Датчик угла

О П И С А Н И Е 349879ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельства-М. Кл, б 01 Ь 7/30 Заявлено 19,Ч.1970 ( 1450775/25-28)с присоединением заявкиПриоритетОпубликовано 4,Х,1972. Бюллетень26Дата опубликования описания 13,1 Х,1972 Комитет по делам изобретений и открытий при Совете МИнистров СССРУДК 531.717(088.8) Авторыизобретения Б. П. Леонов, А. И, Милюков и Э. А. Нокалн Заявитель ДАТЧИК УГЛА Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения угловых перемещений.Известны датчики угла, содержащие статор, выполненный в виде дискообразного основания с закрепленным на нем четырехпалым магнитопроводом с расположенными на каждом из пальцев обмотками возбуждения и измерения, и безобмоточный ротор, выполненный в виде шарового сегмента.Недостатком известных датчиков является невысокая точность измерения вследствие влияния на сигнал датчика поступательного перемещения ротора в плоскости, перпендикулярной его оси вращения.Кроме того, известные датчики не измеряют угол поворота ротора относительно его геометрической оси.Предложенный датчик отличается от известных тем, что ротор выполнен в виде усеченного шарового сегмента, с диаметром, большим диаметра основания статора, имеющего ширину усеченной части, равную расстоянию между осями симметрии пальцев магнитопровода, расположенных параллельно сторонам усеченного сегмента, а обмотки возбуждения соединены таким образом, что создаваемый ими магнитный поток имеет одинаковое направление в каждых двух, пальцах магнитопровода, расположенных симметрично относительно оси,параллельной сторонам усеченного сегмента,обмотки измерения, расположенные на тех жепальцах, соединены последовательно согласно,а пары обмоток измерения соединены мех(ду5 собой последовательно и встречно,Такое выполнение позволяет повысить точность измерения.На фиг. 1 показана принципиальная схемапредложенного датчика; на фиг. 2 - схема со 10 единения обмоток возбуждения (а) и схемасоединения обмоток измерения (б),Датчик содержит безобмоточный ротор 1 истатор, выполненный в виде дискообразногооснования 2 с закрепленным на нем магнито 15 проводом с пальцами 8 - б, на каждом из которых размещается обмотка возбуждения иизмерения (на чертеже не показана).Датчик работает следующим образом,В исходном положении ротора его геомет 20 рическая ось совпадает с геометрической осьюстатора. Воздушный зазор между ротором истатором является равномерным. Магнитныйпоток, создаваемый обмотками возбуждения,индуцирует ЭДС в обмотках измерения, сум 25 марная величина которой равнаЕвык= (Ез+Е,) - (Е 4+Ее),где Ез, Еч, Е 5, Е 6 - ЭДС в обмотках измере ния, расположенных соответственно на паль.30 цах 3 - б.. Богданова1248 аказ 3004/18 рав( 40 Подписное ипография, пр. Сапунова,При нулевом положении ротора площади воздушного зазора над каждым пальцем равны между собой, следовательно Е=О, При повороте ротора вокруг геометрической оси 7 в направлении стрелки а площадь воздушного зазора над пальцами 3 и б возрастает, а над пальцами 4 и 6 уменьшается. ЭДС в обмотках измерения становятся равнымиЕз=Ео+Ка Ез =Ее+ КаЕ, =Ее - Ка Е,=Ее - Ка,где Ео - э,д.с. в каждой обмотке измерения при нулевом положении ротора; а - угол поворота ротора;К в коэффициент пропорциональности.Евык=4 Ка, следовательно, выходной сигнал датчика при повороте ротора вокруг геометрической оси 2 пропорционален углу поворота. При повороте ротора в вертикальной плоскости, проходящей по оси Х, относительно некоторой точки О, лежащей на геометрической оси датчика 2, происходит изменение ЭДС в каждой катушке выходной обмотки в соответствии с выражениями:Ез=Е,=Ео+Ы,Е,=Ев=Ео - ЛЕ,где ЛЕ - приращение ЭДС.Соответственно Е=О и, следовательно, угловое перемещение ротора в этой плоскости не изменяет выходного сигнала датчика.При поступательном перемещении ротора в ТОЙ жЕ ПЛОСКОСТИ Евык=О, И ЭТО ПЕРЕМЕЩЕНИС также не влияет на выходной сигнал датчика.При угловом перемещении ротора в вертякальной плоскости, проходящей по оси У, ог 0 носительно произвольной точки О, изменениеЭДС в каждой обмотке измерения имеет видЕз=ч=Ее+Е,Ез=Ее=Еа - ХЕ5 и соответственно Ек=О,Таким образом, выходной сигнал датчикапропорционален только рабочему перемещению ротора, т. е, его повороту вокруг геометрической оси Л, а любые нерабочие перемеще 10 ния ротора не влияют на выходной сигнал датчика. Предмет изобретения Датчик угла, содержащий статор, выполнен ный в виде дискообразного основания с закрепленным на нем четырехпалым магнитопроводом с расположенными на каждом из пальцев обмотками возбуждения и измерения, и безобмоточный ротор, выполненный в виде 20 шарового сегмента, отличающийся тем, что, сцелью повышения точности измерения, ротор выполнен в виде усеченного шарового сегмента с диаметром, большим диаметра основания статора, имеющего ширину усеченной части, 25 равную расстоянию между осями симметриипальцев магнитопровода, расположечных параллельно сторонам усеченного сегмента, а обмотки возбуждения соединены таким образом, что создаваемый ими магнитный поток имеет 30 одинаковое направление в каждых двух пальцах магнитопровода, расположенных симметрично относительно оси, параллельной сторонам усеченного сегмента, обмотки измерения, расположенные на тех же пальцах, соединены 35 последовательно согласно, а пары обмоток измерения соединены между собой поледовательно и встречно.