Двухкоординатный преобразователь угловых перемещений

Т ещения. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВ(7 1) Куйбышевский авиационный институт им. акад. С,П. Королева (72) Н.Е. Конюхов, Ю.А. Янышев, Ю.С. Дмитриев, В.Н. Буров, В.П. Школин и А.Н. Петров(53) 621.317.39:531.71 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР У 1379608, кл. С 01 В 7/30, 1986. (54) ДВУХКООРДИНАТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ(57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости двухкоордннатного преобразователя угловых перемещений. В полости диэлектрического корпуса 1 преобразователя размещен электроприводный шарообразный элемент 2, связанный через рукоятку 3 с объектом контроля. В средней части шарообразного элемента 2 выполнен участок 5 сферической поверхности,центр которой смещен относительноцентра элемента 2 и совпадает с центром диэлектрической накладки 4, размещенной на поверхности шарообразного элемента 2 и имеющей вид сегментасферы с тем же радиусом. При угловом перемещении объекта контроля,приводящем к вращению элемента 2, иего поверхности возникают вихревыетоки, наводимые катушками 8, 9 и 1 О11 индуктивности, которые питаютсянапряжением высокой частоты и размещены в корпусе симметрично относительно участка 5 подвижного элемента 2.При угловых перемещениях ы и , превышающих .ширину участка 5, изменяются зазоры между поверхностью элемента2 и катушками индуктивности, вследствие чего на выходе преобразователяпоявляются сигналы, величина которыхпропорциональна угловому перемещениюобъекта по двум координатам Ы и Ъ, азнак соответствует направлению переИзобретение относится к измерительной технике и предназначено дляизмерения двухкоординатных перемещений подвижных объектов в системах управления.5Целью изобретения является повышение помехоустойчивости двухкоординатного преобразователя угловых перемещений путем уменьшения влияния,вибраций за счет создания зоны нечувствительности преобразователя.На фиг. 1 схематично представленпреобразователь, общий вид, продоль-ное сечение; на фиг. 2 - сечениеА-А на фиг. 1.Двухкоординатный преобразовательугловых перемещений содержит разъемный диэлектрический корпус 1 с полостью в нем. В этой полости размещен электропроводный шарообразныйэлемент 2, в котором на резьбе установлена рукоятка 3, предназначеннаядля связи с объектом контроля (непоказан) На поверхности шарообразного электропроводного элемента 2 размещена диэлектрическая накладка 4,выполненная в виде сегмента сферытого же радиуса Е, что и шарообразный элемент 2, центр которой смещенотносительно центра электропроводного элемента на величину а. Величина смещенияа обеспечивает заданнуюфункциональную зависимость выходногосигнала преобразователя от угла повомерота шарообразного элемента 2 и опре 35деляется экспериментально.В средней части электропроводногошарообразного элемента вьполнен участок 5 сферической поверхности, центркоторой совпадает с центром сферы диэлектрической накладки 4, а радиусг меньше ее радиуса. Величина г опредедаетса выражением и щ Г - а 2что обеспечивает равные величины ступенек б и 7, благодаря чему достигается симметричность выходной характеристики преобразователя. В диэлектрическом корпусе 1 размещен вихретоковый датчик зазоров, выполненный ввиде четырех идентичных катушек8-11 индуктивности, установленных нна равных расстояних от поверхностишарообразного элемента 2 в диаметрально противоположных плоскостях. Катушки 8 и 9, 10 и 11 соединены попарно дифференциально и размещены сим- метрично, а их плоскость перпендикулярна поперечной плоскости симметрии участка 5 элемента 2 в исходном положении преобразователя. Ширина участка 5 выбирается из условия получениятребуемой величины зоны нечувствительности преобразователя и состав 1ляет не менее трех радиусов одной катушки индуктивности, что исключаетвлияние "краевого эффекта" в начальном положении преобразователя. Диэлектрическая накладка 4 обеспечиваетпостоянный зазор между катушками индуктивности и участком 5 шарообразного элемента 2,Двухкоординатный преобразовательугловых перемещений работает следующим образом.В его исходном положении, когдарукоятка 3 занимает вертикальное положение, плоскость катушек 8-11 индуктивности параллельна поверхностиучастка 5 шарообразного электропроводного элемента 2, При подаче накатушки 8-11 напряжения питания высокой частоты вихревые токи, возникающие на участке 5 поверхности шарообразного электропроводного элемента 2,равны, поскольку зазоры между катушками индуктивности и участком 5 этого элемента одинаковы, Б результатесигналы на выходе преобразователя пообеим координатам (на обеих парах ка-тушек индуктивности датчика зазоров)равны нулю, При изменении угловогоположения рукоятки 3 (отклонение еена угол Ы или ) в соответствующихзонах поверхности шарообразного электропроводного элемента 2 возникаютразличные по величине вихревые токивследствие изменения,зазоров междуэтой поверхностью и катушками индуктивности. Поэтому на парах катушек8, 9 и 10, 11 индуктивности датчиказазоров сигналы изменяются в зависимости от изменения зазоров, Вследст. -вие этого на выходе преобразователяпоявляются сигналы, величина которых пропорциональна угловому перемещению. объекта контроля по координатам д или р, а знак соответствует направлению углового перемещения. Наличие участка 5 заданной ширины наэлектропроводном элементе 2 создаетзону нечувствительности в выходнойхарактеристике преобразователя, благодаря чему случайные вибрационныепомехи, приводящие к колебаниям углового положения элемента 2 по координатам Ы ив зоне этого участка, 1472753практически не оказывают влияния на результаты измерения, поскольку зазоны между поверхностью участка 5 элемента 2 и катушками индуктивности остаются неизменными при угловых перемещениях объекта в пределах данной зоны нечувствительности.Благодаря выбору соответствующей величины радиуса г участка 5 в соответствии с указанным математическим выражением, обеспечиваются равные величины ступенек 6 .и 7 между участком 5 и краевыми участками элемента 2, что обеспечивает симметричность выходной характеристики преобразователя при изменении угловых перемещений за пределами зоны нечувствительности.20Формула изобретенияДвухкоординатный преобразовательугловых перемещений, содержащий Разьемный диэлектрический корпус, разме 1щенный в нем электропроводный шарообразный элемент с рукояткой для связи с объектом, размещенную на поверхности шарообразного элемента диэлектрическую накладку в виде сегмента сферы того же радиуса К, что и у шарообразного элемента, центр которой смещен на величину а относительно центра этого элемента, и вихретоковый датчик зазоров, выполненный в ви-: де четырех идентичных катушек индуктивности, установленных попарно диа" метрально противоположно в диэлектрическом корпусе на равных расстояних от поверхности шарообразного элемен" та, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что что, с целью повышения помехоустойчивости путем уменьшения влияния вибраций, в средней части шарообразного элемента выполнен участок сферической поверхности, центр которой совпадает с центром сферы диэлектрической накладки, радиус к равен Я-а 2 а ширина - не менее трех радиусов катушки индуктивности.1472753 Составитель Т. БычковРедактор Т. Лазоренко . Техред Л.Сердюкова рректор С. Шекмар 1699/4 Тираж 683 Подписи Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина 8,2 сударственного-комитета и 113035, Москва, Жизобретениям и открытиям при ГКНТ СССР