Дифференциальный индуктивный преобразователь перемещений Советский патент 1982 года по МПК G01B7/00 

(54) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ИНДУКТИВНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

1

Изобретение огносигся к конгрольноизмерительной технике и может быть ис- пользовано в частности для измерения перемещений подвижного элемента, например в приборах контроля давления, упругих, деформаций, износа и т.п.

Известен дифференциальный преобразователь перемещений, содержащий якорь и два броневых, магнитопровода с размещенными на ихсредних стержнях обмотками Q переменного тока, индуктивность которых изменяется при перемещениях якоря 1,

Недостатком преобразователя является ограниченная чувсгвительность и вьрсодная мощность, вследствие чего на выходе jj его необходимо включать усилигельное устройство.

Наиболее близким техническим рещением к изобретению является ди(||ференцваль- о ный индуктивный преобразователь перемещений, содержащий относительно подвижные якорь и два примыкающих основаниями один к другому мапштопровода, двуясекцио1даую обмотку подмагничивания, подключенную к источнику постоянного тока, две двухсекционные обмотки переменной тока, секции каждой из обмоток размещены на разных магнитопровоцах, и схему и мерения, в которой подключены обе сек- ции одной из обмоток переменного тока.

Секции обмотки подмагничивання преобразователя размещены на средних стержнях броневых магнитопровоцов, а секции обмоток переменного тока, включенные в мостовую схему измерения, размещены в глухих расточках средних стержней этих магнитопроводов р.

Недостатком преобразователя является ограниченная чувствительность, а следовательно и точность измерений, так как изменение индуктивности секций обмоток переменного тока, являющееся информативным параметром, обуславливается лишь изменением зазоров между поверхностями якоря и маРнитопроводов преобразователя. Цель иаобретет я - повышение чувствитпльнсюги и ГОШ10СТИ измерений. Поставленная цель по9гигается тем, что преобразователь снабжен второй пвухсекцигиной обмоткой поцмагничивани каждая секция которой размещена на одном из магнитоггровоцов и соепинена через выпрямитель последовательно с той секцией второй обмоткн переменного тока Которая размещена на цругом магнито проводе. На фиг. 1 представлена конструктивна схема преобразователя; на - электрическая схема включения его обмоток. Дифференциальный индуктивный преобразователь перемещений содержит якорь 1, установленный с возможностью переме щення относительно двух броневых магнитопрсводов 2 и 3, примыкающих одан к другому своими основаниями. На сред- них стержнях 4 обоих магнитопроводов 2 и 3 размещены секции двух двухсекционных обмоток 5 и 6 поцмагничивания. В глухих концентрических расточках этих стержней размещены секции двух двухсекционных обмоток 7 и 8 переменного тока. Секции обмотки 7 переменного тока включены через выпрямители 9 в схе му 10 сраЁнения, на выходе которой Фоп мируется информативный сигнал преобразшателя перемещений. Секции обмотки 8 nepeMetffloro тока соединены через выпрямитель 11 последовательно с секциями обмотки б поцмагттчивания, размещенными на противоположных магнитопроводах 2 и 3. Секции обоих обмоток 7 и 8 переменного тока, размещенные на одном и том же магнитопроводе, создают переменные рабочие магнитные потоки, направленные согласно. Секции обмоток 5 и 6 подмапшчизания, размеренные на одном и том же магнитопроводе, создают постоянные магнитные потоки подмагничнвания, направленные встречно. Преобразователь питается от источниксе 12 и 13 постоянного и переменного тока. Преобразовател1э работает следующим образом. При подключении источников 12 и 13 постоянного и переменного тока к обмот кам преобразователя и равенства зазорш между поверхностями якоря: 1 и маг нитопроводов 2 и 3 сигнал на выходе схемы 10 сравнения отсутствует в силу симметрии конструкции преобразователя. При перемещетпш якоря 1, например, вверх, зазор со стороны магнитопровода 2 увеличивается, а со стороны магнит опр овода 3 - уме 1ьщается на ту же величину. Поскольку в каждом магнитопроводе 2 и 3 результирующий постоянный магнитный поток подмагничивания определяется величиной зазора и разностью ампер-витков соответствующих секций обмоток 5 и 6, то вследствие увеличения зазора в магнитопроводе 2 магнитныйпоток поцмапшчивания, создаваемый размещенной на нем секцией обмотки 5 подмагничивштея уменьщается (ампер-витки этой обмотки неизменны при неизменном напряжении ее источника питания постоянного тока), а размагничивающая составляющая этого потока, создаваемая встречно-направленной секцией обмотки 6, размещенной на этом же магнитопроводе 2, увеличивается за счет увеличения ее ампер-витков при последовательном соеп шении с секцией обмотки 8 переменного тока, размещенной на другом магнитопровоце 3, в котором воздущный зазор уменьшается, вследствие чего уменьшается его магнитное сопротивление. Таким образом, результируюодий постоянный магнитный, поток подмагничивания в магнитопроводе 2 при увеличении в нем воздушного зазора уменьшается как за счет увеличения зазора в нем, так и за счет увеличения размагш-1Ч1тающей составляющей этого потока, создаваемой секцией обмоткн 6. При этом инцуктивность секций обмоток 7 и 8 пepeмe шoгo тока на магнитопроводе 2 увеличивается, стремясь в пределе к ее максимальному значению при нулевом подмагничивании. Одновременно в магштопроводе 3 с уменьшающимся зазором между ним и поверхностью якоря 1, индуктивность размещенных на нем секций обмоток 7 и 8 переменного тока уменьщается вследствие увеличения результирующего потока подмагничивания. Это обусловлено как увеличением его составляющей, создаваемой размещенной на магнитопроводе 3 секцией обмотки 5 с постоянными ампер-витками , подмагничивания за счет уменьшения воздущного-зазора, т.е.- уменьшения его магнитного сопротивления, так и уменьшением размагничивающей составляющей маг нитного потока секции обмотки 6, имеющей ампер-витки, зависящей от зазсра в противолежащем магнитопрсеоде (в данном случае - магнитопроводе 2 с увеличивающимся зазором). При смещении якоря 1 вниз уменьшается зазорсо стороны магнитопровода 2 и уве/шчивается зазор со стороны мапшто-

59379916

провода 3. Это приводит к уме гьи1еииюго же мапшгопровоца, аейсгвутошим в

инрукгивносги секций обмотки 7 и 8 пе-ту же сторону, что и изменение зазора. ременного тока, размещенных па мапштопровоае 2 (с уменьшающимся зазором) и к увеличению индуктивности секций об- моток 7 и 8 на магнитопроводе 3 (с увеличивающимся зазором) за счет соответствующего изменения степени подмагниченности этих магнитопроводов. На выходе схемы 10 сравнения формируется сигнал, зависящий от соотнощения индуктивностей секций обмотки 7 переменного тока, размещенных на разных магнитопроводах 2 и 3, т.е. зависящий по величине и полярности от величины и направления перемещения якоря 1. Таким образом, при перекрестной связи межцу обеими половинами преобразователя, т.е. последовательном соединении секций обмотки подмагничивания одного магннтопровода с секциями обмотки переменного тока другого магНитопровода, формируются сигналы положительной обрат11Ой связи, обеспечивающей повыщение степени подмагниченноста того магнитопровода, в котором она повыщается за счет перемещения (уменьшения рабочего возрущного зазора), и уменьщение степени подмагниченности того магнитопровода в Котором она уменьщается за счет пере- мещения (увеличения воздушного зазора). Вследствие этого происходит более интенсивное изменение индуктивности секций обмотки 7 переменного тока, подключенньк к схеме измерения, так как оно обусловлено не только изменением зазора в магнитопроводах, но и дополнительным изменением потока подмагничивания тоБлагодаря этому увеличивается чувствительность, а следовательно, и точность измерения. .Ф-ормула изобретения Дифференциальный индуктивный преобразователь перемещений, содержа1 1ий относительно подвиЬкные якорь и два примыкающих основаниями один к другому броневых мапштопр овода, двухсекционную обмотку поцмагничивания, подключенную к источнику постоянного тока, две двухсек ионные обмотки переменного тока, сек-; каждой-из обмоток размещены на разных магнитопроводах, и схему измерения, к которой подключены обе секции одной из обмоток переменного тока, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, преобразователь снабжен второй двухсекционной обмоткой подмагничивания, каждая секция которой размеще одном из магнитопроводов и соединена через выпрямитель последовательно с той секцией второй обмотки переменного тока, которая размещена на другом магнитопроводе. Источники информации, принять во внимание при асспертизе 1. Агейкин Д. И. и др. Датчики контоля и регулирования. М., Машинострое196S, с. 115. 2. Почуев Ю. Г. и др. Высокочувствительный датчик давления. Угольное машиностроение, № 4, 1980,с. 18-21 (прототип).

ipue.i