Преобразователь перемещений

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБР НИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет Государствениый комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Е. А. Артюхов и Г. Л. Геравкер 1) Заявитель 4) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНОГО ТОСИНА обой учасения иприемных О Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано,в частности для высокоточного измерения линейных перемещений. 5Известны индуктивные преобразователи перемещений, содержащие относительно подвижные сосредоточенную обмотку и ферромагнитный сердечник (11.Недостатком их являются ограничен О ная точность и относительно небольшой диапазон измеряемыхперемещений.Более совершенными в этом отношении являются преобразователи перемещений, выполненные в виде воздушного трансформатора (индуктосина), содержащего перемещающиеся одна относитель" но Другой группы распределенных обмоток.Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению явля-, ется преобразователь перемещений, выполненный в виде линейного индуктосина, содержащего относительно перемещающиеся линейку и головку и разме щенные на них, соответственно, обмотку возбуждения и приемные синусную и косинусную обмотки, В этом индуктосине с целью снижения влияния нестабильности воздушного зазора на пог 1решность индуктосина синусная и косинусная обмотки разбиты на секции, чередующиеся вдоль обмоточного пространства и включенные так, чтобы токцв любых частях соседних секций имелкпротивоположное направление (.2.Однако разрешающая способностьизвестного индуктосина ограниченатехнологическими воэможностями раэмещения большого числа витксв на единкце длины линейки или головки.Цель изобретения - повышение раз"решающей способности преобразователяиндуктосина.Поставленная цель достигается тем,что шаг с, обмотки возбуждения выполнен неравным шагу т приемных синусной и косинусной обмотки, а ширина 1:витка в пределах одного шага каждойиз обмоток выполнена одинаковой длявсех обмоток и выбрана иэ условиягэквв - - ф (1) тэкв=е к2Р, Р,гдето - ширина витка эквивалентнойобмотки;Г - длина равных между стков обмотки возбуждкакой-либо одной иэобмоток;число пар полюсов обмотки возбуждения, укладывающихся на участке длинойчисло пар полюсов одной из приемных обмоток, укладывающихся на таком же участке длиной5 целое число, равное наибольшему общему делителю чисел Р; ирК еНа Фиг. 1 изображен преобразователь (Оперемещений, общий вид; на фиг. 2схема выполнения его обмоток,Преобразователь перемещений, выполненный в виде ленточного индуктосина,содержит неподвижную линейку 1 и свя" 15эываемую с контролируемым объектомголовку 2. Головка и линейка разделены воздушным зазором. На линейке 1размещена обмотка 3 возбуждения, а наголовке 2 - приемные (синусная обмотка 4 и косинусная обмотка 5) . Виткивсех обмоток индуксина имеют формупрямоугольных зигзагов, длинные стороны которых ориентированы перпендикулярно направлению контролируемого перемещения.25 Расстояния между одноименными сторонами двух соседних витков, т,е. шагобмотки 3 возбуждения и шагприемных (синусной и косинусной) обмоток 4 и 5 выполнены неодинаковыми,а ширина С витков называемая минимальным полюсным расстоянием, выполнена у всех обмоток одинаковой.Преобразователь работает следующим 35образом.При перемещении головки 2 с обмотками 4 и 5 относительно линейки 1 сразмещенной на ней обмоткой 3 возбуждения, которая подключена к.источнику напряжения переменного тока, вприемных обмотках 4 и 5 будут индуктироваться, соответственно, напряженияОси О описываемые следующими уравне"ниями в функции времениО,дК,Ое соьсоС впЯ.1)4О= К, ОСО Яю 1 С О ЬЩгде О - выходное напряжение приемной синусной обмотки 4 (О -его амплитудное значение); ррО - выходное напряжение приемной-конусной обмотки 5 (О ",его амплитудное значение);Кр- коэффициент трансформациимежду обмоткой 3 возбуждения и приемными обмотками4 и 5;И к ЯИ - угловая частота напряженняпитания (несущая частота Ц2=2 ок - угловая частота напряженияогибающей (частотами огиба Юющей), зависящая от перемещения,Уравнения огибающих Оси О выходных напряжений О, и О, соответственнодля синусной и косинусной обмоток 4 65 и 5, могут быть записаны в функциивремени следующим образомк фана Зи 5 йи Уо Цткрк СО%Яили в функции перемещенияО Ьс О.,з; 2 виОкоа Оиа Соб 2 У -(Й)тгкегде 1, - величина перемещения головки2 относительно линейки 1;эв- эквивалентное полюсное расстояние (ширина витка эквивалентной обмотки),Эквивалентное полюсное расстояние 1,к,определяет собой такое продольное перемещение головки 2 относительно линейки 1, которое соответствует полному периоду изменения фазы огибающих выходных напряжений приемных обмоток 4 и 5 и определяется выражением (2).Обозначив через коэффициент Кэм электрического преобразования масштабаР, РКэм = -Кполучим иэ уравнения (2), чтоэ.э=;.Таким образом, коэффициент К йоказывает, какое число эквивалентных полюсных расстояний тукладывается на участке длиной 1 , а следовательно, какому числу периодов изменения огибающих О,и О.выходных напряжений индуктосина соответствует перемещение головки 2 на величину 1 относительно линейки 1.Чем меньше тэ индуктосина, тем выШе его точность и разрешающая способностьГэк, 121 . Очевидно, что уменьшение Гэкв может быть достигнуто увеличением коэффициента Км электрического преобразователя масштаба, т.е. увеличением числа пар полюсов Р, и Р на участке обмоточного пространства индуктосина длиной 6 . Однако увеличение числа пар полюсов на участке неизменной длины, т,е. уменьшение ширины Т витков обмоток нндуктосина, ограничено технологическими воэможностями изготовления таких обмоток. Это ограничение преодолевается в данном изобретении за счет того, что обмотки индуктосина выполнены более разряженными по сравнению с обмотками известного индуктосина.Разряженная обмотка отличается от обычной, выполняемой с шириной Т витка, равной половине шага , пропуском по крайней мере одного или двух витков, что позволяет увеличить ширину проводника, из которого выполняется обмотка. Если же принять ширину проводника обычной обмотки за предельную, то выполнение разряженной обмотки таким проводником при соответствующем уменьшении остальных размеров (шага обмотки) приводит к уменьшению Тэк,763670 а следовательно, к увеличению, точ.- ности индуктосина за счет большей разрешающей способности.Следует, однако, отметить, что увеличение ширины проводника, а следовательно, и ширинывитка ограничено условием (2), так как при увеличенииуменьшаются амплитуды огибающих 0 и О,и приГ=Т зти огибающие вйрождаются в прямые, т.е.эффект взаимодействия разреженных обмоток исчезает. формула изобретения Преобразователь линейного индуктосина, содержащего относительно пере-, мещающиеся линейку и головку и размещенные на них, соответственно, обмотку возбуждения и приемные синусную и косинусную обмотки, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности, шаг г, обмотки возбуждения выполнен неравным шагу с приемных синусной и косинусной обмоток, а ширина т витков в пределах одного шага каждой из обмоток выполнена одинаковой для всех обмоток и выбрана из условият., т, екэюсб-РУ1 где т,щ- шиРина витка эквивалентнойобмотки;длина равных между собойучастков обмотки возбужденияи какой-либо одной из приемО ных обмоток;р, - число пар полюсов обмоткивозбуждения, укладывающихсяна участке длиной 1 1р, - число пар полюсов одной иэприемных обмоток, укладываю 15щихся на таком же участкедлиной ;К - целое число, равное наибольшему общему делителю чиселР и Р .20 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Агейкан Д, И. и др. Датчик контроля и регулирования, "Машиностроение", 1965, с. 80.2. Патент США 9 2915722, 336-115,1957 (прототип). ВНИИПИ Заказ 6593/13Тираж 801 Подписное филиал ППП "Патент",г.ужгород,ул,Проектная,4