Преобразователь перемещений в электрический сигнал

О П И С А Н И Е 1152142ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Реслублик(23) Приоритет143) Опубликовано 30.07.80. Бюллетень2845) Дата опубликования описания 30.07.80 51) М, Кл,з П 52 Государственный комите. И. Никоно 71) Заявитель йбышевский ордена Трудовогоавиационный институт им. акад,ного ЗнамениП. Королева Й(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛ Изобретение относится к устройствам автоматического контроля перемещений, а именно к преобразователям перемещений и электрический сигнал.Известен преобразователь линейных перемещений, содержащий П-образный магнитопровод, на основании которого расположена обмотка возбуждения, а на одном из стержней - распределенная измерительная обмотка, между стержнями П-образпо го магнитопровода расположен подвпжнып элемент 1.Недостаток этого преобразователя состоит в сравнительно низкой точности преобразования перемещений.15Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является преобразователь перемещений, содержащий ферромапштное основание, магнптопровод, выполненный в виде параллельных стержней, разделенных зазором, в котором перемещается зубчатая подвижная часть. На основании магнитопровода размещена обмотка возбуждения, а на внутренней поверхности одного из стержней - рабочая обмотка 21.Недостатками известного преобразователя являются следующие.Во-первых, это значительные поперечные габариты, определяемые высотой двух Зо стержней и рабочего зазора, причем увеличение рабочего зазора снижает нераьномерность распределения магнитного потока вдоль стержня, т. е, требования снижения поперечных габаритов и повышение качества преобразования взаимно противоречивы. Сюда же относится повышение продольных габаритов за счет наличия основания магнптопровода с обмоткой возбуждения.Бо-вторых, неизбежные для обмотки возбуждения потоки рассеяния наводят при приближении к ней подвижного элемента дополнительную ЭДС, что смещает положения максимальных и минимальных значений выходных сигналов. Это снижает точность преобразования.В-третьих, диапазон контроля известного преобразователя ограничен: по мере удаления подвижного элемента от основания происходит умсьшсппе общего магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения (ввиду уменьшения общего магнитного сопротивления преобразователя). Это приводит к уменьшеншо максимальных значений выходных сигналов, понижению отношения сигнал-помеха и, следовательно, ограничению диапазона контроля по достижении минимально заданного отношения спгнал-помеха. Вышеуказанное влияние обмотки возбуждения на смещение уровней выходныхсигналов также снижает отношение сигнал- помеха и диапазон контроля.В-четвертых, при нерабочих смещениях подвижной части в сторону обмотки возбуждения, например при внешних ударных воздействиях, происходит повреждение обмотки возбуждения и выход преобразователя из строя.В-пятых, внешнее электромагнитное поле, воздействуя на преобразователь в направлении, перпендикулярном плоскостям витков обмотки возбуждения, наводит в ней паразитную ЭДС, трансформируемую далее в рабочую обмотку. Это изменяет расчетный режим работы преобразователя, смещает уровни выходного сигнала, что также снижает фактическое отношение сигнал-помеха.Цель изобретения состоит в повышении точности и расширении диапазона преобра-зователя перемещений.Поставленная цель достигается за счет того, что в ферромагнитном основании преобразователя перемещений в электрический сигнал выполнены пазы, в которых расположены витки измерительной обмотки перпендикулярно направлению перемещения подвижного элемента.На фиг, 1 изображен предлагаемый преобразователь, продольный разрез; на фпг, 2 - то же, поперечный разрез; на фиг. 3 - разрез А - А на фиг. 2.Он содержит ферромагнитное основание 1, в пазах которого расположены пластины 2. На них нанесены рабочие витки измери тельной обмотки 3. Пластины 2 объединены перемычкой 4, на которой выполнены выводы обмотки 3. Преобразователь может содержать не одно, а несколько звеньев с соответствующими измерительными обмот О ками. Основание 1 соединено с обоймой 5, по которой перемещается подвижный элемент б. В его пазах укреплены экранные вставки 7, Для определенности число пластин 2 показано равным пяти, а число эк ранных вставок 7 равно четырем.Преобразователь работает следующим образом.При перемещениях подвижного элемента б вдоль торцов пластин 2 происходят по о очередные разрывы линий магнитных потоков, создаваемых рабочими витками измерительной обмотки 3 (при запитке ее выво-, дов переменным потоком) и распространяющихся как в участках тела основания 1, примыкающих к пластинам 2, так и в воздушных примыкающих участках. В результате соответствующим образом изменяется индуктивность обмотки 3, образуя периодические перепады индуктивности, которые 60 дискретизируются аналого-цифровым преобразователем, либо указанные перепады поступают непосредственно на счетное устройство.Поперечные габариты устройства определяются высотой основания и подвижной части. Общее снижение поперечных габаритов для практических конструкций оценивается не менее, чем в 1,5 - 2 раза. Устранение неравномерности распределения магнитного потока дает возможность повысить отношение сигнал-помеха для 8 - 10-разрядных преобразователей не менее, чем на несколько десятков процентов. В преобразователе стабилизированы уровни и форма выходных сигналов. Таким образом устранен разброс уровней выходных сигналов, соответствующих определенным положениям подвижной части, достигающий, например, в случае простейшей дискретизации периода выходной функции значений порядка 10/0 от шага квантования, Поскольку неравномерность распределения магнитного потока вдоль координаты перемещений устранена, увеличение диапазона контроля без учета других негативных факторов может производиться в неограниченное число раз, т. е. диапазон контроля не зависит от величин воздушных зазоров, сечений стержней, от материала стержня, Наконец, при внешних ударных воздействиях на предложенный преобразователь, поскольку рабочая обмотка защищена телом жесткого основания, выхода устройства из строя не происходит,Экономический эффект от использования предложенного технического решения обусловлен указанными выше его техническими преимуществами. Ф ор мул а изобретенияПреобразователь перемещений в электрический сигнал, содержащий ферромагнитное основание с измерительной обмоткой и подвижный элемент, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и и расширения диапазона преобразователя, в ферромагнитном основании выполнены пазы, в которых расположены витки измерительной обмотки перпендикулярно направлению перемещения подвижного элемента.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Зарипов М, Ф. Преобразователи с распределенными параметрами. Энергия, 19 б 9, с. б.2. Авторское свидетельство СССР Ко 330342, кл. б 01 Р 5/20, 1970 (прототип).. Тираж 810 Подписно СССР по делам изббретеннй н открытий Раушская наб., д. 4/5