Датчик углового ускорения

(504 С 01 Р 15 АНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССР308362, кл. С 01 Р 15/08, 1971.Авторское свидетельство СССР485387, кл. С 01 Р 15/08, 1973, (54) ДАТЧИК УГЛОВОГО УСКОРЕНИЯ (57) Изобретение предназначено для использования в системах автоматического регулирования электроприводов постоянного тока в качестве датчика ускорений. Цель изобретения - расширение диапазона измерений. Для этого использован кольцевой трансформатор 11 с коаксиально расположенными обмотками 12 и 13, выполненный таким образом, что обмотка 12 может вращаться относительно обмотки 13, последняя подключена к источнику 17 переменного напряжения прямоугольной формы звуковой частоты. Для исключения скользящих контактов в цепи измерительной обмотки 6 использован трансформатор 18 с коаксиально расположенными обмотками 19 и 20, выполненный таким образом,.что обмотка 19 может вращаться относительно обмотки 20. Измерительная обмотка 6 соединена с обмоткой 19 кольцевого трансформатора 18, обмотка 20 которого подключе- ,е на к входу формирователя выходного. сигнала датчика, которым в данномслучае является фазочувствительныйвыпрямитель 23. 5 ил.30 Изобретение относится к области измерений и предназначено для использования в системах автоматического регулирования электроприводов постоянного тока в качестве датчика уско рения.Цель изобретения - расширение диапазона измерений.На фиг. 1 изображен датчик ускорения, разрез, на Фиг, 2 - электричес кая схема датчика; на Фиг. 3 - вращающийся статор с явнополюсным ротором,1поперечный разрез; на Фиг. 4 и 5 - устройство электромагнитного демпфера,Датчик содержит неподвижный корпус 15 1, в соосных подшипниках которого находятся цапфа вращающегося корпуса 2 и полый вал 3 жестко соединенный с вращающимся корпусом 2, Свободный конец полого вала 3, выходящий из 20 неподвижного корпуса 1, присоединен к концу того вала, ускорение которого измеряется. Во вращающемся корпусе 2 расположены соосно жестко соединенный с этим корпусом статор 4, выполненный,шихтованным из электротехнической стали и с размещенными в нем обмотками возбуждения 5 и измерительной 6, причем магнитные оси обмоток смещены на 90 эл,град. и демпфер, включающий магнитную систему 7 с обмоткой 8 возбуждения, хсе-. стко соединенную с корпусом 2, и диск 9, жестко закрепленный на одном валу с явнополюсным ротором .10, вы-. полненным шихтованным и размещенным35 в расточке статора 4.Для исключения скользящих контак тов в цепях питания обмоток возбуждения 5 статора 4 и 8 магнитной системы демпфера 7 использован кольце вой трансформатор 11 с коаксиально расположенными обмотками 12 и 13, выполненный таким образом, что внутренняя обмотка 12 с магнитопроводом 14 может вращаться с валом 3 отно сительно внешней обмотки 13 и магнитопровода 15, неподвижно закрепленных в корпусе 1. Внутренняя (вторичная) обмотка 12 кольцевого трансформатора 11 соединена с обмоткой 5 воз буждения статора 4 и через диод 16 - с обмоткой 8 возбуждения ма.гнитной системы 7 демпфера. Внешняя (первичная) обмотка 13 трансформатора 11 подключена к источнику (блоку) 17 55 переменного напряжения прямоугольной Формы звуковой частоты, например, 1500 Гц. Для исключения скользящих контактов в цепи измерительной обмотки 6 использован кольцевой трансформатор 18 с коаксиально расположенными обмотками 19 и 20, выполненный таким образом, что внутренняя обмотка 19 с магнитопроводом 21 может вращаться с валом 3 относительно внешней обмотки 20 и магнитопровода 22, неподвижно закрепленных в корпусе 1.Измерительная обмотка 6 вращающегося статора 4 соединена с внутренней (первичной) обмоткой 19 кольцевого трансформатора 18, внешняя (вторичная) обмотка 20 которого подключена к входу Формирователя выходного сигнала датчика, которым в данном случае является Фазочувствительный выпрямитель 23..Провода, соединяющие внутренние обмотки 12 и 19 трансформаторов 11 и 18 с обмоткамивозбуждения 5 и 8 и измерительной 6, размещены. внутри полого вала 3.Датчик работает следующим образом.При вращении полого вала 3 в подшипниках неподвижного корпуса 1 вместе с этим валом вращается и корпус 2, При равномерном вращении корпуса 2 или его неподвижном состоянии ротор под действием потока возбуждения, создаваемого обмоткой 5 возбуждения, получающей питание от источника 17 через трансформатор 11, зани" мает по отношению к обмотке 6 такое положение, когда пронизывающий ее магнитный поток равен нулю, и ЭДС в этой обмотке также равна нулю. При ускоренном вращении датчика динамический момент, необходимый для ускоренного вращения ротора 10, диска 9 демпфера и их вала создается электромагнитным моментом, действующим на ротор 10 со стороны статора 4 через посредство магнитного потока возбуждения, При этом ротор 10 поворачивается на некоторый угол относительно полохения при равномерном вращении, силовые линии магнитного потока возбуждения в расточке статора 4 деформируются, приобретая Форму латинской буквы Б и пронизывают витки измерительной обмотки 6. В измерительной обмотке 6 наводится переменная ЭДС величина которой пропорциональна углуповорота ротора 10. Этот угол пропорционален электромагнитному моменту, передаваемому ротору 10 от статора 4 при ускоренном движении,а электромагнитный момент пропорционален ускорению. Таким образом, угол поворота ротора 10 относительно статора 4 определяется величиной ускорения статора 4.Пропорциональная зависимость между ЭДС в измерительной обмотке 6 и ускорением вала 3 задатчика и жестко связанного с ним статора 4 достигается путем подбора конфигурации полюсов ротора 10. ЭДС измерительной обмотки 6 преобразуется с помощью трансформатора 18 и фазочувствительного выпрямителя 23 в выходное постоянное напряжение, величина которого пропорциональна ускорению вала 3 датчика, а полярность определяется знаком ускорения. При резких изменениях ускорения процесс поворота ротора 10 относительно статора может носить колебательный характер. Для придания процессу поворота ротора 10 относительно статбра 4 аперидиодического характера служит электромагнитный демпфер. .Одновременно с поворотом ротора 10относительно статора 4 диск демпфера: 9 поворачивается относительно полю.сов магнитной системы 7, обмотка 8 возбуждения которой подключена через выпрямитель 16 к вторичной обмотке 12 трансформатора 11 и пересекает магнитные потоки между полюсами этой системы, Взаимодействие токов, возникающих в диске 9 демпфера и магнитных потоков между полюсами магнитной системы 7, создает момент сопротивления вращению диска 9 относительно магнитной системы 7, пропорциональной относительной скоростивращения.Таким образом, электромагнитныймомент, передаваемый от вращающегося статора 4 к ротору 10, уравновешивается ускоряющим моментом, приложенным к ротору 10, и моментом сопротивления вращения диска 9 демпфераотносительно магнитной системы 7.Формула изобретенияДатчйк углового ускорения вала,содержащий корпус, статор из магнитного материала с однофазной обмоткой возбуждения и измерительной обмоткой, ротор, блок питания и формирователь выходного сигнала датчика,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью расширения диапазона измеренийон снабжен двумя кольцевыми трансформаторами и электромагнитным демпФером, выполненным из диска и магнитной системы с обмоткой возбуждения, причем статор жестко соединенс валом и магнитной системой, роторвыполнен явнополюсным и жестко соединенен с диском, первичные обмоткикольцевых трансформаторов установлены на неподвижном корпусе, а их вторичные обмотки на валу, блок питаниячерез первый кольцевой трансформаторсоединен с обмотками возбуждения статора и демпфера, а измерительная обмотка статора через второй кольцевойтрансформатор соединена с формирователем выходного сигнала.122315 Корректор С. Шекма 7/48 Тираж 778ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4 аказ 17 писное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,. Составитель А. Астахоедактор Е, Папп Техред И,Попович