Индукционный датчик угловых перемещений

(5)5 6 АНИЕ ИЗОБРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) ИНДУКЦИОННЫЙ ДАТЧИК УГЛОВЫХПЕРЕМЕЩЕНИЙ(57) Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности индукционного датчика угловыхперемещений. Датчик содержит подвижнуюи неподвижную части . на взаимно обращенных торцовых поверхностях которых распоИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано. в частности, для измерения перемещений подвижных частей станков с помощью преобразователей перемещения индукционного типа.Известен датчик угловых перемещений. содержащий подвижную и неподвижную части, на обращенных поверхностях которых расположены однослойные двухфазные многополюсные обмотки типа меандр, которые подключены к источнику возбуждения,Недостатком такого устройства является его ограниченная точность из-за секционирования каждой из фаз обмоток. ложены двухфазные двухслойные с расстоянием Ь между слоями обмотки возбуждения и измерительная типа меандр. имеющие период Т, Фазы каждой из этих обмоток размещены с произвольным пространственным сдвигом, выбираемым в диапазоне 90ф180 и 0р900, Источники питания, подключенные к фазам обмотки возбуждения, выполнены регулируемыми по фазе с максимальной величиной регулирования ( л - Д ), Благодаря тому, что длина 11 активных проводников одной фазы измерительной обмотки отличается от длины 2 активных проводников второй фазы, э амплитуды источников питания также различны обеспечивается равенство амплитуд ЭДС, наводимых в фазах измерительной обмотки, что повышает точность измеренияя угловых перемещений. 1 3, п,ф-л ы, 3 ил. Наиболее близким к изобретению является датчик угловых перемещений, содержащий дисковые основания, установленные с возможностью вращения одного относительно другого, размещенные на взаимно обращенных торцовых. поверхностях соответствующего основания обмотку возбуждения и измерительную обмотку, обе обмотки выполнены двухфазными в виде плоских многополюсных меандров с периодом Т, активные проводники которых расположены по радиусу и размещены в двух слоях с расстоянием Л между слоями, и подключенные к фазам обмотки возбуждения два источника питания переменного тока,Достоинством известного устройства является уменьшенное значение погрешности, обусловленное непрерывным расположением проводников каждой из фаз эа счет двухслойной конструкции. Однако технология изготовления двухслойных обмоток не позволяет обеспечить фиксированный пространственный сдви между фазами каждой обмотки 90 эл,град, с точностью. обеспечиваемой в однослойном варианте. Кроме этого, расстояние Ь между слоями вносит неидентичность в коэффициент взаимоиндукции между обмотками возбуждения и выходной измерительной обмоткой.Цель изобретения - повышение точности эа счет выбора соотношения между длинами активных проводников обмоток разных фаз, пропорционального расстоянию между слоями Ь а также за счет допущения возможности произвольного пространственного расположения одной фазы относительно другой благодаря соответствующему выбору параметров источников переменного тока.Поставленная цель достигается тем, что в датчике угловых перемещений, содержащим дисковые основания, установленные с возможностью вращения одного относительно другого, размещенные на обращенных одна к другой торцовых поверхностях оснований соответственно обмотку возбукдения и измерительную обмотку, обе обмотки выполнены двухфазными в виде плоских многополюсных меандров с периодом Т, активные проводники которых расположены по радиусу и размещены в двух слоях с расстоянием Ь между слоями, и подключенные к фазам обмотки возбуждения два источника переменного тока, Фазы обеих обмоток размещены в слоях с пространственным сдвигом / между ними, выбираемым в диапазонах 0/90 или 90/180 эл.град., а источники питания переменного тока выполнены регулируемыми по фазе с максимальным диапазоном регулирования, равным т - /,Кроме того в датчике угловых перемещений длиныи 2 активных проводников соответственно первой и второй фаз измерительной обмотки связаны соотношением 1= 2 ехр(2 лЬ /Т), аамплигудысточников переменного тока отличаются в ехр (2 л Ь /Т) раз,На фиг, 1 показано сечение предложенного датчика; на фиг. 2 - обмотки возбуждения; на фиг, 3 - измерительные обмоткидатчика.Датчик содержит дисковые основания 1 и 2, которые могут быть выполнены из изо 50 е = Азп рд,зпв 1 + /) ) + зи (рг,.++ 3) 3 и щ т),(1) где А - коэффициент пропорциональности:а - текущее значение углового полокения между дисками 1 и 2;р - число пар полюсов каждой обмотки, обратно про пор ционал ьное значение пе риода Т.Поскольку при одинаковых амплитудах токовв фазах обмотки возбуждения и пренебрежимо малом расстоянии Ь мекду ляционного или проводящего материала и установлены с возможностью относительного вращения. На обращенных одна к другой торцовых поверхностях диска 1 и диска 5 2 размещены соответственно обмотка возбуждения и измерительная обмотка с расстоянием д между ними. Обе обмотки выполнены двухфазными в виде плоских многополюсных меандров с периодом Т. Ак тивные проводники обеих обмоток расположены по радиусу, Фаза 3 и фаза 4 обмотки возбуждения размещены в разных слоях с расстоянием Ь между ними, Пространственный сдвиг между фазами 3 и 4 в слоях 15 равен Р . Значение угла Р определяетсятехнологией изготовления и может выбираться в диапазонах; 0Р90 и 90Р180 эл,град, К проводникам фазы 3 подключен регулируемый источник 5 перемен ного тока, а к проводникам фазы 4 -регулируемый источник б переменного тока.Максимальный диапазон регулирования фаз обоих источников равен л - /, а амплитуды источников отличаются в ехр 2 дю 25 Ь /Т) раэ. Фаза 7 и фаза 8 измерительнойобмотки размещены так же, как фаза 3 и фаза 4 в разных слоях с расстоянием Ь между ними и пространственным сдвигом ф, но длины 1 активных проводников фазы 7 отличаются от длин 2 активных проводников фазы 8 и связаны соотношением 1 = 2 ехр (2 л Ь /Т).Датчик угловых перемещений работаетследующим образом.Синусоидальные токи1 в ви (в т) и г3 и ( в т+ /), где и - амплитуды токов питания; в - круговая частота питания; т - время; ф - величина сдвига фазы, равная л - /3, на которую отрегулированы источни ки питания, формируются на выходах источников 5 и б переменного тока соответственно и протекают по проводникам фаз 3 и 4 обмотки возбуждения, В результате этого на одной из фаз, например 7, измерительной 45 обмогки наводится ЭДС, равная1744442 5 обмотки, связанных с расстоянием между 10 15 е 1= С 111 ъ-ехр( - 2 л(д+Ь) /Т;1 .з 1 п(р 20 а+ Р )з 1 п а т + С1 з ф 1 гвехр(-2 л ( д+2 Ь ) /Т)31 п раз 1 п(в т+ ф ), (3) где С - коэффициент пропорциональности, 25Ив выражения (3) следует, что с учетом указанного соотношения токов коэффици-. енты при тригонометрических функциях в обоих. слагаемых равны между собой, что .обеспечивает линейность изменения Фазы 30 ЭДС е 1 на выводах первой фазы измерительной обмотки 7.Соответственно, ЭЛС ег второй фазы 8 измерительной обмотки будет равна35 ег = С1 г1 аехр(-2 л (д + 2 Ь )/Т) . з 1 п(р а+2 Р ) зпв 1+С 1 г Мехр-Зд д+ +ЗЬ)/Тз 1 п(р а+2 Д з 1 в (ай+ ф).(4) При приведенном соотношении между 40 длинами 11 и 1 г активных провбдников фаэ 7 и 8 измерительной обмотки амплитуды ЭДС, е 1 и ег будут равны, что повышает точность датчика угловых перемещений.Таким образом, благодаря тому, что об мотки датчика расположены в разных слоях, обеспечение линейности изменения фаз выходных ЭДС датчика возможно при соответствующем выборе амплитуд токов питания,50 слоями, выражение (1) может быть представлено в виде Е=А 1 п, аюпов 5/П(Я+РВь (2) то линейность фазы выходной ЭДС на выводах измерительной обмотки, влияющая на точность измерения, не нарушается при расширении допуска на пространственный сдвиг Р обмоток в слоях . Это обуславливает повышение точности датчика.При учете реальной величины расстояния между слоями и различного значения амплитуд 11 п и 1 гп источников 5 и б в ехр (2 лЬ /Т) раз ЭДС 11 первой фазы 7 измерительной обмотки будет равна а обеспечение равенства амплитуд ЭДС первой и второй фаз измерительной обмотки достигается выбором, соответствующего соотношения длин проводников фаэ этой ее слоями.При этом регулируемым может быть выполнен как один из источников питания, так и оба в зависимости от применяемого типа источника питания, Например, может быть использован источник питания типа Г 3-39, имеющий два выхода с квадратурными по фазе напряжениями регулируемой амплитуды, либо два источника типа ЗГ с синхронизируемыми входами. позволяющими регулировать как фазу, так и амплитуду его выходного напряжения.Формула изобретения 1, Индукционный датчик угловых перемещений, содержащий два дисковых основания, установленных с возможностью вращения одного относительно другого, размещенные на обращенных одна к другой торцовых поверхностях основания соответственно обмотку возбуждения и измерительную обмотку, обе обмотки выполнены двухфазными в виде плоских многополюсных меандров с периодом Т, активные проводники которых расположены по радиусу и размещены в двух слоях с расстоянием Ь между слоями, и подключенные к фазам обмотки возбуждения два источника питания переменного тока, о т л и ч а ю щ и й с я тем. что, с целью повышения точности, фазы обеих обмоток размещены в соответствующих слоях с пространственных сдвигом Р между ними, выбираемым в диапазонах 0ф 90 или 903180 эл.града источники питания выполнены регулируемыми по фазе с максимальным диапазоном регулированиями в .Р.2, Датчик по и. 1, отл ич а ю щи йс я тем, что длины 11 и 1 г активных проводников соответственно первой и второй фаэ измерительной обмотки связаны соотношением 11 = 1 гехр(2 л Ь /Т), а.амплитуды источников питания различаются в ехр(2 л Ь /Т) раэ.1744442 7 Фиг. оставитель Н.Петропольскийехред М,Моргентал Корректор Н.Ревская Редактор М.Келеме каз 2185 Тираж . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10