Датчик линейного перемещения

(59 012 5 22 ф с ТЕНИЯ1 покичра ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И.ОТК ПИСАНИЕ ИЗО ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1, Авторское свидетельство СССР9 172655, кл. 6 08 С 9/04, 1962.2. Авторское свидетельство СССРВ 156872, кл, 6 08 С 9/04, 1960.(54 (57) ДАТЧИК ЛИНЕЙНОГО ПЕРЕМЕщЕНИЯ; содержащий два параллельно расположенных .магнитопровода, соединенных по концам основными магнитопроводящими перемычками, на которых рас положены секции обмотки возбуждения,два основных стержня; на которых расложены секции распределенной обмотподмагничивания, и якорь, о т л ма ю щ и й с я тем, что с целью сширения диапазона измерения и повышения точности датчика, в него введены два дополнительных стержня с перемычками, острые стержни соединены одним из торцов с внутренней стороны соответствующего параллельно расположенного магнитопровода и смещены один относительно другого, каждый дополнительный стержень расположен над соответствующим основным стерж" . нем и связан с ним дополнительной магнитопроводящей перемычкой, между основными и дополнительными стержнями перпендикулярно к ним расположен якорь.Изобретение относится к системам автоматического контроля и преобразования перемещений, а именно к датчикам линейного перемещения.Известен двухтактный дифференциальный датчик линейных перемещений, 5 содержащий магнитную систему, состоящую иэ двух параллельно расположенных Ш-образных сердечников с обмотками возбуждения, в пазах средних стержней сердечников 10 Недостатком этого датчика является небольшой диапазон измеряемых линейных перемещений и нелинейность выходной характеристики, зависящие от площади перекрытия стержня и якоря, которая в данном датчике невели- ка,поскольку ограничена габаритными размерами последних.Наиболее близким по своему техническому решению к предлагаемому изобретению является датчик линейного перемещения, содержащий замкнутый магнитопровод и два параллельно расположенных стержня, соединенных по концам магнитопроводящими перемычками, а внутренние стержни направлены встречно и параллельно боковым сторонам магнитопровода. На стержнях размещены обмотки возбуждения, которые соединены согласно, а на пере мычках магнитопровода размещены секции обмотки подмагничивания, включен- . ные встречно.В пазу между элементами установлен якорь с возможностью перемещения в плоскости, параллельной плоскости продольного сечения магнитопровода2 . Недостатком этого датчика является небольшой диапазон измеряемых линейных перемещений и нелинейность выходной характеристики, так как площадь перекрытия стержня якорем невелика, а величина рабочего воздушного зазора между якорем и магнитопроводом большая и нестабильная в процессе работы.45 Также нестабильно и число витков обмотки, создающих магнитный поток.Цель, изобретения - расширение диапазона измеряемых линейных пере.мещений при одновременной линеари эации выходной характеристики,.а следовательно, и повышение точности датчика.Поставленная цель, достигается тем, что в датчик линейного перемещения, содержащий два параллельно расположенных магнитопровода, соединенных по концам основными магнитопроводящими перемычками, на которых расположены секции обмотки возбуждения, два основных стержня, на которых расположены секции распределенной обмотки подмагничивания, и якорь, введены два дополнительных стержня с перемычками, основные стержни соединены одним из торцов с внутренней 65 стороной соответствующего параллельно расположенного магнитопровода и смещены один относительно другого, каждый дополнительный стержень расположен над соответствующим основным стержнем и связан с ним дополнительной магнитопроводящей перемычкой, между основными и дополнительными стержнями перпендикулярно .к ним расположен якорь.На фиг.1 показан датчик, общий вид; на фиг.2 - схема соединения обмоток датчика и распределение магнитных потоков.Датчик линейного перемещения содер. жит два параллельно расположенных магнитопровода 1 и 2,соединенных по концам перемычками 3 и 4, два основных стержня 5 и б, два дополнитель ных стержня 7 и 8 с перемычками 9 и 10, секции 11 и 12, обмотки возбуждения секции 13 и 14,обмотки подмагничивания и якорь 15. Магнитопроводы 1 и 2 с перемычками 3 и 4 образуют общий замкнутый магнитопровод 16.Датчик линейного перемещения работает следующим образом.При подаче напряжения переменного тока на секции 11 и 12 обмотки возбуждения каждая иэ них создает в общем магнитопроводе 16 магнитный поток. Так как секции 11 и 12 обмотки возбуждения включены последовательно согласно, то общий магнитный поток ф б фиг.2 ) замыкается по магнитопроводам 1 и 2 перемычками 3 и 4. раПри подаче постоянного напряжения на обмотку подмагничивания секция 14 или 13) этой обмотки создает постоянный магнитный поток, Ф или Ф 2 ) , который замыкается через стержень б или 5), воздушный зазор др, магнитопровод 16. В магнитопро- воде 16 магнитный поток ф 1 или, Ф 2 разделяется на две части, одна из которых замыкается через перемычку 4,другая - через перемычку 3. В перемычке 4 магнитный поток Фп 1 направлен согласно с Магнитным потоком ф а магнитный поток Ф 2 - встречно Ф б., а между собой эти потоки направлены встречно. В перемычке 3 магнитный поток Фп, направлен встречфраб ф 2 согласно с ф а между собой эти потоки направлены встречно. Такое распределение магнитных потоков фи Ф достигается эа счет последовательно-встречного включения секции 14 и 13 обмотки подмагничивания. Магнитные потоки Фп 1 и Ф 2 изменяют магнитную проницаемость всего магнитопровода 16,т,е. его магнитное сопротивление Я для магнитного потока Ф б., что ведет к изменению тока в секции 11 и 12 обмотки возбуждения, а следовательно, и в сопротивлении нагрузки, подключенном к этойобмоткеВ датчике при перемещении контролируемого объекта якорь 15 движетсявдоль основных стержней 5 и б и вдольдополнительных стержней 7 и 8, Притаком движении вЕличина рабочеговоздушного зазора д остается постоРянной, следовательно, остается посто-янным и магнитное сопротивление этогозазора Яр. Магнитное сопротивление )Овсего магнитопровода 16 йм много меньше магнитного сопротивления воздушного потока Й и его величиной можно. пренебречь, т.е. прив мак к .в а15Также остается йостоянным удельноечисло витков Фуд,и ток в обмоткеподмагничивания Э . Если обозначитьчерез3% ур,Р +Р,. 20то ф = К.Отсюда видно, что изменение маг, нитного потока Ф зависит от изменения положения якоря 15 относительностержней 5-8. При среднем положенииякоря 15 Хв )магнитные потоки Ф .,и Фв перемычках 3 и 4 равны поп 2величине и направлены встречно другдругу, т.е. компенсируют друг друга,а следовательно, не влияют.на магнитное сопротивление всего магнитопро вода йм и ток в нагрузке,При йеремещении якоря 15 влево иливправо относительно среднего положения Х . вслед эа линейным перемещением контролируемогообъекта на расстояние д Х .нарушается равенство маг- .нитных потоков Ф 1 и Фп 2 в перемычп 1ках 3 и 4, что ведет к изменению магнитной проницаемости магнитопровода 4016, и следовательно, к изменению токав сопротивлении нагрузки, по которомусудят о величине линейного перемещения контролируемого объекта.При этом, если при перемещенииякоря 15 произошло увеличение длинычасти стержня б или 5), создающего магнитный поток Фд или фп 21, тоизменение этого потока будет равноф, . или Ьфп 2) = К (,ХсрфДХ).Если произошло уменьшение длинычасти стержня б или 5) то изменение магнитного потока Фп 1(или дфп 2)К (Хср; дХ). Поскольку магнитные:потоки Фи ф в перемычках 3 и 4п 1направленй встречно, что суммарныймагнитный поток будет равен,Ф = дф- дфп 2 = К Хср+дХ)КХ ср дХ) = 2 КДХПи этом изменение тока в сопротивлении нагрузки будет пропорционально изменению потока д Ф.При перемещении якоря 15 на рас-,стояние д Х = Хср , т.е. в одно изкрайних положений, изменение магнитного потока Аф будет, максимальным иравнымДф = 2 КХвах срПри этом изменение тока в нагруэ"ке тоже будет максимальным.Линейное перемещение контролируе-,мого объекта определяется величинойтока, наводимого в сопротивлении нагрузки, которая зависит только от взаимного расположения якоря 15 относительно стержней 5 и б, т.е. от длины части стержней 6 ,или 5) создаю-щей магнитный поток Фп 1 или Фп 2).Выполнение стержйей 5 и б, раэйесенными в направлении, перпендикулярнямбоковым сторонам магнитопровода 16,установка над стержнями 5 и б дополнительных стержней 7 и 8, замкнутых смагнитопроводом 16 со стороны соединения с стержнями 5 и 6, и установкаякоря 15 между стержнями с воэможностью перемещения вдоль них в совокупности с распределением секций 13и 14 обмотки подмагничивания подлине каждого стержня 5 и б, и размещение секции обмотки возбуждения наперемычках 3 и 4 магнитопровода 16позволяет расширить диапазон измеряемых линейных перемещений при одно"временной минеаризации выходной характеристики.1013760 3000/48 Тираж 641. Подп ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и .открытий 113035, Москва, Ж; Рауюская наб., д, а сное ал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 Составитель Е.БударннаРедактор Т.Киселева ТехредЛ, Пекарь КорректорЕ.Роев