Преобразователь линейных перемещений Советский патент 1982 года по МПК G01B7/00 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

t

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для электрических измерений линейных перемещений подвижных частей различных механизмов, особенно в тех отраслях производства, где имеются сильные поля электромагнитных помех, например в прокатном производстве.

Известен преобразователь линейного перемещения с линейно-периодапеской, пилообразной формой изменения выходной характерисгаки, позволяющей по количеству линейных участков выходной характеристики производить грубое, а по длине самих линейных участков точное измерение контролируемого перемещения.

В таком преобразователе линейного перемещения, содержащем неподвижную часть в виде сердечника с обмотками возбуждения, измерительную и охватывающую их подвижную часть в виде ферромагнитного цилиндра, измерительная обмотка выполнена из ряда секций, соединенных последовательно и встречно, распределенных по длине сердечника, длина же подвижного ферромагнитного цилиндра

равна длине расположения одной секции измерительной обмотки или ее щагу. Магнитньж поток, создаваемый обмоткой возбуждения, сосредоточивается в основном в области подвижного ферромагнитного цилиндра, перемещение которого вызывает на выходе преобразователя линетно-периодическое изменение ЭДС 1.

Недостатком преобразователя является больщая длина расположения обмоток по длине

10 неподвижного сердечника, в силу чего неохваченная ферромагнитным цилиндром часть измерительной обмотки оказывается подверженной влиянию внещних электромагнитных полей и в ней наводится ЭДС помехи, которая сни15жает точность преобразования.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является преобразователь линейных перемещений, содержащий сердечник с продольными и поперечными пазами, в ко20торых расположены соответственно обмотка возбуждения и секции измерительной обмотки, охватывающая его подвижная часть, выполненная в виде чередующихся основных и проме. 39 жуточпых щлнидрических элементов, закрепле ных к общей втулке 2. Недостатком известного является невысокая точность преобразоиания. обусловленная нелинейностью магнитной индукции по длине воздушных промежутков между ферромагнитными цндиндрами аодпидаюн части, что вносит нелинейность в изменение выходной ЭДС и тем самым снижает точность преобразования. Цель изобретения повышение точности нреобразопателя. Поставлен1гая цель достигается тем, что в нреобразователе, содержащем подвижную частЬ состоящую из чередующи)СЬя основных и промежуточных цилиндр1Г еских элементов, закрегигенных в общей втулке, основные и промежуточные цилиндрические элементы выполнены в виде коаксиально расположенных ферромагнитного и неферромягнитного кольца, в основном цшн1ндрическом элементе ферромагнитное кольцо является внутренним, в промежуточном - наружным, а внутренний диаметр ферромагнитного кольца основного цилиндрического элемента меньше, чем внутренний диаметр ферромагнитного кольца промежуточног щшиндрического элемента, На фиг, 1 изображен общий вид преобразователя с осевым )азрезом подвижной части; на фиг. 2 - разрез Л-А на фиг. 1. Преобразователь содержит неподвижный ферромагнитньн сердечник 1,.состоящий из двух частей, с продольными диаметрально : расположенными пазами 2 и поперечными пазами 3 на торцах обеих частей, в которых сосредоточенно уложены обмотка 4 возбуждения и измерительная обмотка 5, состоящая из двух секций с одинаковыми параметрами, каждая из которых расположёна на своей части магнитопровода неподвижного сердечника, и соединенных, между собой последовательно и встречно, .Длина каждой части неподвижного ферромагнитного сердечника в ос вом ниправлении по его поверхности равна шагу измерительной обмотки 5 или длине одной ее секции. Обе части ферромагнитного сердечника закреплены без зазора между собо на штоке 6. Подвижная часть 7 преобразователя, охваты вающая неподвижный ферромагнитный сердечник 1 с обмотками 4 и 5, выполнена в виде ряда чередующихся основных и промежуточных цилиндрических элементов, состоящих из коаксиально расположенных основных ферромагнитных 8 и неферрома т1итных колец 9 и соответственно промежуточных ферромагнит ных 10 и неферромагнитных колец 11, закрепленных в общей охватывающей их втзлк 12. Длина каждого ко1ьца равна шагу нзме рительной обмотки 5 или длине одной ее секции (длине одггой части неподвижного сердечника). В основном цилиндрическом элемента ферромагнитное кольцо 8 является внутренним, а неферромагнитное кольцо. 9 наружным, в промежуточном элементе ферромагнитное ольцо 10 является внешним, а неферромагннтное кольцо 11 - .внутренним. Внутренний диаметр ферромагнитного кольца 8 в основном цили щрическом элементе меньше, чем внутренний диаметр ферромагнитного кольца 10 в промежуточном элементе, но больше диаметра неподвижного ферромагнитного сердечника 1 на общую величину основного воздушного зазора. Внутренние неферромагиитные (пластмассовые) кольца 11 в промежуточных элементах на скользящей посадке охватывают 1геподвижный сердечник 1 и служат опорами скольжения для подвижной части 7 преобразователя. Общая линия подвижной части 7 преобразователя на два циливдричееких элемента (основного и промежуточного) больще длины контролируемого перемещения. Неподвижный сердечник 1 посредством штока 6 закреплен неподвижно, а подвижная часть 7 жестко соеД1гнена с объектом, перемещение которого контролируется. Преобразователь работает следующим образом. При подключении напряжения переменного тока к обмотке 4 возбуждения преобразователя в кольцевых воздушных (неферромагнитных) зазорах основных и промежуточных цилиндрических элементов в подвижной части 7 преобразователя между ферромагнитными кольцами 8 и 10 и цилиндрической поверхностью неподвижного ферромагнитного сердечника 1 в пределах его длины- возникают переменные магнитные потоки с неизменной величиной магнитной индукции в каждом из зазо- . ров и обратно пропорциональной величине этих зазоров, сцепленные с обеими секциями измерительной обмотки 5, в силу чего в них наводится ЭДС, В исходном положении измерительного преобразователя, соответствующем начальной части выходной характеристики, когда подвижная часть 7 находится в крайнем левом положении, при котором ферромагнитное кольцо 10 крайнего справа промежуточного элемента находится точно над правой, а ферромагнитное кольцо 8 основного элемента над левой частью неподвиж1юго сердечника 1, в силу TOJo, что магнитная индукция в зазоре основного цилиндрического элемента больше, чем в зазоре промежутошого, а площади контактируемых магнитопроводов (колец 8 и 10 и сердечником 1) в этих зазорах равны между собой, магнитный поток, сцепленный с левой секцией измерительной обмотки 5 сердечника 1, оказывается больше потока, сцепленного с правой секцией этой обмотки, в результате чего и величина ЭДС в левой секции оказывается больше, чем в правой, модуль же ЭДС на выходе преобразователя при этом получает ся равным разности модулей ЭДС обеих секций. При перемещении подвижной части 7 преоб разователя в направлении неподвижного сердечника 1 с обмотками 4 и 5 величина магнитного потока в целом не меняется, но благодаря линейному изменению площади контак тируемых магнитопроводов (ферромагнитных колец 8 и 10 и сердечника 1) в кольцевых зазорах происходит линейное во взаимно противоположных направлениях перераспределение магнитных потоков, связанных с каждой секцией измерительной обмотки 5, в силу чего линейным происходит и изменение ЭДС в них, а модуль ЭДС на выходе преобразователя при этом в. функции перемещения подвижной части 7 в пределах длины ферромагнитного кольца изменяется также линейно. При перемещении подвижной части 7 преобразойателя в каком-либо одном направлении над каждой частью неподвижного ферромагнитного сердечника 1 происходит чередование основных и промежуточных цилиндрических элементов, в силу чего с обеими секциями измерительной обмотки 5 поочередно сцепляйтся и линейно между ними перераспределяются магнитные потоки разной величины, в результате чего модуль ЭДС на выходе преобр зователя меняется не только по величине, но и по фазе. Такие измерительные преобразователи лине ных перемещений могут быть использованы при работе в сложных условиях окружающей среды при наличии мощных электромагнитных полей со стороны электрооборудования как, например, в прокатном производстве. Повышение точности преобразования перемещения различ 1ых механизмов, например, прокатных валков стана, позволяет при автоматическом регулировании толщины листового проката повысить качество проката и создать экономию металла. Формула изобретения Преобразователь линейных перемещений, содержащий сердечник с продольными и поперечными пазами, в которых расположены соответственно обмотка возбуждения и секции измерительной обмотки, охватывающая его подвижная часть, вьшолненная в виде чередующихся основных и промежуточных цилиндрических элементов, закрепленных в общей втулке, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, основные и промежуточные цилиндрические элементы выполнены в виде коаксиально расположенных ферромагнитиого и неферромагнитного кольца, в основном цилиндрическом элементе ферромагнитное кольцо является внутре1гт1им, в промежуточном -- наружным, а внутренний диаметр ферромагнитного кольца основного цилиндрического элемента меньше, чем вн)пгрен- НИИ диаметр ферромагнитного кольца промежуточного цилиндрического элемента. Источники информшши, принятые во вниматше при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 335543, кл. G 01 D 5/20, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР N 729444, кл. G 01 D 5/20, 1977 (прототип). 0ve.f

Ф.

,

8

1г