Двухкоординатный преобразователь угловых перемещений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1)5 б ИЗОБРЕТЕНИ ПИ ИДЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСКОМ б 7 Г ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Куйбышевский авиационный институт им. акад. С. П. Королева(54) ДВУХКООРДИНАТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕШЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель - повышение точности двухкоординатного преобразователя угловых перемещений в условиях различных силовых воздействий по обеим измерительным координатам. Преобразователь содер жит полушаровой электропроводный элемент 3, установленный с возможностью поворота относител ьно двух координатных осей внутри полого корпуса 1, имеющего секторныи вырез для вывода наружу рукоятки 4, связывающей элемент 3 с объектом контроля. Элемент 3 опирается на пять скользящих опор, каждая из которых выполнена в виде взаимодействующих между собой сердечника и пружины, размещенных в пазах 6 и 7 корпуса 1. Расположенная в цептре опора имеет шаровой сердечник, а расположенные диаметрально противоположно по периферии плоской поверхности шарового элемента 3 сердечники 12 и 13 выполнены в виде четырех последовательно соединенных участков. Первый и третий из них выполнены коническими, а второй и четвертый - цилиндрическими. Пары диаметрально расположенных пружин 8 и 9 имеют различную жесткость, что позволяет обеспечивать одинаковые перемещения сердечников опор, выполняющих одновременно функции сердечников катушек 1 О индуктивности, образующих датчик положения элех 7 ента 3, при различных силовых воздействиях по каждой из измсрительных коопдинат. 2 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах управления перемещением подвижных объектов, например, в автомобилях, станках, летательных аппаратах.Целью изобретения является повышение точности преобразования двухкоординатного преобразователя в условиях различных силовых воздействий по обеим координатам при сохранении надежности функционирования благодаря созданию различных усилии пере 10 мещением сердечников в катушках индук тивности.На фиг. 1 схематично изображен двух- координатный преобразователь угловых перемещений; на фиг. 2 -- схема располо жения опор подвижного элемента преобразователя.П реобразователь угловых перемещений содержит разъемный полый диэлектрический корпус 1, имеющий секторный вырез 2 с углом у при вершине сектора. В полости корпуса 1 размещен с возможностью перемещения электропроводный пол ушаровой элемент 3 с радиусом Я, к которому прикреплена одним концом рукоятка 4 для связи с объектом контроля. Другой конец рукоятки расположен в секторном вырезе 2 корпуса 1. Полушаровой элемент 3 размешен на пяти скользящих опорах, каждая из которых выполнена в виде взаимодеиствующих между собой сердечниковпружин, установленных в соответствующих пазах в дне корпуса 1. Паз 5 расположен в центре симметрии полушарового элемента 4, а остальные пары пазов 6 и 7 расположены диаметрально противоположно 30 по его периферии. Пары диаметрально противоположно расположенных в этих па- ЗБ зах пружин 8 и 9 имеют различную жесткость. В парах пазов 6 и 7 соосно с ними установлены четыре идентичные катушки 10 индуктивности вихретокового датчика положения электропроводного шарового элемента 3, которые попарно соединены последовательно-встречно. Катушки 10 индуктивности установлены в этих пазах корпуса 1 на одинаковых расстояниях от плоской поверхности полушарового элемента 3 и имеют радиус Р и высоту т. Сердечник 11 цент ральной опоры выполнен шаровым. Сердечники 12 и 13 остальных опор выполняют одновременно функции сердечников катушек индуктивности и каждый из них образован четырьмя последовательно расположенными участками 14 - 17. Первый и третий участ ки 14 и 6 этих сердечников имеют коническую форму и длину 1 ,з)Яяпу+Я . Угол О конусности этих участков определяется в зависимости от предъявляемых;ребований к габаритам и чувствительности датчика и может быть выбран исходя из следующего выражения:агллб Второй и четвертый участки 15 и 17 сердечников опор имеют цилиндрическую форму с различающимися в два раза диаметрами. Диаметр А=ЕяпО участка 15 и его длина 1.г определяются требуемой угловой зоной нечувствительности у, преобразователя к угловым перемещениям из выражения 1 г) т+2 йду где 1(йсов 7. Диа метр с 14 участка 17 сердечников опор равен д 4= =21.зяпО, а его длина Е 4)А.П реобразователь работает следующим образом.В исходном состоянии рукоятка 4 занимает положение, пер пендикул ярное относ и- тельно плоскости установки катушек 10 индуктивности, При питании этих катушек напряжением высокой частоты наведенные от создаваемых магнитных полей вихревые токи, протекающие по поверхности участка 15 электропроводящих сердечников 12 и 13, равны, поскольку геометрические параметры этих участков 15, в центре которых установлены катушки 10 индуктивности, одинаковы. Нулевые и близкие к нулю напряжения на выходе преобразователя сохраняются в некотором диапазоне нечувствительности (+-у,) угловых перемещений рукоятки 4, связанной с объектом контроля, относительно ее исходного положения по любой из координат, поскольку длины участков 15 сердечников2 и 13 выполнены с учетом геометрических параметров катушек 10 индуктивностей, их расположения в корпусе 1 и величины заданного угла у, нечувствительности преобразователя к угловым перемещениям объекта контроля. При выборе длины 1.т+2 йд участков 15 сердечников 12 и 13 влияние их на катушки О индуктивности будет (согласно теории вихревых токов и экспериментальных данных) только при углах у)у При угловых перемещениях рукоятки 4 происходит поворот плоской диаметральной поверхности полушарового элемента 3 вокруг сердечника 11 центральной опоры, При этом сердечники 12 и 13 опор начинают перемещаться по соответствующим пазам, взаимодействуя с пружинами 8 и 9. Величина перемещения сердечников 12 и 13 определяется величиной управляющего усилия, действующего на рукоятку 4 по каждой из координат а и Р), и жесткостью соответствующих пружин 8 и 9. Это позволяет для одинаковых угловых перемещений рукоятки 4 создавать различные управляющие усилия. При угловых перемещениях у)уо значительное число магнитных силовых линий полей, создаваемых катушками 10 индуктивности, начинают пересекать поверхности участков 14 и 16 сердечников 12 и 13 опор. При этом на соединенные между собой пары катушек индуктивности сердечники опор влияют по-разному, поскольку в одну из катушек пары индуктивностей попадает участок 14 сердечников, а в другую ка1599647 Составитель Т. БычковаРедактор К. Крупкина Техред А. Кравчук Корректор О. КравцоваЗаказ 333 Типаж 506 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям нри ГКНТ СССР113035, Москва, Ж - 35, Раугиская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат сПатент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 5тушку пары индуктивностей попадает участок 16 этих сердечников.Так как участки 14 и 16 сердечников опор имеют различные диаметры, то возникает разностный сигнал на каждой паре катушек 8 и 9 индуктивности.При углах 7=у - поверхность полушарового элемента 3 может приблизиться к одной из катушек индуктивности на расстояние, при котором на ее поле, кроме поверхностей электропроводящих стержней, на- "О чинает влиять электропроводящая поверхность элемента 3. Чтобы влияние поверхности элемента 3 было на порядок меньше влияния сердечников, длины участков сердечников выбраны с учетом радиуса И элемента 3, радиуса Якатушек индуктивности и величины у ". Для повышения надежности преобразователя верхняя часть корпуса 1 может быть выполнена из любого материала, в том числе и металла, имеющего более высокую прочность. 20формула изобретенияДвухкоординатный преобразователь угловых перемещений, содержащий разъемный полый диэлектрический корпус, имеющий секторный вырез с углом у, размещенный в его полости с возможностью поворота электропроводный элемент, выполненный в виде части шара радиуса Я, прикрепленную к нему одним концом рукоятку для связи с объектом контроля, размещенную в секторном вырезе корпуса, и вихретоковый дат- ЗО чик положения электропроводного элемента,выполненный в виде четырех идентичных катушек индуктивности радиуса Я,установленных в корпусе на равных расстояниях от говерхности электропроводного элемента и попарно соединенных последовательно-встречно, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования в условиях различных силовых воздействий по обеим координатам при сохранении надежности функционирования, он снабжен пятью скользящими опорами для размегцения на них электропроводного элемента, который выполнен полушаровым, каждая опора выполнена в виде взаимодействующих между собой сердечника и пружины и размещена в одном из пазов, которые вь:полнены в корпусе так, что один из них расположен в центре симметрии полушария, а остальные - попарно диаметрально противоположно по периферии плоской поверхности полушария соосно с ссютветствующими катушками индуктивности, сердечник центральной опоры выполнен шаровым, а каждый из сердечников остальных опор, выполняющих одновременно функции сердечников катушек индуктивности, образован четырьм я посл едовател ьно расположен н ым и участками, первый и третий из которых имеют коническую форму и одинаковую дл ину Ь з)Йяпу+Я, второй и четвертый имеют цилиндрическую форму с различающимися в два раза диаметрами, а пары диаметрально противоположно расположенных пружин и м еют р азл ич ную ж ест кост ь.