Датчик угловых перемещений

(5)5 6 0 3 Г АВТОР У СВИДЕТ В кий институт окруновво СССР, 1984. ЕМЕЩЕНИЙ к измерительния - повышеещений датчика ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО(54) ДАТЧИК УГЛОВЫХ ПЕ (57) Изобретение относитс ной технике, Цель изобрет ние точности угловых перем 175846 А за счет уменьшения остаточного напряжения на его измерительных обмотках, Датчик содержит неподвижный Ш-образный магнитопровод с расположенными на нем обмоткой 4 возбуждения и измерительной обмоткой 5 и симметричный безобмоточный ротор 2, Крайние стержни 3 выполнены различными по высоте, благодаря чему изменяются зазоры между каждым из стержней и ротором 2 датчика, что позволяет уменьшить величину остаточного напряжения на катушках измерительной обмотки 5 при отсутствии ротора. 1 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано з системах автоматического регулирования и управления для преобразования угловой информации в электрический сигнал,Известны датчики угловых перемещений, содержащие симметричный Ш-образный мдгнитаправод статора с расположенными на нем обмотками возбуждения и измерительной и симметричный безабмоточный ротор,Датчики такого типа отл чаются простотой конструкции и имеют высокие массо- габаритные показатели. Отсутствие обмоток на роторе обеспечивает повышенную надежность датчика, поскаль(у исключается необходимость применения токоподводящих устройств,Однако такие да 1 чики характеризуются недостаточной чувствительностью из-за наличия остаточного напряжения и пониженной точностью, обусловленной узким линейным участком выходной характеристики и электромагнитным моментом (моментом взаимодействия между подвижной и неподвижной частями датчика), оказывающим дестабилизирующее действие на рдботу датчика и всей системы в целом.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является датчик угловых перемещений, содержащий статор, выполненный в виде Ш-образного мдгнитопровода, у которого средний стержень превышает по ширине крайние стержни, обмотки возбуждения и измерительную, размещенные соответственно на среднем и крайних стержнях стдторд, и установленный с воздушным зазором симметрично относительно стержней статора безобмоточный ротор.Для повышения точности известного датчика путем уменьшения влияния боковых потоков рассеяния в магнитной цепи средний стержень превышает по высоте крайние стержни на величину2 оа ао где Ь - расчетная величина воздушного зазора. численно равная среднему значению зазора между средним и крайними стержнями мдгнитопровода статора и ротором;а и ао - ширина крайних и среднего стержней магнитопровода статора соответственно. При этом повышается линейность исимметричность выходной характеристикидатчика и уменьшается дестабилизирующеедействие электромагнитного момента, что5 обеспечивает повышение точности.Однако в известной конструкции датчика перемещений наблюдается недостаточная чувствительность вследствие наличиязначительной величины остаточного напрд 10 жения.Цель изобретения - повышение чувствительности датчика.Поставленная цель достигается тем, чтокрайние стержни Ш-образного магнитопровода выполнены разными по высоте. приэтом эта разница высот пропорциональнаразнице иидуктивностей крайних катушек исоответствует минимальному фдзовомусдвигу между напряжениями катушек крайних стержней Ш-образного магнитопроводэпри отсутствии ротора,На чертеже представлена одна из возможных конструкций предлагаемого датчика,Датчик содержит статор 1 и ротор 2.Статор выполнен из симметричного относительно нейтральной оси О-О Ш-образногомагнитопровода 3, на среднем стержне которого расположена обмотка 4 возбуждед 0 ния. На крайних стержнях расположенаизмерительная обмотка 5, представляющаясобой встречное включение катушек крайних стержней.Высота крайних стержней Ш-образногомагнитоправода на 2 п 1 + е и 2 гп-е меньше посравненик с высотой среднего стержня,причем е меньше тп, пропорционально разнице индуктивностей крайних катушек и соответствует минимальному фазовому сдвигу40 между напряжениями катушек крайнихстержней при отсутствии ротора.Предлагаемый датчик работает следующим образом.При подаче напряжения на обмотку 4возбуждения возникает магнитный поток,наводящий ЭДС в катушках крайних стержнелг измерительной обмотки 5.При симметричном относительно оси ОО положении ротора в катушках крайнихстержней в случае идеальной симметриидатчика наводятся равные по величинеЭДС, фазы которых противоположны засчет встречного включения катушек крайнихстержней,На практике магнитная система отличается от идеальной по симметрии.Несимметрия датчика может быть геометрической, электрической или магнитной,связанной с погрешностями при изготовлении датчика, которые усиливаются при вы1758416 тушек крайних стержней при отсутствии ро тора.Для предлагаемой конструкции занижение высоты крайних стержней производится путем дозированного уменьшения высоты стержней до получения минимального фазового сдвига между напряжениями катушек крайних стержней на основании данных по индуктивностям крайних катушек.Это осуществляется, например, с помощью дозированного лазерного облучения крайних стержней Ш-образного магнитопровода. Составитель Г.ШахтеринаТехред М.Моргентал Корректор Н.Тупица Редактор М.Петрова Заказ 2989 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 полнении датчика в миниатюрных габаритах.Для датчиков рассматриваемого типа . несимметрия датчика на 75 - 900 определяется несимметрией статорэ. 5При симметричном относительно оси ОО положении ротора наличие симметрии датчика приводит к появлению остаточного напряжения.Различие выходных напряжений край них катушек по амплитуде устраняется за счет смещения ротора датчика от нулевого положения, соответствующего геометрической нейтрали.Различие выходных напряжений край них катушек по фаэовому сдвигу в предлагаемой конструкции в отличие от известной также устраняется. Это осуществляется за счет выполнения крайних стержней Ш-образного магнитопровода различными по вы соте,Для изображенной нэ чертеже конструкции крайние стержни выполняются на 2 т+ е и 2 гп - е меньше по высоте относительно высоты среднего стержня, где е меньше гп, а величина е пропорциональна разнице индуктивностей крайних катуше и соответствует минимальному фазовому сдвигу между напряжениями каФормула изобретения Датчик угловых перемещений, содержащий неподвижный Ш-образный магнитопровод, размещенные нэ его среднем стержне обмотку возбуждения, а на крайних стержнях - . катушки измерительной обмотки, соединенные встречно-последовательно, и ротор, выполненный в виде ферромагнитной пластины, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения чувствительности за счет уменьшения остаточного напряжения, крайние стержни Ш-образного магнитопровода выполнены разными по высоте.