без вспомогательного преобразования сигнала в дискретную форму. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является преобразователь механических величин в дискретный сигнал, содержащий корпус, установленный в нем мЪгнитопровод тороидальной формы, выполненный из расположенных коаксиально с зазором нескольких колец Кольца изготовлены из ферромагнитного материала с прямоугольной петлей гистерезиса. Магнитопровбд охватывают возбуждающая и измерительная обмотки С каждым кольцом магнитопровода упругими звеньями связан кулачковый передаточный механизм, установленный в корпусе Преобразователь oбecпeчивaeY преобразование такой механической величины, как угол поворота, в число электрических импульсов .2 . Однако преобразователь не обеспечивает преобразования усилий в числоимпульсный выходной сигнал, т.е. не обеспечивает измерения усилийо Цель изобретения - обеспечение измерения усилий. Указанная цель достигается тем, что в преобразователе механических величин в дискретный сигнал, содер39жащем корпус, магнитопровод тороидальной формы, выполненный из распо ложенных коаксиально с зазором колец ИЗ ферромагнитного материала с пря1«юугольной петлей гистерезиса возбуждающую и измерительную обмотки, эхватывающие магнитопровод, и передаточный механизм, связанный с ма1- нитопроводом, передаточный механизм выполнен в виде закрепленной неподвижно на корпусе, втулки с разрезами по образующим и коническим отверстием, на наружной поверхности которой установлено меньшее кольцо магнитопровода, конического толкателя, размещенного в отверстии втулки, и коле из диэлектрика, закрепленных между кольцами магнитопровода. Кольца магнитопровода выполнены разной толщины. При таком выполнении преобразователя усилие/через толкатель и втулку передается на магнитопровод„ Его кол ца образуют единое целое и совместно воспринимают это усилие, чем и обеспечивается измерение. Кольца магнитопровда при их выпол нении разной толщинь оказываются в различном напряженном состоянии, бла годаря чему появляется возможность подбором толщины колец изменять характеристику преобразования. На чертеже изображен преобразователь механических величин в дискретный сигнал, поперечный разрез. Преобразователь содержит маг«итопроаод тороидальной формы преобразователя, который выполнен из расположенных коаксиально с зазором несколь ких ферромагнитных колец 1 (в общем случае различной толщины)-. Кольца 1 изготовлены из ферромагнитного материала с прямоугольной петлей гистере зиса, например пермаллоя б5 НП Mai- нитопровод охватываютвозбуждающая и измерительная электрические обмотки 2 и 3.,С магнитопроводом связан передаточный механизм, выполненный в виде втулки с разрезами по образующей и коническим отверстием,, кониче кого толкателя 5 и колец 6 из диэлектрика. Втулка k закреплена неподвижно на корпусе 7, толкатель 5 размещен в отверстии втулки , а кол ца б закреплены между кольцами 1 маг нитопровода. На наружной поверхности втулки А установлено меньшее кольцо магнитопровода. Преобразователь работает следующим образом. При питании возбуждающей обмотки 2 синусоидальным током напряженность возникающего в кольцах 1 магнитного поля является обратно пропорциональной их среднему радиусу. По этой причине материал три части ферромагнитных колец 1, где напряженность магнитного поля меньше, чем коэрцитивная сила, перемагничивается по частному циклу на плоской части петли гистерезиса Эта часть колец практически не оказывает влияния на выходной сигнал, снимаемый с измерительной обмотки 3. Материал другой части колец 1, где напряженность магнитного поля больше, чем коэрцитивная сила, перемагничивается практически по полной петле гистерезиса. Каждое из таких колец при перемагничивании по вертикальным участкам петли гистерезиса дает по одному разнополярному импульсу в каждый полупериод питающего тока, Поскольку ферромагнитные кольца 1 имеют различный диаметр, то прохождение вертикального участка петли гис-. терезиса для каждого из колец 1 соответствует различающимся значениям синусоидального питающего тока. Поэтому та часть колец 1, которая перемагничивается по полному циклу, вызывает на измерительной обмотке следующие друг за другом электрические импульсы. При достаточно большой толщине колец 6 из диэлектрика эти импульсы не накладываются друг на друга, что обеспечивает их раздельный счет. При воздействии измеряемых усилий на толкатель 5 втулка.4, закрепленная на корпусе 7, расходится по разрезам и передает измеряемое усилие на кольца 8 и 6 магнитопровода. Поэтому в ферромагнитных кольцах 1 появляются механические напряжения, которые приводят к изменению в них коЬрцитивной силы ферромагнитного материала. Эти изменения приводятк изменению числа ферромагнитных колец, перемагничивающихся по полной петле гистерезиса, а следовательно, к изменению числа электрических импульсов на измерительной обмотке 3 за один период питающего тока. В результате измеряемое усилие оказывается преобразованным в изменение числа электрических импульсов на измерительной обмоткеЗ.