Преобразователь угла поворота вала в код

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК С 08 С 9/ КОМИТЕТ СССР ТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙГОСУДАРСТВЕННЫ ПО ДЕЛАМ ИЗОБ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСНОМУ СВ о и др. Проектизмерения механиМашиностроение" 3. АвторскоеФ 580573, кл, С .тотип),(54)(57) ПРЕОБРАРОТА ВАЛА В КОД,тельство СССР9/04, 1977 (про% ВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОодержащий устано(71) Волгодонское производственнообъединение атомного энергетическмашиностроения "Атоммаш" им.Л.И.Бнева(56) 1. Осадчий Е.П.роваиие датчиков для ических величин. М.,1979, с, 236.2, Авторское свидетельство СССУ 765848, кл. С 08 С 9/04, 1980. ЯО 1088 46 ленные один против другого элементвозбуждения и считывающий элемент,между которыми размещен кодовый дискс кодовыми дорожками, образованнымипарами радиально смещенных вставокиз магнитрпроводящего материала,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения достоверности получаемой информации путем увеличенияотношения"сигнал/помеха в широкомдиапазоне частот сигнала возбужденияпреобразователя, кодовый диск выполнен из однородного электропроводящего материала с толщиной, по меньшеймере вдвое превышающий глубину проникновения тока на нижней частоте ра- Фбочего диапазона сигнала возбуждения,а между парами радиально смещенныхвставок из магнитопроводящего материала выполнены соединяющие их сквоз- Свные прорези.46 210880Изобретение относится к системам автоматического регулирования и контроля, а именно к электромагнитным трансформаторным преобразователям уг" лового положения вала в код, и может5 быть использовано для связи движущихся объектов с цифровым вычислительным устройством или пультом управления и индикации.,Известен кодовый датчик, содержащий зубчатый кодовый диск из диамагнитного материала и трансформатор, представляющий собой пару катушек, на" мотанных на П-образных сердечниках, расположенных по разные стороны зубчатого венца диска, но образующих единый магнитспровод, разделенный воздушным промежутком (зазором). Выступы (зубцы) кодового диска являются экранами, перемещающимися при вращении диска в указанном зазоре и изменяющими магнитное сопротивление единого магнитопровода, Тем самым модулируется выходной (импульсный или синусоидальный) сигнал датчика Г 1 1 25Недостатком данного датчика являет" ся невысокое отношение сигнал/помеха, обусловленное наличием принципиально необходимого для данного датчика значительного воздушного зазора. ЭтотЗО зазор, превышающий толщину расположенного в нем зубчатого венца диска, создает значительное магнитное сопротивление и уменьшает мощность выходного сигнала при передаче уровня логической( когда амплитуда выходы 13 1135 ного напряжения должна быть максимальной). Уменьшение толщины диска с целью увеличения уровня логической "1" не приводит к повышению отноше 40 ния сигнал/помеха, так как одновременно увеличивается сигнал помехи из-за худшего экранирования. Известен также магнитный преобра 45 зователь положения вала в код, содержащий кодовые барабаны, собранные из разрядных дисков, выполненных из немагнитного материала с ферромагнитными вставками из компаунда с ферри" товым наполнителем, и магнитные голов ки считывания, установленные с зазором относительно барабанов и выполненные в виде дифференциального индуктивного датчика с Н-образными сердечниками. Головки считывания снабжены устройством регулирования полезного сигнала в виде набора прокладок,. пакеты которых установлены между голов" ками считывания и корпусами кодовыи барабанов, и устройством регулировки сигнала помехи, выполненным в .виде набора компенсационных ферромагнитных и немагнитных шайб, установленных на торцах головок считывания 21,Данный преобразователь имеет сложную конструкцию и большую трудоемкость регулировки.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий закрепленные один относительно другого элемент возбуждения и считывающий элемент, между которыми размещен кодовый диск из, электроизоляционного материала с двусторонним металлизированным покрытием. Кодовые дорожки данного диска заполнены магнитопроводящим материалом, т.е. имеют магнитопроводящие вставки. П-образные сердечники элемента возбуждения и считывающего элемента, в обмотки которых подается сигнал опроса и с.которых соотвественно снимается выходной сигнал, взаимодействуют с парами смещенных одна дтносительно другой по радиусу диска кодовых дорожек, магнитопрово- дящие вставки размещены парами и имеют равную угловую протяженность Г 33 .Недостатком известного преобразователя является малая достоверность выдаваемой им информации, особеннона низких частотах сигнала опроса, вследствие слабого подавления сигнала помехи при передаче уровня логического "0" (когда амплитуда выход" ного сигнала должна быть минимальной), так как экранирующее действие осуществляется только двумя тонкими слоями металлизированного покрытия кодового диска, Остальная толщина диска заполнена изоляционным материалом, который для магнитного поля раравнозначен воздушному промежутку.Эффективность экранирующего действия металлизированного слоя определяется отношениемтолщины этого слоя к глубине проникновения тока на частотесигнала опроса ( сигнала возбуждения),Для низких частот сигнала возбуждения (опроса) глубина проникновениятока оказывается значительной, гораздо больше толщины слоев металлизированного покрытия, и экранирующее действие этих слоев становится недостаточным.3 10880Целью изобретения является повьнпение достоверности получаемой информации путем увеличения отношения сигнал/помеха в широком диапазоне частотсигнала возбуждения преобразователя.Поставленная цель достигается тем,что в преобразователе угла поворотавала в код, содержащем установленныеодин против другого элемент возбуждения и считывающий элемент, между кото"10рыми размещен кодовый диск с кодовыми дорожками, образованными парами.радиально смещенных вставок из магнитопроводящего материала, кодовый дисквыполнен из однородного электропрово дящего материала с толщиной, по меньшей мере вдвое превышающей глубинупроникновения тока на нижней частотерабочего диапазона сигнала возбуждения, а между парами радиально смещенных вставок иэ магнитопроводящегоматериала выполнены соединяющие ихсквозные прорези,Такая конструкция кодового дискаобеспечивает увеличение отношения.сигнал/помеха в широком диапазонечастот сигнала возбуждения, так каквыполнение диска из однородногоэлектропроводящего материала указанной толщины гарантирует необходимое30подавление сигнала помехи (уровнямалого сигнала) даже на нижней частоте сигнала возбуждения (на болеевысоких частотах подавление будетбольше), а выполнение в диске сквозных прорезей, соединяющих пары радиально смещенных магнитопроводящихвставок, обеспечивает отсутствиепотерь при передаче сигнала уровнялогической "1" (уровня максимальногосигнала), так как введение прорезей 40устраняет образование замкнутыхвитков вокруг каждой магнитопрово- рдящей вставки, отсутствие прорезейпривело бы к подавлению сигналабольшого уровня, особенно значительному на высоких частотах сигналавозбуждения.На фиг.1 показан кодовый дискпреобразователя угла поворота валав код с одной кодовой дорожкой из 5 Очетырех пар магнитопроводящих вставок и с одним трансформатором, состоящим из элемента возбуждения исчитывающего элемента; на фиг. 2 -разрез А-А на фиг, 1. 55Преобразователь содержит выполненный из однородного электропроводящего материала кодовый диск 1 с 46 4кодовыми дорожками, образованными размещенными в диске 1 чередующими" ся парами магнитоцроводящих вставок 2 и 3, имеющих равную угловую протяженность, но различное положение по радиусу диска 1 (смещены одна относительно другой по радиусу диска 1). Напротив кодовых дорожек, по разные стороны от кодового диска 1, с минимальным зазором от его поверхностей установлены элемент 4 возбуждения и считывающий элемент 5, представляющие собой, например, 0-образные сердечники с размещенными на них обмотками, вместе они образуют трансформатор, имеющий единый магнитопровод. Магнитопроводящие встав-, ки 2 и 3 выполнены из магнитомягкого материала с большой магнитной прони: цаемостью,а также - с большим удельным электрическим сопротивлением или имеют обычную для трансформаторных сердечников пластинчатую конструкцию из изолированных одна от другой и от материала диска 1 тонких пластин (во избежание потерь на вихревые токи),Толшина указанных вставок 2 и 3 соответствует толщине диска 1.Каждую пару магнитопроводящих вставок 2 и 3 соединяет сквозная прорезь 6 (на фиг. 1 показаны четыре пары магнитопроводящих вставок, соединенных соответственно четырьмя сквозными прорезями). Форма сквозной прорези 6 произвольна, основное условие - она: должна связывать соседние магнито роводящие вставки в паре, Толщина кодового диска 1 выбрана такой, что она по меньшей иере вдвое превьппает глубину проникновения тока на нижней частоте диапазона сигнала возбуждения.Преобразователь угла поворота вала в код может быть выполнен с кодовым диском 1, в котором упомянутые сквозные прорези 6 заполнены электроизолирующим компаундом с температурным коэффициентом линейного расширения, соответствующим температурному коэффициенту линейного расширения материала диска 1. Это повышает механическую прочность и жесткость конструкции ко 1 дового диска, особенно при колебаниях температуры окружающей среды,Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом.В обмотку элемента 4 возбуждения подается переменный ток возбуждения (синусоидальный или импульсный). В зависимости от угла поворота кодового1088046 ИИПИ Заказ 2678раж 569 Подписное диска 1 в зазоре между элементом 4возбуждения и считывающим элементом5 могут оказаться.магнитопроводящиевставки 2 и 3 или электропроводящийматериал кодового диска 1. В положении диска 1, когда в зазоре междуэлементом 4 возбуждения и считывающим элементом 5 оказываетсяпара магнитопроводящих вставок 2 и 3, образу:етс.я единый замкнутый магнитопровод,состоящий из магнитопровода элемента4 возбуждения, магнитопровода считыва"щего элемента 5 и двух разделенныхмалыми воздушными зазорами магнитопроводящих вставок 2 и 3, Магнитноесопротивление такого единого магнитопровода невелико, переменный ток максимален, и в обмотке считывающегоэлемента 5 чаводится максимальнаяЗДС (выходное напряжение соответствует уровню логической "1"); Сквозныепрорези 6, соединяющие соседние магнитопроводящие вставки 2 и 3, каждаяиз которых имеет большое удельноеэлектрическое сопротивление, препятствуют образованию двух замкнутыхвитков (по витку вокруг каждой извставок), и уменьшения сигнала непроисходит. Замкнутый виток вокругпары соединенных сквозной прорезью у6 магнитопроводящих вставок 2 и,3уменьшения сигнала не вызывает,так как в любой момент времени внутри этого большого витка имеютсядва равных и противоположно направленных магнитных потока, в результате суммарный поток всегда равен нулю. В положении кодового диска 1,когда в зазоре между элементом 4возбуждения и считываюпиЬ элементом5 оказывается электропроводящий материал диска , переменный магнтныйпоток вызывает появление в материале диска 1 вихревых токов. Эти токи/создают магнитный поток, направленный против основного потока, и в обмотке считывающего элемента 5 наводится минимальная ЭДС помехи (уровень сигнала логического "0"). Экранирующее действие электропроводящегоматериала дискабудет эффективней,если толщина диска будет выбранапо меньшей мере вдвое превышающейглубину проникновения тока на нижнейчастоте рабочего диапазона сигналавозбуждения. Данное обстоятельствоимеет особое значение для оборудования атомных электростанций (АЭС),когда связь подвижных объектов управления, находящихся в реакторном зале1под герметичной оболочкой, с пультомуправления и циФровым вычислительным устройством , находящимисяв обслуживаемом помещенииосуществляется длиннымн линияЪми связи, В этом случае, во избежание высокочастотных потерь в линияхсвязи, прихсдится использовать довольно низкие частоты сигнала возбуждения, при которых глубина проникновения тока увеличивается, идля эффективного экранирования кодовый диск должен иметь значительнуютолщину,ал ППП "Патент",Ужгород,ул. Проектная, 4