Датчик перемещений

Союз Советскик Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 020479 (21) 2746737/25-28с присоединением заявки йо(51 М К 3 01 В 7/00//Н 02 К 24/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и электротехнике и может быть использовано .в угловых и линейных датчиках перемещений типа индуктосин или индуктор,применяемых, например, для измеренияперемещений подвижных узлов станков,машин и приборов.Известны датчики перемещений типаиндуктосин, содержащие однослойныесекционированные синусно-косинусныеобмотки, состоящие из одинаковых, чередующихся между собой секций обеихобмоток.Однако в таких датчиках воэника сет погрешность, обусловленная на- .личием низших гармоник, кратных шагурасположенных секции синусной и косинусной обмоток.Известны датчики с многослойными 20синусно-кооинусными обмотками, позволяющие уменьшить влияние низких гармоник Г 13,Недостатком многослойных обмотокявляется сложность их изготовления,более низкая, чем в однослойных обмотках, точность расположения проводников и сохранение паразитных низшихгармоник поля, хотя и ослабленных поамплитуде. 30 Наиболее близким техническим решением к изобретению является датчикперемещений, содержащий два относительно. подвижных элемента, на одном.из которых размещена непрерывная обмотка, выполненная в виде шкалы сшагом Т, а на другом - состоящиеиэ Ч-образных секций и пространственно смещенные между собой на Т/4синусная и косинусная обмотки. Расстояния между последними секциями.как синусной,так и косинусной обмоток выполнены равными ЗТ/2 2.Недостатком известного датчикапри указанном выполнении синуснокосинусных обмоток является погрешность от влияния низших пространственных гармоник, которые являютсяследствием дефектов изготовлениянепрерывной обмотали, обусловленныхслучайным отклонением положения проводников или их ширины, а такжеразрывом магнитопровода стальныхоснований в местах стыка элементовшкалы линейного датчика и др.Цель изобретения - уменьшение,погрешности датчика от влияния низших пространственных гармоник,Поставленная цель достигается темчто в датчике расстояния между секциями как синусной, так и косинусной обмоток выполнены равными Т/2.На чертеже представлен один извариантов датчика перемещений влинейном исполнении.Датчик переМещений содержит непрерывную обмотку 1,расположенную на одном из подвижных элементов датчика,а также синусную и косинусную обмотки2 и 3, расположенные на другом элементе датчика. Секции непрерывнойобмотки 1 размещены с шагом Т, секции как синусной 2, так и косинусной 3 обмоток размещены на расстоянииодна от другой, равной т/2, а соседние секции двух различных обмоток 2и 3 размещены на расстояниях, равныхТ/4. Аналогично может быть выполнендатчик и в круговом исполнении,Датчик работает следующим образом.К синусной и косинусной обмоткам,2 и 3 датчика подводятся напряжениясинусоидального тока одинаковой частоты и амплитуды, смещенные по фазена 90 ь . При взаимном перемещении непрерывной обмотки 1 шкалы относительно синусной и косинусной обмоток 2и 3, в обмотке 1 наводится ЭДС, амплитуда и фаза которой зависят от перемещения х, Амплитуда изменяется посчнусоидальному закону, а фаза - линейно-периодически, что обусловленосоответствующим изменением взаимнойиндуктивности между указанными обмотками,В датчике перемещений при указанном выполнении синусно-косинусной обмоток 2 и 3, взаимная индуктивностьМ синусной обмотки 2 и одного из12проводников обмотки 1 при его перемещении в пределах длины обмотки 2(без учета краевого эффекта для линейного варианта исполнения датчика) может быть представлена формулойМ = ЖА з 1 п - х (1)Ф 21 л и Т фГдЕ Й Сг 50Эю -5 ои-ой гармоники взаимоиндукции,"1 Д:Т - шаг непрерывной обмотки датчика;а - ширина проводников обмоткиа - ширина проводников обмоток2 И 31 с - расстояние между соседнимипроводниками в секциях синусно-косинусных обмоток;х - перемещение;с = конструктивный коэффициент, 5не зависящий от параметрова а и с;Взаимная индуктивность М тогоЬже проводника обмотки 1 и косинусной,обмотки 3 датчика определяется формуц йЕ4,к (-1)Ф со 5 о х . (2)1 Ъ 55 .ТВо взаимных индуктивностях Мл иМ , как видно из формул (1) и (2),15 отсутствуют низшие, по отношению к "гармонике с шагомТ, пространствен -ные гармоники,Из высших пространственных гармоник, влияющих на точность датчика иприсутствующих в выражениях (1) и(2) для М, и М, , третья может1быть устранена путем выбора а 1 = Т/3,а пятая - ослаблена соответствующимнаклоном проводников обмоток 2 и 3и ВыбОрОм Ср близким к Т/5,Благодаря предлагаемому исполнерю синусной и косинусной обмотокдатчика уменьшается его погрешностьот влияния низших пространственныхгармоник, т.е. повышается точностьпреобразования перемещений.Формула изобретенияДатчик перемещений, содержащий35 два относительно подвижных элемента,на одном из которых размещена непрерывная обмотка, выполненная в виде шкалы с шагом Т, а на другом -состоящие из Ч-образных секций и4 О пространственно смещенные между собойна Т/4 синусная и косинусная обмотки,отличающийся тем, что, сцелью уменьшения погрешности датчика от влияния низших пространственных гармоник, расстояния между сек 45 циями как синусной, так и косинусной обмоток выполнены равными Т/2.Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Патент США Р 3441888, кл. 33650 123, 1969,2, Патент США Р 3064218, кл, 336129, 1962 (прототип).848985 Составитель С.СкрыпникТехред С,Мигунова р В,Бутяг н судам филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Редактор О.ЧерничеЗаказ 6075/52 ВНИИПИ по 13035, МоТираж 642 ственного обретений -35, Рауш Подпкомитета СССРи открытийкая наб., д, 4/