Преобразователь механических величин в дискретный сигнал

Союз СоветсиннСоциалистическихРеспублик ОЛ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕИЛЬСТВУ и 926541(22) Заявлено 29. 05. 80 (21) 2931779/25-28с присоелинениен заявки М(51) М. Кл. С О 1 1. 1/12 С 01 В 7/24 1 веуднрстеанный кеннтет СССР не делан нзабрвтеннВ н еткрытнй(72) Авторы изобретения Ульяновский политехнический институт(7) Заявитель 54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МЕХАНИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН В ДИСКРЕТНЫЙ СИГНАЛ Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения механических величин, преимущественно усилий, которые основаны на использовании для измерений магнитоупругих эффектов.Известен преобразователь для измерения механических величин, содержащий замкнутый магнитопровод из ферромагнитного материала, возбуждающую и измерительную обмотки, охватыва 1 О ющие магнитопровод, и передаточный механизм усилий на магнитопровод в виде двух шарнирно связанных плит 11Известный преобразователь осущест 15 вляет преобразование силы в аналоговый сигнал, что не позволяет его сопрягать с ЦВМ без вспомогательного преобразования сигнала в дискретную формуе20Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является преобразователь механических величин в дискретный сигнал, содержащий кор 2Г 4пус, установленный в нем магнитопровод тороидальной формы, выполненныйиз расположенных коаксиально с зазором нескольких колец. Кольца изготовлены из ферромагнитного материала спрямоугольной петлей гистерезиса.Магнитопровод охватывают возбуждающая и измерительная обмотки, С каждым кольцом магнитопровода упругимизвеньями связан кулачковый передаточный механизм, установленный в корпусе. Преобразователь обеспечивает преобразование такой механической величины, как угол поворота, в числоэлектрических импульсов 121.Однако преобразователь не обеспечивает преобразования усилий в числоимпульсный выходной сигнал, т.е. необеспечивает измерения усилий.Цель изобретения - обеспечение измерения усилий,Указанная цель достигается тем,что в преобразователе механическихвеличин в дискретный сигнал, содер 926541жащем корпус, магнитопровод тороидальной формы, выполненный из расположенных коаксиально с зазором колец з ферромагнитного материала с прямоугольной петлей гистерезиса возбуждающую и измерительную обмотки, выхватывающие магнитопровод, и передаточный механизм, связанный с магитопроводом, передаточный механизм выполнен в виде закрепленной непод вижно на корпусе, втулки с разрезами по образующим и коническим отверстием, на наружной поверхности которой установлено меньшее кольцо магнитопровода, конического толкателя, раз мещенного в отверстии втулки, и колец из диэлектрика, закрепленных между кольцами магнитопровода.Кольца магнитопровода выполнены разной толщины. 20При таком выполнении преобразователя усилие. через толкатель и втулку передается на магнитопровод. Его коль ца образуют единое целое и совместно воспринимают это усилие, чем и обес печивается измерение.Кольца магнитопровда при их выполнении разной толщины оказываются в различном напряженном состоянии, благодаря чему появляется возможность З 0 подбором толщины колец изменять характеристику преобразования.На чертеже изображен преобразователь механических величин в.дискретный сигнал. поперечный разрез.35УПреобразователь содержит магнитопровод тороидальной формы преобразователя, который выполнен из расположенных коаксиально с зазором нескольких ферромагнитныхколец 1 (в общем случае различной толщины)". Кольца 1 изготовлены из ферромагнитного материала с прямоугольной петлей гистерезиса, например пермаллоя 65 НП, Магнитопровод охватываютвозбуждающая и измерительная электрические обмотки 2 и 3. С магнитопроводом связан передаточный механизм, выполненный в виде втулки 4 с разрезами по образующей и коническим отверстием ко нического толкателя 5 и колец 6 из диэлектрика. Втулка 4 закреплена неподвижно на корпусе 7, толкатель 5 размещен в отверстии втулки 4, а кольца 6 закреплены между кольцами 1 маг нитопровода. На наружной поверхности втулки 4 установлено меньшее кольцо 8 магнитопровода. Преобразователь работает следующймобразом,При питании возбуждающей обмотки2 синусоидальным током напряженностьвозникающего в кольцах 1 магнитногополя является обратно пропорциональной их среднему радиусу. По этой причине материал той части ферромагнитных колец 1, где напряженность. магнитного поля меньше, чем коэрцитивнаясила, перемагничивается по частномуциклу на плоской части петли гистерезиса. Эта часть колец практически неоказывает влияния на выходной сигнал,снимаемый с измерительной обмотки 3.Материал другой части колец 1,где напряженность магнитного полябольше, чем коэрцитивная сила, перемагничивается практически по полнойпетле гистерезиса. Каждое.из такихколец при перемагничивании по верти-кальным участкам петли гистерезисадает по одному разнополярному импульсу в каждый полупериод питающего тока,Поскольку ферромагнитные кольца 1имеют различный диаметр, то прохождение вертикального участка петли гистерезиса для каждого из колец 1 соответствует различающимся значениямсинусоидального питающего тока. Поэтому та часть колец 1, которая перемагничивается по полному циклу, вызы-.вает на измерительной обмотке следующие друг за другом электрические импульсы, При достаточно большой толщине колец 6 из диэлектрика эти импульсы не накладываются друг на друга,что обеспечивает их раздельный счет.При воздействии измеряемых усилийна толкатель 5 втулка,4, закрепленная на корпусе 7, расходится по разрезам и передает измеряемое усилиена кольца 8 и 6 магнитопровода. Поэтому в ферромагнитных кольцах 1 появляются механические напряжения, коорые приводят к изменению в них коЬрцитивной силы ферромагнитного материала. Эти изменения приводятк изменению числа ферромагнитных колец,перемагничивающихся по полной петлегистерезиса, а следовательно, к изменению числа электрических импульсовна измерительной обмотке 3 за одинпериод питающего тока. В результатеизмеряемое усилие оказывается преобразованным в изменение числа электрических импульсов на измерительнойобмоткеЭ,1. Преобразователь механических величин в дискретный сигнал, содержа" щий корпус, магнитопровод тороидальной формы, выполненный из расположенных коаксиально с зазором колец иэ 2 о ферромагнитного материала с прямоугольной петлей гистерезиса, возбуждающую и измерительную обмотки, ох" ватывающие магнитопровод, и передаточный механизм, связанный с магни- а Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Гинзбург В. Б. Иагнитоупругиедатчики. И., "Энергия", 1970, с. 44,рис. 19.2. Авторское свидетельство СССРК 800611, кл. 6 01 В 7/30, 1979 (пРототип) . ИИПИ Заказ 2972/36 Тираж 883 Подписное ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная фи 5 926541 6Подбором толщины ферромагнитных топроводом;. о т л и ч а ю щ и й с я колец 1 можно перераспределять меха- тем, что, с целью обеспечения иэменические напряжения между ними и из" рения усилий, передаточный механизм менять характеристику преобразова- выполнен в виде закрепленной неподния в желаемую сторону. ю вижно на корпусе втулки с разрезамиИспользование предлагаемого пре- по образующим и коническим отверстиобразователя для измерения сил в ин" ем, на наружной поверхности которой формационно-измерительных и управля- установлено меньшее кольцо магнитоющих системах позволит существенно провода, конического толкателя, раэупростить связанные с ним устройства 0 мещбнного в отверстии втулки, и косопряжения с ЦВИ лец из диэлектрика, закрепленныхв зазоре между кольцами магнитопровода.формула изобретения 2. Преобразователь по и. 1, о т"15 л и ч а ю щ и й с я тем, что кольцамагнитопровода выполнены разной толщины.