Магнитоупругий датчик усилия

( 9)1) 1)4 С 01 ). 1 12 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТВ ВТОРСНОМУ СВ Кф 30П,Карцев,втоматик ССР 5 свидетельствоЬ 1/12, 04,09Цейтлинйства в си Л.Н.стемах нками. М 84-85ния с978,ТЧИК УСИнтный сер-.перпе идиГОсудАРстВенный нОмитет сссРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54) (57) МАГНИТОУПРУГИЙ ЛИЯ, содержащий многоэл дечник, намагничивающие кулярные им измерительные обмотки, расположенные под углом 45 к направлению измеряемого усилия, причем намагничивающие обмотки соединены согласно, а измерительные - последовательно и согласно, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности за счет линеаризации выходной характеристики, намагничивающие и размещенные в параллельных плоскостях измерительные обмотки расположены в каждом первом элементе сердечника, а в каждом втором элементе расположены дополнительные обмотки, плоскости которых парал- е лельны плоскостям измерительных обмоток, при этом дополнительные обмотки включены последовательно и С согласно с измерительными.Изобретение относится к силоизме.рительной технике и может быть применено в весоизмерительных устройствах и в устройствах измерения усилий прокатки.Известен магнитоупругий датчик усилий, содержащий магнитопровод с размещенными на нем измерительной обмоткой, подключенной к регистрирующему прибору, и намагничивающей обмоткой, включенной в цепь питания, а также для повышения точности измерения путем улучшения линейности выходных характеристик дополнительную обмотку и узел коррекции, выполненный в виде контактирующего с основным дополнительного магнитопровода с обмотками и включенный последовательно в цепь дополнительной обмотки, а последняя расположена на основном магнитопроводе. При этом первичная обмотка узла коррекции включена параллельно первичной обмотке основного магнитопровода в цепь источника питания Я .Однако данный датчик характеризу ется во-первых, повышенным потреблением мощности, которая необходима для питания первичной обмотки узла коррекции, во-вторых, пониженной статической устойчивостью, так как при неизменном поперечном сечении увеличивается высота датчика за счет узла коррекции, представляющего собой дополнительный магнитопровод, контактирующий с основным по плоскости, перпендикулярной направлению приложения нагрузки. А это в свою очередь, ограничивает верхний предел измеряемых усилий, Кроме того, осуществленный в датчике способ линеаризации снижает чувствительность. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является многоэлементный магнитоупругий датчик, содержащий многоэлементный сердечник, набранный из листов электротехнической стали. В каждом элементе сердечника имеется четыре отверстия, в которые уложены взаимно перпендикулярно намагничивающая и измерительная обмотки, причем пло.кос,-О ти обмоток составляют угол 4. к направлению действия измеряемой сипы 21 .Однако данное устройства характе изуется относительно невысокой точ. яостью из-за нелинейности выходной 5 10 15 20 25 ЗО 35 Щ характеристики. Возникает необходимость усложнения конструкции измерительного устройства, так как прихо.дится вводить электронный блок линеаризации. Кроме того, датчики большихусилий характеризуются большойпотребляемой мощностью, что объясняется работой сердечника данного датчика в режиме магнитного насыщениядля снижения вариации вьгходного сигнала. Так, например, для измеренияусилий порядка 4-5 тыс,тс при частоте питающего напряжения 50 Гц необходим источник на 5 кВт.Целью изобретения является уменьшение потребляемой мощности, повыше ние точности измерения (при одновременном упрощении конструкции) засчет линеаризации выходной характеристики и повышения чувствительностидатчика.Поставленная цель достигаетсятем, что в магнитоупругом датчикеусилия, содержащем многоэлементныйсердечник, намагничивающие и перпендикулярные им измерительные обмотки,орасположенные под углом 45 к направлению измеряемого усилия, причемнамагничивающие обмотки соединены согласно, а измерительные - последовательно и согласно, намагничивающиеи размещенные в параллельных плоскос.тях, измерительные обмотки расположены в каждом первом элементе сердечника, а в каждом втором элементерасположены дополнительные обмотки,плоскости которых параллельны плоскостям измерительных обмоток, приэтом дополнительные обмотки включеныпоследовательно и согласно с измерительными,Ток намагничивания, создаваемый в обмотке намагничивания источником переменного тока, обуславливает магнитный поток в сердечнике датчика. При этом схема соединения обмоток намагничивания отдельных элементов между собой такова, что существует поток самоиндукции, сцепленный только с намагничивающей обмоткой в каждом нечетном (четном) элементе, основной поток взаимоиндукции, сцепленный с намагничивающей и измерительной обмотками в каждом нечетном (четном) элементе, и поток взаимоиндукции, охватывающий все обмотки сердечника и проходящий через все его элементы.Составитель Н.ВовчукТехред М.Пароцай Корректор, В. Синицкая Редактор М.Циткина Заказ 5039/38 Тираж 897 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 На фиг. 1 схематически изображен заявляемый магнитоупругий датчик усилий, на фиг. 2 - кривые зависимости выходных сигналов, снимаемых только с измерительной, только с до. полнительной обмоток и с обеих обмо. ток, включенных последовательно, от величины измеряемого усилия.Магнитоупругий датчик усилия (фиг. 1) состоит из трехэлементного сердечника 1, крайние (нечетные) элементы которого содержат намагничивающие 2 и 3 и измерительные 4 и 5 обмотки, плоскости которых взаимно перпендикулярны и ориентированы под углом 45 к направлению измеряемого усилия, а также из дополнительной обмотки 6, располагаемой в среднем (четном) элементе сердечника преимущественно в плоскости, параллельной плоскостям измерительных обмоток 4 и 5При подключении намагничивающей обмотки датчика к источнику переменного тока и при разомкнутых измерительной и дополнительной обмотках в магнитопроводе появляется магнитный поток, сцепленный частично только с обмоткой намагничивания (поток самоиндукции), частично с обмоткой намагничивания и измерительной (ос-, 1.новной поток взаимоиндукции) и 173209 4сцепленный со всеми обмотками дат-"чика.При действии измеряемого усилияна торцовую часть поверхности сердечника магнитопровода происходит деформация магнитного потока. Потокосцепления измерительной и дополнительной обмоток изменяются таким образом, что их выходные характеристи ки обратны друг другу.Суммарный сигнал, снимаемый с измерительной и дополнительной обмоток, включенных последовательно,является линейной функцией измеряе мого усилия.На фиг. 2 кривая 1 представляетсобой зависимость сигнала, снимаемого с измерительной обмотки датчика, от измеряемого усилия, кривая 2 - 20 зависимость сигнала, снимаемого сдополнительной обмотки датчика, отизмеренного усилия, кривая 3 - зависимость сигнала, снимаемого с измерительной и дополнительной обмо ток при последовательном их включении.Заявляемый магнитоупругий датчюусилий по сравнению с прототипомобеспечивает снижение потребляемоймощности на 30-503 и повышение точности характеристики и абсолютнойчувствительности примерно вдвое,