402897

Союз СоветоваСоциалистическихРеспубпик Зависимое от авт. свидетельства-Заявлено 1 О.Ч 1.1970 ( 1471950/18-24).Ч, Кл, 6 08 с 9/00 рисоединением заявкисударственныи комитетсвета Министрав СССРпа делам изобретенийи открытий ПриоритетОпубликовано 19.Х.1973. Бюллетень4Дата опубликования описания 7.111.1974 325(088,8 Авторизобретения Перел ьштейн Заявитель НДУКТИВНЫЙ ФАЗОВЫЙ ДАТЧИК ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙИзобретение относится к технике измерения линейных перемещений (линейных величин) с помощью электрических (электромагнитных) методов, в частности, основанных на преобразовании линейной величины в фазовый угол между двумя электрическими напряжениями (токами), синусоидально изменяющимися во времени.Известен индуктомин - индуктивный фазовый датчик линейных перемещений, содержащий измерительную линейку, выполненную в виде зигзагообразной обмотки из распределенных в рабочей плоскости по размеру шага отрезков проводника и индуктивно и геометрически связанную с измерительной линейкой через воздушный рабочий зазор синусно-коси. нусную обмотку.Недостатком известного устройства являются нестабильность выходного напряжения устройства, а так же небольшое значение выходного напряжения, определяемое малой площадью поперечного сечения обмотки возбуждения, а следовательно, и тока возбуждения.Целью изобретения является повышение стабильности работы устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройство введена вторая синусно-косинусная обмотка, причем обмотки датчика выполнены бескаркасцыми из плоского проводцика, спрессованного с изолирующим материалом, а синусно-косицусные обмотки сдвинуты между собой на половину шага и расположены каждая против соответствующей рабочей 5 поверхности измерительной обмотки (линейки).Бескаркасцая конструкция обмоток возбуждения дает возможность использовать обе рабочие поверхности обмотки возбуждения - 10 увеличить примерно вдвое выходное напряжение датчика и стабилизировать его независимо от колебания рабочего зазора в процессе перемещения за счет рационального (для конкретной конструкции) соединения синус но-косинусцых обмоток, расположенных пообеим сторонам обмотки возбуждения.Бескаркасная конструкция обмоток принципиально не имеет ограничений по ширине, ибо используется в качестве исходного мате риала ленточный проводник (покрытый изоляцией или переложенный ленточной изоляцией).В этом случае для любого расчетного соотношения размеров по толщине проводниково го и изоляционного слоев, принимаемых длязаданной цены оборота фазы, возможно иметь практически любую площадь поперечного сечеция проводников обмотки возбуждения датчика и обеспечить на уровне рабочей ЗО частоты системы управления заданную вели10 15 го 60 чину выходного напряжения без применения преобразователей частоты и многокаскадных усилителей иеи при сокращении каскадов усиления,На фиг. 1 изображен общий вид датчика в изометрии; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема.Измерительная линейка 1 датчика конструктивно выполнена в виде бескаркасной обмотки стержневого типа по зигзагообразной схеме, где проводники 2 находятся на рас. стоянии от соседнего, соответствующем половине цены оборота фазы датчика.Все проводники разделены эеектроизоеяционным материалом 3. Бобышки 4 из эеектроизоеяционного материала сеужат дея закрепления отдельных стержней между собой и к опорным кронштейнам 5; Рабочие поверхности обмоток покрыты тонким слоем полимерного эеектроизоеяционного материала.Две синусно-косинусные обмотки 6 - идентичны, сопряжены по геометрии с элементами измерительной линейки и сдвинуты по фазе между собой на одну четверть цены оборота фазы датчика (поеовину шага намотки иеи 90 эе, град, удвоенного междупоеюсного расстояния) .По схеме каждая из двух синусно-косинусных обмоток состоит из четного числа проводников в группе, соединенных между собой последовательно, параллельно иеи параееееьно-посеедоватееьно. Число проводников, размеры и схема соединения синусно-косинусных обмоток опредееяются расчетными данными, в том числе заданными метрологическими характеристиками. В частности, ширина обмотки диктуется заданным выходным сопротивлением обмоток и допустимой величиной потери выходного напряжения. Особенностью схемы датчика является (см, фиг. 2) применение двух систем синуснокосинусных обмоток, охватывающих обмотку возбуждения - измерительную линейку с обеих сторон.Стержни бескаркасных синусно-косинусных обмоток установлены и закреплены в кассетах 7 с выводом контактов групп иеи каждой обмотки в целом на коммутационную панееь 8. Последние осуществляют соединения также между стержнями и несут выводы обмоток на фазосдвигающую цепочку (есеи в качестве входной обмотки рассматривать измеритееьную линейку),Принцип действия датчика предлагаемой конструкции в основном не отличается от действия известных конструкций и состоит в сее дующем (при рассмотрении измерительной линейки входным элементом датчика): пере. менный ток питает обмотку возбуждения -измеритееьную линейку 1, образуя около каждого из проводников 2 переменные магнитные поля чередующейся полярности, охватывающие через воздушный рабочий зазор своими линиями магнитной индукции провод. 25 зо 35 40 45 50 55 ники синусно-косинусных обмоток 6, и инду)- тируя в них э.д.с, взаимной индукции.Если осевые плоскости проводников обмотки возбуждения и одной из сипусно-косинус. ных обмоток совмещены, то на выходе данной обмотки имеет место максимальное значение э.д,с, взаимной индукции, В то же время на зажимах другой обмотки, сдвинутой относительно первой на одну четверть цены оборота фазы, э.д.с. взаимной индукции равна нулю.Любое промежуточное положение осевых плоскостей проводников обмотки возбуждения (измеритееьной линейки) и синусно-косипусных обмоток вызывает появление на зажимах каждой из обмоток э.д.с. напряжения взаимной индукции, пропорционального соответственно синусу и косинусу электрических углов в пределах половины цены оборота фазы (180 эе. град.), функционально зависящих от линейного перемещения синусно-косинусных обмоток относительно измерительной линейки,Подача выходных напряжений от каждой синусно-косинусной обмотки на фазосдвигающую цепочку при значении ее параметров жЯС=1 (где а=2 е,- частота в гц, й - сопротивление в ом, С - емкость в фарадах) дает возможность получить на выходе датчика напряжение вида Увых= Уя 1 л(йг+й), где У - амплитуда напряжения каждой обмотки, а а - выходной измерительный сигнал в виде электрического фазного угла в пределах 180 эе, град. иеи половины цены оборота фазы датчика, пропорциональный значению измеряемой линейной величины (перемещения).Суммирование выходных напряжений (то. ков) одноименных обмоток датчика, пропорционаеьных синусу и косинусу от распоео. женных по обеим сторонам измерительной линейки, обеспечивает постоянство выходных напряжений, в пределах заданного допуска, независимо от колебаний воздушных рабочих зазоров и исключает появление низкочастотной модуляции. Предмет изобретенияИндуктивный фазовый датчик линейных перемещений, содержащий измерительную линейку, выполненную в виде зигзагообразной обмотки из распределенных в рабочей плоскости по размеру шага отрезков проводника и индуктивно и геометрически связанную с измеритееьной линейкой через воздушный рабочий зазор синусно-косинусную обмотку, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности работы устройства, в него введена вторая синусно-косинусная обмотка, причем обмотки выполнены из еенточпых проводников, жестко скрепленных изоеирующим материалом, а синусно-косинусные обмотки сдвинуты между собой на половину шага и расположены каждая против соответствующей рабочей поверхности измерительной обмотки.402897 ставитель Г. Антоно Семано Техред Т. Миронов едакт орректор В. Брыкси Подписно пография, пр. Сапуьов аз 503/13 Изд Лго 2044 ЦНИИПИ Государственного ком по делам изобрет Москва, Ж, РауТираж 602тета Совета Министров ССний и открытийская наб., д. 4(5