Преобразователь углового положения вала в фазу

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ЯО 1091203 А 8 С 9/04 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ отора с бмоткой ыполнен модулято тора вып .и устано тора, из ра и рот ного отс лич а тельство СС00, 1973.ие преобрическойхметжанова.169, рис.5 льство СССР04, 1963 целью расширения диапазона однозначного отсчета, в него введены маркерный элемент статора и маркерный элемент ротора, выходы которых являются выходами грубого отсче та преобразователя.2. Преобразователь по п, 1, о т и и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения его надежности, маркерный элемент ротора выполнен в виде неподвижного укрепленного на корпусе кольцевого магнитопровода с канавкой, в которую уложена кольцевая обмотка, на модуляторе установлен постоянный. магнит,а на немагнитном стакане ротора установлены связанныемагнитом и омагнитные вста магнитно с постоян неподвижным кольцевым магнитопрово" м. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРЧО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИТНРЫТИЙ(54) (57) 1.ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВОГОПОЛОЖЕНИЯ ВАЛА В ФАЗУ, содержащийзубчатые безобмоточные модуляторыстатора и ротора, жестко соединенные с ротором встроенного обращенного элеКтродвигателя, неподвижныйзубчатый статор, связанный магнитночерез модулятор статора с измерительной обмоткой статора, укрепленный навходном валу зубчатый ротор, связанный магнитно через модулятор еподвижной измерительной ротора, статор и роторс внутренними зубцами, р статора и модулятор роолнены с внешними зубцами влены внутри статора и ро мерительные обмотки стато а являются. выходами точ та преобразователя, о т щ и й с я тем, что, сИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано для связи источников информации с цифровым вычислительным устройством,Известны фаэовые преобразователиугловых перемещений, содержащие электродвигатель, модулятор, подвижный инеподвижный зубчатые магнитопроводыи измерительные обмотки, подключенные к входам измерительной схемы обработки сигналов.Благодаря точу, что в созданиивыходных сигналов участвуют одновре 15менно все элементы модулятора и магнитопроцодов, в сигналах происходитусреднение ошибок изготовления, чеми объясняется высокая точность преобразования 1 320Однако вследствие цикличности преобразования такие устройства не позволяют однозначно измерять углы поворота валов во всем диапазоне 0 Известен также двухотсчетньй фа 25зовьй преобразователь углового положения вала, содержащий корпус, сиихронньй электродвигатель с блоком цитания для привода модулятора, измерительньй блок с кварцевым задающимгенератором, соединенный с обмотками точного и грубого отсчета с магнитопроводами, систему экранирования имодулятор на опорах, снабженный двумябезобмоточными магнитопроводящими зубчатыми элементами, установленными в 35электромагнитном взаимодействии с подвижными неподвижным зубчатыми венцамии обмотками точного отсчета,На модуля"торе размещены также два маркерныхэлемента, установленных во взаимо Одействии с обмотками грубого отсчета,Подвижный зубчатый венец при этомсвязан с входным валом, размещеннымна опорах, а ротор электродвигателяустановлен на модуляторе21.45Недостатками данного преобразователя являются низкая надежность,обусловленная тем, что одни из обмоток точного и грубого отсчета оказываются подвижными и для подключения 50их к измерительной схеме требуютсягибкие токоподводы, большие габариты и вес из-за нерационального использования объема, в основном занятогомассивным ротором электродвигателя и 55статором большого диаметра,Наиболее близким к предлагаемому,является преобразователь углового положения вала в фазу, содержащий зубчатые оезобмоточные модуляторы статора и ротора, жестко соединенные с ротором встроенного обращенного электродвигателя, неподвижный зубчатый статор, связанный магнитно через модулятор статора с измерительной обмоткой статора, укрепленный на входном валу зубчатый ротор, связанный магнитно через модулятор ротора с неподвижной измерительной обмоткой ротора, статор и ротор вы. полнены с внутренними зубцами, модуляторы статора и ротора выполнены с внешними зубцами и установлены внутри статора и ротора, а измерительные обмотки последних являются выходами преобразователя ГЭ 3.Недостатком известного преобразо вателя является малый диапазон однозначного отсчета, ограниченный полюсным делением.Цель изобретения - расширение диа пазона однозначного отсчета преобразователя.Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь углового положения вала в фазу, содержащий зубчатые безобмоточные модуляторы статора и ротора, жестко соединенные с ротором встроенного обращенного электродвигателя, неподвижный зубчатый статор, связанный магнитно через модулятор статора с измерительной обмоткой статора, укрепленный на входном валу зубча тый ротор, связанный магнитно через модулятор ротора с неподвижной измерительной обмоткой ротора, статор и ротор выполнены с внутренними зубцами, модулятор статора и модулятор ротора выполнены с внешними зубцами и установлены внутри статора и ротораа измерительные обмотки статора и ротора являются выходами точного отсчета преобразователя, введены маркерный элемент статора и маркерный элемент ротора, выходы которых являются выходами грубого отсчета преобразователя.Иаркерный элемент ротора выполнен в виде неподвижного укрепленного на корпусе кольцевого магнитопровода с канавкой, в которую уложена кольцевая обмотка, на модуляторе установлен постоянный магнит, а на немагнитном стакане ротора уг 1091203тановлены ферромагнитные вставки, связанные магнитно с постоянным магнитом и неподвижным кольцевым магнитопроводом.На чертеже схематично изображен преобразовательНа контролируемом входном валу 1 укреплен немагнитный стакан 2 ротора, несущий подвижный зубчатый роО тор 3. Безобмоточный магнитопроводящий зубчатый модулятор 4 ротора соединен с ротором 5 встроенного модулирующего синхронного двигателя, например гистерезисного, выполненного обращенным и содержащего статор 6, зак.15 репленный на полой ступице 7 корпуса 8.Кольцевой постоянный магнит 9 с осевой намагниченностью установлен либо на корпусе 8, если корпус выпол 10 нен иэ немагнитного материала, либо на зубчатом модуляторе 4 ротора. В этом случае корпус 8 выполнен из магнитопроводящего материала и выполняет роль экрана. При немагнитном корпусе 8 постоянный магнит 9 вместе с дисками 10 и 11, подвижным зубчатым ротором 3 и зубчатым модулятором 4 ротора образуют магнитную цепь вокруг кольцевой неподвижной измерительной обмотки 12 ротора.Другая измерительная обмотка 13 статора окружена магнитопроводом, состоящим из кольцевого постоянного магнита 14 с осевой намагниченностью,35 диска 15, неподвижного зубчатого статора 16 и второго беэобмоточного зубчатого модулятора 17 статора. На статоре 16 и модуляторе 17 статора нарезано столько же зубцов, как и на роторе 3 и модуляторе 4 ротора. Ротор 5 электродвигателя укреплен на стакане 18, на внешней поверхности которого размещены безобмоточные модулятор 4 ротора, модулятор 17 ста тора и постоянные магниты 19 с осевой намагниченностью маркерных элементов статора и ротора. На корпусе 8 преобразователя закреплены П-образный магнитопровод 20 с сосредоточенной 50 обмоткой 21 маркерного элемента статора и кольцевой магнитопровод 22 П-образного сечения с кольцевой обмоткой 23 маркерного элемента ротора. На стакане 2 закреплены две фер ромагнитные вставки 24, расположенные напротив выступов магнитопровода 22 и зубцов модулятора 4 ротор Обмотки 2 и 3 могут быть подключены к блоку 25 точного отсчета измерительного блока 26, а обмотки 21 и 23 - к блоку 24 грубого отсчета, Обмотки 2 и 13 закреплены на корпусе 8 преобразователя неподвижно.Для исключения паразитных электромагнитных связей между полями рассеяния двигателя и магнитных цепей преобразователя на стакане 8 имеются электропроводные немагнитные 27 и магнитные 28 экранирующие слои, охватывающие ротор 5 электродвигателя. Один из крайних немагнитныхслоев 27 обращен к ротору 5, а другой - к безобмоточным модуляторам 4 и 17 и к постоянным магнитам 19. Это предотвращает паразитную амплитудную модуляцию сигналовна выходах измерительного блока 26,которая может. привести к погрешностям как в блоке 25 точного, так ив блоке 24 грубого отсчета, Для исключения влияния нестабильности частоты кварцевого генератора 29 на цену младшего разряда выходного кода измерительного блока 26 частота напряжения на выходах блока 30 питания электродвигателя задается кварцевым генератором 29 измерительного блока 26.Для экранировки преобразователя от внешних полей корпус 8 может быть выполнен из магнитомягкого материала.При вращении двигателя, а следовательно, и зубчатого модулятора 4 ротора, происходит модуляция магнитного потока и на обмотке 12 индуктируется ЭДС, частота которой прямо пропорциональна числу зубцов я ротора 3, модулятора 4 ротора и ско-.рости и .вращения последнего:Г = и я.Поворот входного вала 1 с подвижным ротором 3 приводит к изменению фазы в этой ЭДС на величину 21 при повороте на 1/г часть оборота.,При вращении ротора 5 двигателяи зубчатого модулятора 17 статорав обмотке 13 возникает ЭДС этой жечастоты Е,что и в обмотке 12, спостоянной и не зависящей от поворота вала 1 фазой. При вращении ротора 5 двигателяи постоянных магнитов 9 в обмотке 21 за каждый оборот возникаетодин короткий импульс ЭДС, фаза ко"1091203 Ф Ь Составитель А. Сми в Корректор А.Тяс тор Т,Мермелштейн Техред ИКузьма а е Подпи Тираж 56 ного комитет етений и отк 35, Раушская 084/47ВНИИПИ Государствпо делам иэо13035, Москва,аз СССРтий араб илиад Г 1 ПП "Патент", г. Ужгород ул, Проектная торого постоянна. В обмотке 23 приэтом также возникают короткие импульсы ЭДС, следующие с частотой вращения магнита 19, однако сдвинутые относительно импульсов обмотки 21 на 5угол, равный углу поворота контролируемого вала 1, так как фаза этихимпульсов определяется моментомсовмещения плоскости вставок 24,поворачивающихся вместе с контролируемым валом 1, с плоскостью вращающегося магниТа 19 (на чертеже приведен момент, когда магниты 19 оказались совмещенными соответственно свставками 24 и магнитопроводом 20),Введение маркерных элементов ротора и статора расширяет диапазон однозначного отсчета угла с 23/к до 2 л, а выполнение маркерного.элемента ротора с неподвижной кольцевой обмоткой повышает его надежность,