Магнитоупругий датчик силы Советский патент 1983 года по МПК G01L1/12 

Изобретение относится к весоизмерительной технике, а более конкретно к устройству первичных преобразователей силы в уровень выходного электрического напряжения, принцип действия которых основан на магнитоупругом эффекте.

Известен магнитоупругий датчик силы с перекрещивавядимися обмоткаю, снабженный дополнительным магнитопроводом с обмоткой подмагничивания постоянным током. При этом увеличе-, ние чувствительности преобразования осуществляется за счет работы на наиболее крутом участке основной кривой намагничивания l.

Кроме нетехнологичности данной конструкции данный способ повышения чувствительности не во всех случаях может привести к желаемому результату, так как заранее не известен вид кривой намагничивания.

Наиболее близким к. предлагаемому по технической сущности является магнитоупругий трансформаторный преобразователь) содержащий возбуждающий и измерительный трансформаторы и магнитоупругий чувствительный элемент, связанные общим короткозамкнутым витком 23Данная конструк1дая датчика обладает низкой чувствительностью, значительной нелинейностью и малой выВХОДНОЙ мощностью. Конструкция чувствительного элемента не позволяет полностью использовать материал сердечника в механическом отношении.

Целью изобретения является повышение чувствительности преобразования усилия за счет увеличения коэффициента трансформации.

Эта цель достигается тем, что магнитопроводы входного и выходного согласующих трансформаторов ичувствительного, элемента выполнены из пластин одинаковой конфигурации, причем магнитопроводы входного и выходного согласующих трансформаторов выполнены с отогнутыми прЬтивоположньали краями, содержащими каждый по., одному отверстию, прикреплены к противоположным сторонам магнитопровода чувствительного, элемента под углом 90 относительно друг друга и совмещены отверстиями, а неотогиутые края магнитопроводов разрезаны до отверстий, при зтом в кгигдом отверстии в отогнутых краях магнитопровода входного согласующего трансформатора размещено по одной секции двухсекционной намагничивания, подключенной к генератору возбуждения, а в каждом тверстии в отогнутых краях магнитЬпровода выходного согласующего тЬансформатора. размещено по одной секции двухсек ционной измерительной об|мотки, На фиг. 1 представлен| внешний вид магнитоупругого датчика 1снлы} на фиг. 2 - устройство с разнесенными в пространстве (1дпя наглядности ) элементами констр{укции, а также особенности подключения обмоток.- I Датчик содержит генератор 1 возбуждения, магнитопровод 2 входного согласующего трансформатора, секции 3 первичной обмотки намагничивания, магнитопровод чувствительного элемента 4, одновитковая шина 5 намагничивания чувствительного элемента одновитковая измерительная шина б чувствительного элемента, магнитопровод 7 выходного согласующего тран сформатора, секции 8 вторичной измерительной обмотки, сопротивление 9 нагрузки, измерительный прибор 10. Одновитковая обмотка 5 намагничивания чувствительного элемента 4 пре ставляет собой медную шину и одновре менно является вторичной обмоткой входного согласующего трансформатора 4 Измерительная одновитковая шина б чувствительного элемента 4 также представляет собой медную шину и од-новременно является первичной обмоткой выходного согласующего трансформатора. Первичная обмотКа намагничивания входного согласуюй{его трансфор матора и вторичная измерительная обмотка выходного согласующего трансформатора выполнены двухсекционными, при этом магнитопроводы входного и выходного согласующих трансформаторов разрезаны до отверстий, в которых отсутствуют многоритковые обмо ки. Этим достигается уменьшение начапьного сигнала выходной измеритель ной обмотки за счет невозможности наведения ЭДС из первичной намагничивающей обмотки непосредственно во вторичную измерительную:обмотку чувствительного элемента, несмотря на то, что последняя охватывает магнитопровод входного согласующего транс форматора. Кроме того, данная конструктивная особенность обеспечивает дополнительное повышение чувствитель ности преобразования за счет локализации потоков намагничивания. Витковые данные первичной обмотки 5 намагничивания входного согласующего трансформатора и вторичной измерительной обмотки 8 выходного сог.ласукнцего трансформатора определяются необходлмьм режимом намагничивания, сводя11)имся к выбору величины МДС, а также требуемым уровнем выходного сигнала. Рекомендуемая величина угла сгиба (50-80°) выбирается исходя из ограничений, накладываемых геометрическими размерами обмоток намагничивания и измерительной согласующих трансформаторов (нижняя граница углового диапазона ) и механическими характеристиками холоднокатанной текстурированной электротехнической стали (верхняя граница). Глубина сварного шва сердечника чувствительного элемента определяется требованиями механической прочности магнитопровода чувствительного элемента и ограничивается допустимыми потерями в .стали. Магнитоупругий датчик силы позволяет повысить чувствительность преобразователя за счет увеличения коэффициента трансформации локализации магнитных потоков многовитковых обмоток намагничивания и измерительной. Кроме того, датчик повкпиает в лходную мощность -за счет большего коэффициента заполнения (применение медных шин ) и возможности использования намоточного провода большого диаметра. Формула изобретения Магнитоупругий датчик силы трансформаторного типа, содержащий входной и выходной согласующие трансформаторы и магнитопровод чувствительного элемента с четырьмя отверстиями, связанные общими короткозамкнуткми витками, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности измерения усилий за счет увеличения коэффициента трансформации, магнитопроводы входного и вюсодного согласующих трансформаторов и чувствительного элемента выполнены из пластин одинаковой конфигурации, причем магнитопроводы входного и выходного согласующих трансформаторов выполнены с отогнутыми противоположными краями, содержащими каждый по Одному отверстию, прикреплены к противоположным сторонам магнитопровода чувствительного элемента под углом 90 относительно друг друга и совмещены отверстиями, а неотогнутые края магнитопроводов разрезаны до отверстий, при этом в отверстии в отогнутых краях магнитопровода входного согласующего трансформатора размещено по одной секции двухсекционной обмотки намагничивания, подключенной к генератору возбуждения, аВ каждом отверстии в отогнутых краях магнитопровода выходного согласукжцего трансформатора размеще-.