Датчик линейных перемещений

(5)5 6 01 В 7/О СУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКО ВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Самарский институт по проектированию организации энергетического строительства "Вол гаоргэнергострой"(56) Электрические измерения неэлектрических величин / Под ред, П,В.Новицкого, Энергия, 1975, с. 308/309Авторское свидетельство СССР М 411482, кл. 0 01 В 7/02, 1971.(54) ДАТЧИК ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения перемещений датчика линейных перемещений, который содержит цилиндрический корпус. В корпусе размещена дифИзобретениеотносится к измерительной технике и может найти применение в приборах и измерительных информационных системах, предназначенных для высокоточного измерения перемещений и других неэлектрических величин, преобразованных в этот параметр.Целью изобретения является устранение перечисленных недостатков известных датчиков и повышение точности измерения линейных перемещений эс счет того, что датчик линейных перемещений, содержит полый цилиндрический корпус, размещенные внутри него немагнитный каркас с намотанной нс него дифференциальной соленоидной катушкой индуктивнрсти, установленный на оси датчика с возможностью перемещения ферритовый Сердечник,ференцисльная катушка индуктивности, имеющая две идентичные секции намотанные нс немсгнитном каркасе. Ферромагнитный сердечник, закрепленный нс измерительном штоке. предназначен для связи с объектом контроля, Приводной электромагнит возбуждает узел установки катушки в двух положениях, находящихся на фиксированном расстоянии Л одно от другого, узел установки содержит двухпозиционную звездочку, состоящую из диска с кулачками и кольца, с тскже храповое кольцо и две пружинные собачки. Разность между наружными диаметрами кулачков и кольца является фиксированной величиной для датчика, С помощью датчика осуществляется четырехконтсктный тестовый метод измерения перемещений. 1 э.п. ф-лы, 3 ил. предназначенный для изменения положения катушки вдоль оси датчика в процессе измерения, якорь которого прикре"лен к торцу каркаса, и узел установки катушки индуктивности в двух положениях нс фиксированном расстоянии одно от другого.Структурная схема предлагаемого датчика представлена на фиг.1; нс фиг.2 - сечение А - А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б - Б на фиг,1,Датчик содержит корпус 1, выполненный в виде полого цилиндра с торцевыми крышками. Внутри корпуса 1 размещена диффервнцисльная катушка 2 индуктивности, имеющая идентичные секции 3-4 и 4 - 5 и намотанная нс немсгнитном каркасе 6. Внутри катушки 2 индуктивности соосно с ней размещается сердечник 7, закреплен 1820196ный на измерительном штоке 8, предназначенном для связи с обьектом контроля, На торце немагнитного каркаса 6 закреплен якорь приводного электромагнита 9. Установка катушки 2 индуктивности в двух положениях, находящихся на фиксированном расстоянии одно от другого, обеспечивается узлом 10, который выполнен в виде закрепленного на внутренней поверхности корпуса 1 кругового сегмента 11 с укрепленной на нем перпендикулярно его боковой грани в плоскости его симметрии осью 12, на которой посажены жестко скрепленные между собой, например пайкой, и свободно вращающиеся двухпозицион ная звездочка 13 и храповое колесо 14. Двухпозиционная звездочка 13 выполнена В Виде двух деталей: круглого диска 15 с четырьмя кулачками 16, имеющего с одной стороны кольцевую выемку с диаметром, превышающим диаметр основания кулачков 16, и кольца 17, наружный диаметр которого равен диаметру кольцевой выемки на круглом диске 15, Разница Ь между наружными диаметрами кулачков 16 и кольца,17. является фиксированной Величиной для датчика, На стенке 18, закрепленной на боковой грани кругового сегмента 11, укреплена первая пружинная собачка 19, Взаимодействующая с , храповым колесом 14, а на торце сегмента 14 на оси его симметрии закреплена плоская стойка 20 с отверстием для прохохдения немагнитного каркаса 6 катушки 2 индуктивности, На немагнитном каркасе 6 выполнена ступенька 21, на которую опирается одним концом цилиндрическая пружина 22, другой конец которой упирается в плоскуо стойку 20. На каркасе 6 укреплен с возможностью регулировки положения ползун 23 со стопорным винтом 24. Боковые грани ползуна 23 введены в направляющие 25, прикрепленные по образующей внутренней цилиндрической стенки корпусадля предотвращения вращательного движения немагнитного каркаса 6 с катушкой.2 индуктивности. : противоположной стороны стопорного винта 24 укреплен Г-образный кронштейн 26, опирающийся на обод двухпозиционной звездочки 13: на обод кулачка 16 на "выступ" ) или на обод кольца 17 (на "Впадину" ). На кронштейне 26 укреплена вторая пружинная собачка 27, застопоренная, регулировочным винтом:28,Положение катушки 2 индуктивности внутри корпуса 1 датчика определяется тем, на какую из деталей двухпозиционной звездочки 13 опирается Г-образный кронштейн 26, Если он опирается на обод. кольца 17, т,е, находится Во впадине двухпозиционной звездочки 13, катушка 2 индуктивности, котсрая под действием цилиндрической пружины 22 постОЯнно ОттЯГиваетсЯ Вниз, фиксируется в крайнем положении. ЕслиГ-образный кронштейн 26 опирается на5 обод кулачка 16, т,е. находится на выступедвухпозиционной звездочки 13, катушка 2 индуктивности фиксируется в положении, смещенном относительйо крайнего нихнего на строго заданную величину Ь,Датчик работает следующим. образом.В исходном состоянии катушка 2 индуктивности фиксируется в крайнем нижнемположении х симметричном относительно секций 3 - 4 и 4-5.15 От этого положения Отсчитывается измеряемое перемещение х. За положительное направление изменения х условно принимается направление, обозначенноестрелкой на фиг,1, В этом положении катуш ки 2 индуктивности производится два тактаизмерения. В первом такте Включается секция 3 - 4, выходной электрический сигнал пропорцио ален величинехо -х. Во второмтакте включается секция 4 - 5, выходной 25 электри еский сигнал пропорционален величине перемещения хо+ х. После окончания, второго такта. кратковременновключается электромагнит 9, Его якорь Втя-.гивается в обмотку, увлекая за собой немаг 30 нитньй каркас 6 катушки 2 индуктивности сукрепленным на нем ползуном 23 и кронштейн 26,Ход а якоря электромагнита 9 устанавллвается несколькобольшим.Л, При движе 35 нии немагнитного каркаса 6 втораяи ружинная собачка 27 подхваты вает храпоВое колесо 14 и поворачивает его на угол,соответствующий одному зубу.на его г 1 овер-:хности, На фиг,2 число зубьев равно 8 и40 следовательно угол поворота храпового колеса равен 45. Двухпозиционная звездочка13, жестко скрепленная с храповым колесом14, также поворачивается на угол 45, Числокулачков на плоском круге 15 вдвое меньшечисла зубьев на храповом колесе 14.Таким образом, при повороте на 45 Гобразный кронштейн 26 переходит с ободакольца 17 на обод кулачка 16. При этомпервая собачка, проскочив один зуб храпе 50 Вого колеса 14, стопорит двухпозиционкуюзвездочку 13 от обратного хода,После откл очения электромагнита 9 катушка 2 индуктивности оказывается зафиксированной в положении, смещенном открайнего нижнего на величинуЛ. В этомположении производятся 3-й и 4-й тактыизмерения. В 3-м такте включается секция3-4 катушки 2 индуктивности, выходнойэлектрический сигнал пропорционален ве 1820196личине хо - . х+ Д. В 4-м такте включается секция 4 - 5, выходной электрический. сигнал пропорционален величине хо+ х+Ь,При аппроксимации функции преобразования датчика параболической зависимо стью в результате четырех тактов имеем: Й 1 И 210Таким образом,. в предлагаемом датчи, ке обеспечивается идентичность условий измерения во всех четырех тактах за счет того, что все они проводятся при отключен-, ном приводном электромагните 9, а фиксация катушки 2 индуктивности в двух положениях, расположейных на фиксиро-. ванном расстоянии одно от другого, обеспечивается за счет конструктивных отличий датчика. 20Кроме того, в предлагаемом датчике за счет его конструктивных особенностей обеспечивается высокая точность задания Ь, на величину которого не оказывает влияния вариация длины немагнитного каркаса и корпуса датчика,В конечное выражение для х не входят нестабильные коэффициенты функции преобразования, Предлагаемый датчик обеспечивает снижениепогрешности З 0 нелинейности, аддитивной.и мультипликативной погрешности всего тракта измерения, включая первичный преобразователь.Технико-зкономические преимущества датчика заключаются в обеспечении высо- З 5 кой точности измерения перемещений благодаря созданию в .нем оптимальных условий для автоматической коррекции погрешностей, которая осуществляется за счет проведения цикла из четырех измере ний в идентичных условиях. Формула изобретения 1, Датчик линейных перемещений, содержащий полый цилиндрический корпус, размещенный внутри него немагнитный 45 каркас с намотанной на него дифференциальной соленоидной катушкой индуктивности, установленный на оси датчика с возможностью перемещения ферритовый сердечник, предназначенный для связи с объектом контроля, приводной электромагнит, предназначенный для изменения положения катушки вдоль оси датчика в процессе измерений, якорь которого прикреплен к торцу каркаса, и узел установки катушки индуктивности в двух положениях на фиксированном расстоянии одно от другого, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, узел установки катушки выполнен в виде закрепленного на внутренней поверхности корпуса кругового сегмента, укрепленной на нем перпендикулярно боковой грани в плоскости его симметрии оси, свободно вращающихся на ней двухпозиционной звездочки и храпового колеса, жестко скрепленных между собой, закрепленной на боковой грани кругового сегмента и взаимодействующей с храповым колесом первой пружинной собачки, закрепленной на оси симметрии кругового сегмента плоской стойки с отверстием для прохождения каркаса с катушкой индуктивности, укрепленного на каркасе с воэможностью . регулировки положения плоского полэуна, опирающегося на обод двухпозиционной звездочки Г-образного кронштейна, закрепленной на нем второй пружинной собачки, взаимодействующей с храповым колесом, и цилиндрической пружиной, один конец которой прикреплен к плоской стойке, а другой уперт в ступеньку, выполненную на торце немагнитного каркаса.2; Датчик по пЛ, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что двухпозиционная звездочка выполнена в виде жестко скрепленных между собой и размещенных соосно. круглого диска с четырьмя кулачками и кольца, на одной стороне круглого диска выполнена. кольцевая выемка, диаметр которой превышае диаметр основания кулачков и равен наружному диаметру кольца.1820196 едактор ская и ГКНТ С роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул,Гагарина, 10 аказ 2021 ВНИИПИ Госуд Составитель В, ИвановТехред М,Моргентал Корректо Тираж Подписноетвеннаго комитета по изобретениям и открыт 113035,Москва,Ж, Раушская наб., 4/5