Датчик нулевого положения

О П И С А Н И Е 397743ИЗОБРЕТЕН ИЯСоюз Советских Социалистицеских РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое от авт. свидетельства М Заявлено.Ч 11,1971 (679810/18-24)л. с 015708 епием заявки,присоед осудврстввннни ксмнтеСоввта Министров СССРво делам ивооретениви втнрытий Приорит 31 х 654. 47.2,3088.8 Опубликовано 17.1 Х,1973. Бол:етень .х 37Дата опубликования описашя 14.11.1974 Аторыизобре геш:я. В. Савельев, В. С. Родин, А. А. Мели арц Заявите ТЧИК НУЛЕВОГО ПОЛОЖЕНИЯ Предлагается конструкция датчика нулевого положения, предназначенного для гыра.ботки электрических сигналов, фиксирующих с высокой точностью положение двух соосцых независимо вращающихся валов, применяю щегося, например, в некоторых типах гидроцрвборов.Известны датчики нулевого положения с ем костными преобразователями, Недостатками таких датчиков являюгся большая величи- О ца Остаточного напряжения и чувствительность к запаздыванию по времени выходого сигнала.В ряде случаев кроме вращения залов в соосном положении, при котором измеряется 15 угловое положение, необходимо обеспечить возможность выхода одного вала из соосного положения в любом направлении на любой угол. Известные датчики с емкостными преобразователями це Обеспечивают этой зозхок ности.Целью изобретения является создание конструкции датчика нулевого положения, ооеспечивающей фиксацию исходного положения двух соосно вращающихся валов с точнсстью 25 (стаоильностью) не хуже 1 дуг. сек. за 15.ии и с чувствительностью (разрешающей способностью) датчика не хуже 0,2 дуг. сек, обеспечение возможности выхода одного вала из соосного положения в люоом направлении на ЗО 360". Выше приведе:цые параметры должны обеспечиваться прц относительной скорости вращения залов =30/сек, радпальном бое валов до 0,01 мм : начальной цссоосцостц валов до 0,1 мм,Поставленная цель достигается тем, что з предложеном датчге нулевого О,Ожеция обкладкп емксстного преобразогателя расположены на сферических поверхностях и включены по дифферецциальцой схеме последовательно с согласующими трансформаторамц, подстройкой и:дуктивности которых датчик настраиВа=тся ца рабочую частоту. С Рлю увеличения крутизны выходной характеристнки з схему включецы регулируемые пндуктцзности, компецс:руюшие паразитые емкостобкладок статора и соединенных с ними цепеи относительно корпуса (экрана). Дя сглаж - Вания пульсации Выходцого апрякенц Па. раллельно пле ам дпфферецццаль:ой схемы в:;лючецы сглаживающие емкост. Причем. з отличие от обычного вклочсцгя фильтра низкой частоты з цепь сигнала предлагаемое Включеие це ВызыВа "т ВременО. 0 запазды. вания выходного напряжения пр. зашеци; валов, на величину, большую, чем период питающего напряжения. Для оолее эффективного использования датчика ширина и шаг обкладок статора и ротора выбраны такци, что угол перекрытия пластин статора и ротораравен отношению величины зазора к минимальному радиусу обкладок (отступление от этой оптимальной величины перекрытия оокладок в ту или другую сторону приводит к значительному снижению крутизны выхолиой характеристики, вызывает ухудшение стабильности фиксации нулевого положения, т. е. существенно понижает точность датчика).На фиг. 1 показан датчик нулевого положения; на фиг. 2 - электрическая схема датчика.Датчик нулевого положения состоит из ротора 1, на рабочей концентрической сферической поверхности А которого имеются а обкладок 2, и статора 8, выполненного из изоляционного материала (например, керамики). На рабочей концентрической сферической по верхности Б статора имеются 2 п обклалок 4, выполненных из проводящего материала. Причем все нечетные обкладки соединены мел(лу собой в одну цепь (4), а четные - в другую (5). Обкладки ротора соелиняются с корпусом (экраном) датчика, а обкладки статора соединяются последовательно с согласующими трансформаторами б и 7, вторичные обмотки которых включены на вход выпрямительиых мостов 8 и 9, Выходы мостов подсоединены к выхолиым зажимам 10 и 11 датчика через два баластных сопротивления 12 и 13. Параллельно плечам емкостного преобразователя включены компенсирующие инлуктивности 14 и 15, а в плечи схемы (на выод мостов) включены сглаживающие емкости 1 б и 17,Датчик нулевого положения запитывается напряжением высокой частоты (клеммы 18 и 19). При вращении ротора датчика происходит изменение емкостей между обкладками 2 ротора и обкладками 5 статора, Причем если емкость между обкладками 2 и 4 уменьшается, то емкость между обкладками 2 и 5 увеличивается, и наоборот, В момент когда эти емкости равны, а, следовательно равны и напряжения на выходе мостов, на клеммах 10 и 11 датчика напряжение равно нулю. Это положение валов принято за исходное (нулевое),ри повороте любого вала происходит изменение величин емкостей между обкладками ротора и статора, что приводит к изменению 5 напряжения на выходе мостов и появлениюна клеммах 10 и П постоянного напряжения, величина которого зависит от угла, а полярность - от направления поворота. Это напряжение может быть подано, например, на 1 о усилитель-формирователь импульсов, что позволяет в момент прохождения вала через нулевое положение иметь на выходе усилителя импульс, который используется для точной фиксации положения двух соосно вращаю щихся валов.При этом обеспечиваются отсутствие зонынечувствительности выходной хараз(теристики датчика в нулевом положении, достаточная величина крутизны и стабильность нулевого 20 положения при люфтах.Преаиет изобретенияДатчик нулевого положения, содержащий 25 емкостной преобразователь угла с ротором,обкладки которого подключены к источнику входного напряжения, и статором с обклалками, трансформаторы, к первичным обмоткам (оторых подсоединены инду ктивности, вто- ЗО ричные обмотки трансформаторов включеныв первые диагонали вьппрямительных мостов, ко вторым диагоналям которых параллельно подключены конденсаторы и последовательно резисторы, отличающийся, тем, что, с целью З 5 повышения точности и надежности работыустройства, рабочие поверхности ротора и статора емкостного преобразователя выполнены концентрическими сферическими; причем нечетные обкладки статора соединены послело- фО вательно с первичной обмоткой первого трансформатора, четные обкладки статора соединены последовательно с первичной обмоткой второго трансформатора, а угол перекрытия обкладок равен отношению величины зазора 45 к их минимальному радиусу,397743 Составитель И, Загорбинина Техред Л. Грачева Редактор Л. Утехина г,оррсктор Л. Чуркина Тип. Харьк. фил. пред. Патент Заказ 744/2449 Изд. М 994 Тираж 755 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5