Преобразователь угловых перемещений Советский патент 1982 года по МПК G01B7/30 

(5) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быт использовано, в частности, для измерения угловыхперемещений. Известны трансформаторные преобра зователи угловых перемещений, обеспе чивающие преобразование углового поворота подвижной части в линейно изменяющийся выходной сигнал и содержащие два ферромагнитных диска, на обращенных одна к другой внутренних поверхностях которых в противоположных направлениях выполнены двухзаходовые пазы по спирали Архимеда, в ко торых бифилярно расположены обмотка возбуждения и измерительная обмотка l. Недостатком преобразователя является сложность изготовления пазов и обмоток по двухзаходовой спирали Архимеда и ограниченные возможности, так как на выходе преобразователя может быть получен только один информационный сигнал. Наибрлее близким к изобретению является преобразователь угловых перемещений, содержащий относительно подвижные ферромагнитные элементы С выступами на их поверхностях, обращенных одна к другой, и обмотки возбуждения и считывания, размещенные на выступах одного из этих элементов. На центральном выступе одного дискового ферромагнитного элемента размещена обмотка возбуждения преобразователя, а на выступах, равномерно распределенных по его периферии, размещены вторичные обмотки считывания 2. Однако число радиальных выступов на втором дисковом ферромагнитном элементе отличается от числа обмотоксчитывания на единицу, благодаря чему в различных положениях дискового элемента без обмоток относительно дискового элемента с обмотками только . один Из его радиальных выступов может совпасть с соответствующей обмоткой считывания. Вследствие этого преобразователь имеет низкий уровень выходного сигнала и недостаточную чувствительность. Цель -изобретения - повышение чувствительности преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе угловых перемещений выступы на одном из ферромагнитных элементов образованы канавками, выполненными по спирали Архимеда, а на другом - кольцевыми канавками и радиальными пазами, в которые уложены выполненные в виде секторов секции обмоток возбуждения и считывания. На фиг. 1 изображен преобразователь, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 временные диаграммы напряжений, получаемых в секциях обмоток счить|вания преобразователя; на фиг. 4 - электрическая схема соединения секций обмоток возбуждения и считывания. Преоб|)азователь угловых перемещений содержит неподвижный ферромагнитный элемент 1 и жестко закрепленный на вращающейся оси 2 второй ферр магнитный элемент 3- Неподвижный фер ромагнитный элемент 1 имеет на своей внутренней, обращенной к элементу 3 пбверхности, выступы .образованные кольцевыми канавками 5 и радиальными пазами 6. Преобразователь (фиг. 1 и 2) имеет четыре секционные обмотки возбуждения и считывания, уложенные в радиальных пазах 6 и кольцевых канавках 5 неподвижного элемента 1. (Число секций в общем случае может быть любым). 8 соответствии с этим неподвижный-элемент 1 имеет четыре радиальных паза 6, в которых уложены выполненные в виде секторов четыре секции 7-10 обмотки возбуждения, сое диненные последовательно-вст|эечно, и четыре секции 11-Й обмотки считывания. Выступы 15 на ферромагнитном элементе 3 образованы канавками, выполненными по спирали Архимеда. Число заходов спирали может быть в прин ципе любым, однако шаг спирали Архимеда должен быть равен шагу мехаду кольцевыми выступами 4, т.е. сумме ширины канавки 3 и ширины выступа 4. , Преобразователь работает следующим образом. При подведении напряжения переменного тока к секциям 7-10 обмотки возбуждения магнитный поток. создаваемый ими, замыкается через воздушный зазор, и выступы 15 подвижного ферромагнитного элемента 3, пронизывая секции 11-14 обмотки считывания. В тех местах, где кольцевые выступы 4 неподвижного ферромагнитного элемента 1 совпадают с спиральными выступами 15 подвижного элемента 3, зазор между ними становится минимальным, вследствие чего и магнитное сопротивление этих участков будет минимальным (участки повышенной проводимости показаны на фиг. 2 заштрихованными). Так как величина ЭДС, наведенная в секциях обмотки считывания, пропорциональна проводимости соответствующих участков магнитной цепи преобразователя, с изменением проводимости, которая в свою очередь будет пропорциональна площади участков повышенной, проводимости, ЭДС, наведенная в секциях 11-14 этой обмотки, также будет изменяться. Выполнение канавок, а следовательно, и выступов 15 подвижного ферромагнитного элемента 3 по спирали Лрхимеда, приводит к тому, что при повороте элемента 3 на угол Р будет происходить перемещение участков повышенной проводимости по окружности преобразователя, благодаря чему напряжения U. на выходе секций 11-14 обмотки считывания будут .из леняться практически синусоидально с сдвигом одна относитёльН9 другой на SQ° (фиг. 3). Некоторая коррекция формы выходных сигналов и ji А может быть достигнута, например, путем компенсации краевых эффектов за счет соответствующего выбора соотношений между шириной кольцевых канавок 5 и шириной выступов 4. Благодаря тому, что в преобразователе одновременно перекрываются между собой по площади выступы 4 и 15 относительно ферромагнитных элементов 1 и 3, увеличиваются уровень выходного сигнала и чувствительность преобразователя, а следовательно, и точность измерения им угловых перемещений. При увеличении количест ва обмоток в преобразователе увеличивается и его разрешающая способность, так как увеличивается количество участков дискретизации, распознаваемых, например, путем сравнения ЭДС и по амплитуде: на участке Y от 7С/4 до ТГ/2 и, 7 и и,, и и V...,4 Таким образом, преобразователь угловых перемещений обладает повышен ной чувствительностью и разрешащей способностью,а также имеет более высокий уровень выходного сигнала. Формула изобретения Преобразователь угловых перемацеНИИ, содержащий относительно подвижные ферромагнитные элементы с выступами на их поверхностях, обращенных одна к другой, и обмотки возбуждения и считывания, размещенные на выступах одного из этих элементов, о т fJЛи чающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, выступы на одном из ферромаг41итных элементов образованы канавками, выполненными по спирали Архимеда, .а на другом - кольцевыми канавками и радиальными пазами, в которые уложены выполненные в Виде секторов секции , обмоток возбуждения и считывания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 60562, кл. G 08 С 9/0, 197. 2.Заявка ФРГ N 230Й83, кл. G 01 D 5/20, 1975 (прототип). . Ц /2 А

945639

А-Л