Магнитомодуляционный датчик углового перемещения

СОЮЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК И 9) В 0 ЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ОСУДАРС О ДЕЛА ВСГ Г.г" й в13 ", ИБ САНИЕ ИЗОБРЕТЕН ДЦ ь ТРе; д(54) МАГНИТОМОДУЛЯЦИОННЫЙ ДАТЧИК УГЛОВОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ(57), Изобретение относится к измери тельной технике и имеет целью повышение точности преобразования вых перемещений за счет уменьш влияния технологических ногрешностей изготовления и температурной нестабильности крутизны характери - тики преобразования индуктивного датчика, который содержит статор 1, выполненный из немагнитного материала и имеющий равномерно расположенные по окружности отверстия 2 с эапрессованными в них ферромагнитными втулками 3-8. Втулки охваченывитками секций 9-14 ш-фаэной обмотки, индуктивное сопротивление которых, зависящее от степени намагниченности втулок, определяется угловым положением ротора 15, имеющегосмежно расположенные магнитотвердые16, 17 и магнитомягкие 18, 19 полюса. Секции обмотки индуктивного датчика могут быть расположены в двухрядом расположенных основном и дополнительном отверстиях с вставленнымив них втулками, благодаря чему обеспечивается более плавное изменениеих индуктивности за интервал временипрохождения мимо них магнитотвердогополюса ротора 15. В результате, форма фазных напряжений, формируемыхна выходе датчика, больше приближается к синусоидальной, что повышает точность преобразования угловых перемещений. 3 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для преобразования угла поворота в электрический сигнал.Цель изобретения - повышение точности магнитомодуляционного датчикауглового перемещения за счет уменьшения влияния технологических погрешностей изготовления и температурнойнестабильности крутизны выходной характеристики датчика на глубину модуляции выходного сигнала,На фиг. 1 изображено конструктивное выполнение магнитомодуляционногодатчика углового перемещения с коли-,чеством фаз ш=З; на фиг. 2 - то же,при удвоенном количестве отверстий встаторе; на фиг. 3 - схема соединения секций ш-фазной обмотки нри ш=З.Магнитомодуляционный датчик угло-вого перемещения содержит цилиндрический статор 1, выполненный из немагнитного материала и имеющий равномерно расположенные по окружности,соответствующей его среднему диаметру, отверстия 2, в которые запрессованы ферромагнитные втулки 3-8, охваченные витками секций 9-14 трехфазной обмотки соответственно. Вцентре статора. 1 (соосно с ним) установлен четырехполюсный ротор 15 сдвумя смежно расположенными магнитотвердыми полюсами 16 и 17 и двумясмежно расположенными магнитомягкими полюсами 18 и 19.В датчике с дополнительными отверстиями 20 ферромагнитные втулки21-26 эапрессованны в дополнительные,отверстия 20, которые расположеныпо той же окружности, что и основные отверстия 2, и рядом с ними,так,что секции 9-14 трехфазной обмоткиохватывают смежные стенки рядомрасположенных втулок 3 и 21, 4 и 22,5 и 23, 6 и 24, 7 н 25, 8 и 26 соот-.ветственно. Пары диаметрально расположенных секций 9 и 12, 11 и 14,13 и 10 образуют соответствующую фазу трехфаэной обмотки и подключенык. источнику 27 питания переменноготока.Магнитомодуляционный датчик углового перемещения работает следующимобразом.При подключении обмоток датчикак источнику 27 питания переменноготока напряжение источника 27 распределяется между секциями 9 и 12,11 и 14, 1 О и 13 трехфаэной обмоткив зависимости от их индуктивного сопротивления ХВыходной сигнал снимается с точек А, В и С соединениядиаметрально расположенных секций,соединенных попарно, Индуктивноесопротивление каждой секции определяется магнитным состоянием ферромагнитных втулок, на которых размещена соответствующая секция.Например,при укаэанном на фиг,1положении ротора 15, соответствуюощем угловому положению д =0 , втулка, охваченная секцией 14, находится в ненасыщенном состоянии, вследствие чего индуктивное сопротивление Х 4 секции 14 максимально. Приповороте ротора 15 против часовой20 стрелки втулка 8, охваченная секцией 14, насыщается, снижая индуктивное сопротивление Х, секции 14. Приповороте ротора 15 на угол Ы =90насыщение втулки 8, определяющей ин 25 дуктивное сопротивление секции 14,достигает максимума, так как все магнитное поле ротора 15 замыкается через нее. При этом индуктивное сопротивление Х секции 14 минимальное и1430 остается таким при дапьнейшем повороте ротора 15 до угла д, 120 . При повороте ротора от Ы 120 до с(";210 Спроисходит уменьшение намагниченности втулки 8 и, как следствие, возрастание индуктивного сопротивления Х 414до максимума, В диапазоне углов д, ото о210 до 360 индуктивное сопротивление Х остается максимальным и повеличине,40 Секция 11 расположена диаметрально противоположно секции 14, поэтомуизменения ее индуктивного сопротивления Х 1 происходят со сдвигом фаэна 180 относительно Х . Периоди 14ческое изменение Х , и Х , сдвину 14 11тых по фазе на 180 , вызывает перераспределение напряжения источника27 питания между этими секциями,вследствие чего осуществляется модуляция высокочастотного напряженияпитания в точке В с частотой вращения ротора 15.Аналогично, но со сдвигом по фазе на 120 и 240 , происходят изменения индуктивных сопротивлений других секций трехфазной обмотки, а сле.довательно, и напряжений в точках Аи С соединения секций обмотки датчика, В результате на выходе датчи1388705 ф17 ка (точки А, В, С) образуется симметричная трехфазная система напряжений с периодом, равным периоду вращения ротора 15 датчика благодаУ5 ря чему имеет место однозначная зависимость между углом Ы поворота ротора 15 и величиной выходного напряжения (в пределах 360). Благодаря выполнению статора из немагнитного материала, а втулок из ферромагнитного материала обеспечивается более глубокая модуляция состояния намагниченности соответствующих участков магнитопровода, вследствие чего технологические погрешности изготовления элементов датчика и температурная нестабильность крутизны характеристики преобразования не оказывают существенного влияния на амплитуду фазных напряжений УП , П на выходах В, А, С датчика.При удвоенном количестве отверстий (благодаря размещению ш-фазной обмотки на смежных стенках рядом 25 расположенных втулок) обеспечивается более плавное изменение магнитного сопротивления ферромагнитных втулок за время прохождения мимо них соответствующего магнитотвердого полюса ротора, вследствие чего изменение индуктивного сопротивления соответствующих секций обмоток происходит также более плавно, благодаря чему форма выходных сигналов более приближается к синусоидальной, что обеспечивает повышение точности преобразования угловых перемещенийФормула изобретения1. Магнитомодуляционный датчикуглового перемещения, содержащий цилиндрический статор с равномерно расположенными по окружности, соответствующей его среднему диаметру, отверстиями, ш-фазную обмотку, секциикоторой размещены в соответствующихотверстиях, и четырехполюсный роторс двумя смежно расположенными магнитотвердыми полюсами и двумя смежнорасположенными магнитомягкими полюсами, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности засчет уменьшения влияния технологи гческих погрешностей изготовления итемпературной нестабильности,он снабжен ферромагнитными втулками, запрессованными в отверстиях статора так,что секции ш-фазной обмотки охватыают соответствующие втулки, а стаор выполнен из немагнитного материала.2. Датчик по п.1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что он снабжен дополнительными ферромагнитными втулками, запрессованными в дополнительные отверстия, которые выполнены встаторе по той же окружности рядомс соответствующими основными отверстиями, а каждая секция ш-фазной обмотки охватывает смежные стенки рядом расположенных втулок,1388705 Т Бычков Корректор О. К с ак Проект Составите Редактор А. Ревин Техред И.В570/42 Тираж 680ВШШПИ Государств . по делам иэобре113035, Москва, Жроиэводственно-полиграфичес Подписноенного комитета СССений и открытийРаушская наб., д,едприятие, г. Ужгоро