Электромагнитный преобразователь линейного перемещения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 140125 7 0 94 О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ И СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Отдел физики и математики Башкирского филиала АН СССР(72) А,И.Никонов, Р.А.Ганеев, Т.М,Хайруллина и В.В.Черных (53) 621317.39:531.71(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР Р 220773, кл, О 01 В 7/ОО, 1968.Авторское свидетельство СССР В 491024, кл, С 01 В 7/1 О, 1975. (54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ(57) Изобретение относится к измерительной технике, Цель - повысить чувствительность и точность электромаг" нитного преобразователя линейных перемещений за счет регулировки степени экранирующего влияния якоря на его измерительную обмотку и обеспечения температурной коррекции его характеристики преобразования, Обмотка 4 возбуждения и измерительная обмотка 3 преобразователя размещены в полости разъемного корпуса, состоящего из двух соединенных торцами и расположенных соосно ферромагнитной и электропроводной частей, Якорь преобразователя такжесостоит из соединенных торцами ферромагнитного 9 и электро- проводного 1 О стержней, Между обмот-. ками 3 и 4 установлено разрезное элек тропроводное кольцо б, в разрезе кото рого размещен бескорпусный МОП-транзистор 8, сток и исток которого электрически присоединены к стенкам разреза в кольце. С помощью вторичного блока преобразователя, присоединенного к выводам обмоток 3 и 4 преобразователя и затвору МОП-транзистора и содержащего микроЭВМ, АЦП и коммутатор, обеспечивается работа преобразователя в двух режимах - градуировочном, когда с помощью коммутатора и МОП-транзистора соединяются стенки кольца и обмотка 3 экрани" руется от обмотки 4, вследствие чего преобразователь становится нечувствиа тельным к положению его якоря, формируется корректирующая поправка, а также в измерительном режиме, когда экранирующее кольцо б размыкается и осуществляется измерение ЭДС на обмотке 3, зависящее от положения якоря преобразователя. 2 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для коитроля позиционирования подвижных объектов. 5Целью изобретения является повышение чувствительности и точности электромагнитного преобразователя путем регулировки степени экранирующего влияния якоря на обмотку и учета тем О пературной и временной нестабильности его характеристики преобразования.На фиг1 показана конструкция электромагнитного преобразователя линейного перемещения; на фиг.2 - схема подключения к вторичному блоку измерения и преобразования выходного сигнала преобразователя. 20 Преобразователь содержит полыйцилиндрический корпус, выполненныйразъемным по длине из двух частей 1и 2, Часть 1 выполнена из ферромагнитного материала, а часть 2 - из электропроводного диамагнитного материала,Во внутренней полости частей 1 и2 корпуса установлены соосно соленоидная измерительная обмотка 3 и обмотка 4 возбуждения. Для предохранения обмоток 3 и 4 от поврежденияпредназначен изоляционный каркас 5.Обмотки 3 и 4 имеют общую точку соединения, которая подключена к общейточке преобразователя. Между обмотками 3 и 4 установлено разрезное электропроводное кольцо 6 с разрезом 7,в котором размещен МОП-транзистор 8,Его сток и исток электрически соединены со стенками кольца 6 в зоне его 40разреза. Затвор транзистора 8 предназначен для подачи на него сигналауправления. В полости обмоток 3 и 4на оси преобразователя установлен свозможностью перемещения якорь, выполненный в виде соединенных торцамиферромагнитного стержня 9 и электропроводного диамагнитного стержня 1 О.Свободный торец ферромагнитногостержня 9 предназначен для связи собъектом контроля, Свободный торецэлектропроводного стержня 1 О и электропроводная часть 2 корпуса скреплены между собой, например, с помощьюэлектропроводного диска, образующегоднище корпуса. К свободному выводуобмотки 4 возбуждения подключен однимвыводом балластный резистор 1,ф другой вывод которого предназначен для подключения источника питания переменного тока (не показан). При выполнении измерений к противоположным выводам обмотки 4 возбуждения и измерительной обмотки 3, а также к затвору транзистора 8 подключают вторичный измерительный блок 12, включающий в себя микро-ЭВМ 13 с информационным входом 14 и двумя управляющи" ми выходами 15 и 16. К информационному входу 14 подключен выходом аналого-цифровой преобразователь (А 1 П) 17, к входу которого подключен двухвходовой коммутатор 18, выполненный в виде пары соединенных выходами управляющих электронных ключей 19 и 20, управляемые входы которых соединены с управляющими выходами 15 и 16 микро-ЭВМ 13, Вход. ключа 19 соединен с началом обмотки 4 возбуждения, а вход клича 20 - с концевым выводом измерительной обмотки 3. К затвору МОП-транзистора 8 подключен управляющий вход ключа 19.1Электромагнитный преобразователь линейного перемещения работает в два такта. Первый такт - градуировочный, а второй - измерительный, Управление работой преобразователя (переключение из градуировочного режима в измерительный) выполняется автоматически с помощью микро-ЭВМ 13, В градуировочном режиме на выходе 6 микро-ЭВМ 13 формируется с игнал высокого уровня, а на выходе 15 - сигнал низкого уровня, Это вызывает замыкание электронного ключа 19 и шунтирование электродов сток-исток МОП-транзистора 8. Ключ 20 при этом разомкнут и поэтому к информационному входу 14 микро-ЭВМ 13 подключена через АЦП 17 только обмотка 4 возбужденияпреобразователя. При этом стенки электро- проводного кольца 6 в зоне разреза Т замкнуты МОП-транзистором 8 и оно поэтому представляет собой в градуировочном режиме короткозамкнутый виток, экранирующий обмотку 4 возбуждения от электропроводной части 2 корпуса и электропроводного стержня 10 якоря, Положение якоря при этом не влияет на величину полного индуктив" ного сопротивления обмотки 4. Это сопротивление, однако, зависит от температурной нестабильности магнитной проницаемости материалов корпуса и якоря, Допустимо считать,что эти пара з 14012метры одинаково влияют на обмотку 4 возбуждения и измерительную обмотку 3Поэтому величина ЭДС на обмотке 4 воз-,буждения при замкнутом электропровод 5ном кольце Ь, преобразуемая с помощью АЦП 17 в цифровой эквивалентна входе 14 микро-ЭВМ 13, однозначнохарактеризует температурное изменение характеристики преобразования 10электромагнитного преобразователя перемещения в момент измерений, соответ.ствующий начальным (эталонным) условиям. Ло величине этой ЭДС микро-ЭВМвычисляет действительные параметрыхарактеристики преобразования и заполняет их,В измерительном такте на управляющем выходе 15 микро-ЭВМ 13 формируется сигнал высокого уровня, а на выходе 16 - сигнал низкого уровня, Приэтом ключ 19 и МОП-транзистор Я переходят в разомкнутое состояние, аключ 18 - в замкнутое. В результатена вход АЦП 17 подключается измерительная обмотка 3 преобразователя,а обмотка 4 возбуждения отключается.Разрезное кольцо 6 с разомкнутымиМОП-транзистором 8 стенками в зонеразреза перестает оказывать экранирую- З 0щее влияние на работу преобразователя. В результате сигнал измерительной обмотки 4 начинает зависеть отосевого положения стержней 9 и 10и части 2 корпуса, т.е. от перемеще- З 5.ния объекта контроля.Действительно, при перемещенииобъекта контроля в направлении хизменяется положение ферромагнитногостержня 9, электропроводного стержня 401 О и электропроводной части 2 корпусаотносительно измерительной обмотки 3.Это приводит к изменению степени экранирования измерительной обмотки 3 иэквивалентной магнитной проводимости 45на пути магнитного потока, создаваемого обмоткой 4 возбуждения и пересекающего витки измерительной обмотки3. Вследствие этого происходит изменение величины ЭДС, индуктируемой в 50 измерительной обмотке 3, приблизитель. но пропорционально величине перемещения Точное значение величины контролируемого перемещения вычисляется по градуировочной характеристике преоб" разователя, хранящейся в памяти мик ро-ЭВМ 13 и скорректированной с учетом результатов градуировочного такта работы преобразователя.Благодаря более сильному выраженному влиянию перемещений якоря и связанной с ним электропроводной части корпуса на ЭДС измерительной обмотки повьппается чувствительность преобразователя, а вследствие непрерывного отслеживания температурных и временных изменений его характеристики преобразования повьппается его точностьФормула изобретенияЭлектромагнитный преобразователь линейного перемещения, содержащий полый цилиндрический корпус, размещенные в нем соленоидную измеритель" ную обмотку и якорь, выполненный в виде соединенных между собой торцами ферромагнитного и электропроводного стержней, свободный торец одного из которых предназначен для связи с объектом контроля, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повьппения чувствительности и точности преобразователя, он снабжен обмоткой возбуждения, размещенный соосно с измерительной обмоткой, установленным между ними разрезным. электропроводным кольцом и размещенным в его разрезе МОП-транзистором, сток и исток которого соединены с противоположными стенками кольца в зоне разреза, полый корпус выполнен разъемным по длине из двух частей, одна из которых выполнена из ферромагнитного матерна" ла и охватывает обмотку возбуждения, а вторая - из электропроводного мате рйала и прикреплена к свободному торцу электропроводного стержня.401254 Составитель И.КислицынТехред А.Кравчук Коррект тор О,Головач утя з 2779/ Т дписн комитет и р Дф Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная ВНИИПИ Государственног по делам изобретений113035, Москва, Ж, Рау и откр ская н