Преобразователь перемещений

П И С А Н И Е 767502ИЗОРЕТЕН ИЯ Союз Советски кСоцнапнстнческнаРеспублик к ьвтоеском свидиивств3) Приоритет - Опубликовано 30 53) УДК 531.4 .083(088.8) 09.80. Бюллетень3ия описания 05.10.80 лам взебрете твв ата опубликов(72) Автор изобретекия лтико Заявитель ЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИИ 54) ПР Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах для контроля геометрических параметров деталей, узлов и изделий, а также в тех случаях когда необходимо преобразование механических перемещений в электрический сигнал, например в следящих системах.Известны трансформаторные преобразователи перемещений с распределенными электромагнитными параметрами и пос. тояиной магнитной цепьв, имеющие магнитопровод броневого типа, на среднем стержне которого размещена сосредоточенная об- мотка возбуждения, а в рабочем зазоре расположена плоскаи распределенная вторичная обмотка, потокосцепление которой чаще всего линейно связано с перемещением ее витков относительно магнитной нейтра. ли воздушного зазора 11).Основным недостатком этих преобразователей является низкая крутизна преобразования даже в пределах одной партии, что. обусловлено отсутствием регулировочных элементов, которые позволяли бы компенсировать технологические погрешности и неоднородности свойств материала деталей,Наиболее близким к предлагаемому явпяется преобразователь перемещений, содержащий замкнутый магнитопровод броневого типа с укороченным средним срежнемрасширенный свободный конец которого об.Э разует с нижним основанием магиитопро.вода плоский воздушный зазор, размещенную на среднем стержне обмотку возбуж;дения, измерительную обмотку, выполненную в виде двух одинаковых по геометрическим размерам и числу витков петлеобраз 1 в иых секций, расположенных под углом другк другу, и пластину с регулировочным виитом, размещейную на основании магнито.провода, несущем средний стержень 12,Секиии измерительной обмотки соединены щуг с другом последовательно, а направ 1 ф ление витков в них встречно по отношениюк общему магнитному потоку, чем обеспечи:вается полное отсутствие ЭДС помехи отвихревых токов и материала магиитопровода.Недостатком известного преобразователя1 в.является низкая крутизна преобразованияпри измерении, малых перемещений,Цель изобретения - повышение крутизны преобразования при измерении малыхперемещений767502 3Указанная цель достигается тем, что одна из секций измерительной обмотки охватывает основание магнитопровода в областирабочего воздушного зазора по всей, егодлине, вторая секция выполнена неподвижной в виде двух с равным числом витковчастей, размещенных на магнитопроводевне рабочего зазора симметрично относи.тельно магнитной нейтрали основания н соединенных между собой последовательно исогласно, а с подвижной секцией последовательно и встречно.На чертеже представлен" предлагаемыйпреобразователь,Преобразователь содержит магйитопровод 1 броневого типа, средний стержень 2которого укорочен, а свободный конец егорасширен и образует с основанием 3 магнитопровода рабочий воздушный зазор, обмотку 4 возбуждения,размещенную насреднем стержне, измерительную обмотку ввиде двух секций, одна из которых - .неподвижная 5 и выполненная из двух частей с равным числом витков, размещена набоковых стенках магнитопровода, а подвижная 6 охватывает нижнее основание 3 магнитойровода в области рабочего воздушйогозазора по всей его длине, На основании 7магнитопровода, несущем средний стержень2, закреплена упругая пластина 8 срегули.ровочным винтом 9.Если преобразователь предназначен дляработы в диапазоне перемещений, меньшемдлины расширенного конца среднего стержня 2, то направление перемещения подвижной секции 6 измерительной обмотки составляет малый угол с продольной осьюсимметрии рабочего зазора. В том случае,когда диапазон измеряемых перемещенийбольше длины расширенного конца среднего стержня, секция 6 должна быть расположена так, чтобы направление ее перемещения составляло прямой угол с продольнойплоскостью симметрии магнитопровода, аплоскости витков этой секции были наклонены под небольшим углом к направлениюее перемещения.Преобразователь работает следующи мобразом,При подключении обмотки 4 возбуждения к источнику переменного напряжения (на чертеже не показан), в ней возникает ток, магнитный поток которого проходит по среднему стержню 2, разветвляется симметрично в несущем основании магнитопровода; проходит по боковым стейкам .и основанию 3 и замыкается через рабочий воз душный зазор на расширенный конец среднего стержня. Поскольку длина магнитного пути по воздуху и по стали одинакова, тб индукция в зазоре получается постоянной во всех точках, кроме краевой зоны по периферии расширенного конца среднего стержня, Градиент потока по оси Оу в основании 3 постоянен и инвертирует свой знак на 4магнитной нейтрали, которая лежит в плос;кости ХО 7.Переменный рабочий поток обмотки 4возбуждения вызывает в стали магнитопровода вихревые токи, что приводит к появлению, нерабочего магнитного потока, который циркулирует по замкнутой части магнитопровода и пронизывает измерительную обмотку, Поскольку неподвижная секция 5состоит из двух одинаковых частей, включенных согласно по отношению к общему1 в магнитному потоку, то ноток вихревыхтоков наводит в этой секции ЭДС помехи.Но этот же поток пронизывает и подвижную6 секцию, число витков в которой равночислу витков в неподвижной секции, а на правление намотки подвижной секции встреч 1 ф но по потоку помехи относительно направления намотки витков неподвижной секции,Поэтому ЗДС йаводки от потока вихревыхтоков в подвижной секции равна и встречнаЭДС наводки в неподвижной секции, и ЭДСнаводки на выходе вторичнойобмотки в;целом равна нулю. Вследствие того, чтопоток вихревых токов, пронизывающий подвижную секцию, не зависит от ее положения в зазоре, компенсация ЭДС помехи сохраняется во всем диапазоне измеряемых пе2 з ремещеннй. Рабочий магнитный поток не наводит ЭДС в неподвижной секции, так какобе ее части включены по отношению к этомупотоку встречно.Если центр симметрии секции 6 измеризотельной обмотки в исходном положении совпадает с центром основания 3 магнитопровода, то секция пронизывается одинаковымивстречно направленными частичными рабочими потоками, и ЗДС индукции в этойсекции и, следовательно, на выходе всейз обмотки равна нулю,Если подвижная секция 6 смещена поизмерительному направлению Х от исходного положения, то ЭДС, наводимая в еевитках, становится отличной от нуля, таккак секция пронизывается неодинаковыми49 встречно направленными частичными рабочимн потоками основания 3 магнитопровода.фаза этой ЗДС зависит от направления смещения секции, а амплитуда +ропорциональна проекции перемещения Х на ось ОУ.14 Е = ЕХсоэа.где К - коэффициент пропорциональности;и - угол между измерительным направлением и"йродольной осью симметрииоснования 3 магнитопроводаЯь Если секции смещена от исходного поло.жения настолько, что все ее витки пронизываются рабочим потоком одного направления, то ЭДС индукции Е и в этом случае линейно связана с перемещением Х благодаря постоянству градиента потока в основании 3 магнитопровода.Наличие множителя сов а в указаннойвыше формуле показывает, что изменяя угол а, можно изменять крутизну преобразования, что необходимо для компенсации технологических погрешностей изготовления.Таким образом, сохраняя все основные достоинства известных преобразователей - высокую линейность статической характерис тики и разрешающую способность (равное нулю значение ЭДС в исходном положении), , независимость фазы между током возбужде. иия и выходной ЭДС от положения вторичной обмотки в зазоре и наличие возможнос. ти раздельной регулировки фазы и крутизны для обеспечения функциональной взаимозаменяемости - предлагаемый преобразователь обладает существенно больШей крутизной преобразования за счет размеще ния в рабочем зазоре лишь одной подвиж.ной секции измерительной обмотки, число витков в которой может быть увеличено, и уменьшения угла между измерительным направлением и рабочим перемещением подвижной секции.Формула изобретенияПреобразователь перемещений, содержащий замкнутый магнитопровод броневого типа с укороченным средним стержнем, расширенный свободный конец которого образует с нижним основанием магнитопроводаплоский воздушный зазор, размещенную на.среднем "стержне обмотку возбуждения,измерительную обмотку, выполненную в виде двух секций, и пластину с регулировоч ным винтом, размещенную на основании магнитопровода, несущем средний стержень, отличаюи 4 ийся тем, что, с целью повышениякрутизны преобразования ари измерении щам;лых перемецений; одна из секций измеря.,.тельной обмотки охватывает основание маг4 в нитопровода в области рабочего воздушногозазора по всей его длине, вторая секция выполнена неподвижной в виде двух с равнымчислом вйтков частей, размещенных на маг.нйтопроводе вне рабочего зазора симметрично относительно магнитной нейтрали осно 1 вания и соединенных между собой последовательно и соглаСио, а с подвижной секцией последовательно и встречно,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Куликовский Л, Ф. и др. Трансформаторные функциональные преобразователи с профилированными вторичными контурами. М., Энергия, 1971, с. 4 - 42.2. Авторское свидетельство СССР хй310113, кл. б 01 О 5/20, 1971 (прототип).ректор Г. Регаетнписное 4/5ая, 4 Составитель Р: Старцевахина , Техред.К. Шуфрнч КорТираж 80 ПодКИПИ .Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытийЗ 5, Москва, Ж - 35, Раушска наб д.ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектн