Устройство для измерения давления

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик(23) Приоритет(51) М. Кл. б 01 1 7/04 Гесудэрственнмй нсмнтет СССР на делам нзабратеннй н аирмтнй(54) УСТРСЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ 1Изобретение относится к области приборостроения, а именно к устройствам. преобразования механических величин в алектрические.Известны датчики давления, содержа 5 щие упругий алемент и индуктивный преобрааователь перемещения в алектричекое напряжение 1 .,При воадействии на устройство различных дестабилиаирующих факторов (температуры, изменения амплитуды, частотыи формы кривой напряжения питания, внешних магнитных полей, старения материалов и др,) в трансформаторном преобразователе имеют место изменение нуля выходной характеристики (аддитивная пот- решность ) и изменение крутизны выходной характеристики (мультипликативнаяпогрешность) .Наиболее близким по технической сущ ности и достигаемому техническому эффекту к иаобретению является .устройство . для измерения давления с упругим чувствительным алементом и днффереддиальным трансформаторным преобразователем перемещения, выполненным в виде магнитопровода с воздушным зазором в которомрасположены измерительная катушка, закрепленная на чувствительном алемепте, икомпенсационная катушка, закрепленнаянеподвижно 2 .В известном устройстве наличие компенсационной катушки, включаемой встречно с иамерительной, позволяет исключитьаддитивную составляющую погрешность,Мультипликачттвная составляющая погрешность в известных устройствах имеетместо,Однако ато устройство имеет недостаточную точность.Целью изобретения является повышениеточности устройства за счет исключениякак аддитивной, так и. мультипликативнойсоставляющей погрешности трансформаторного преобразователя,Это достигается тем, что в предлагаемое устройство дпя измерения давления,содержащее магнитопровод с воздушным3 7зазором и катушкой возбуждения, упругий чувствительный элемент, измерительную и компенсационную катушки расположенные с противоположных сторон воздушного зазора магнитопровода, введены допол нитедьная катушка, которая установлена неподвижно в плоскости воадушного зазора магнитопровода и смещена относительно компенсационной катушки вглубь заа 0- ра на величину хода чувствительного алемента, потенциометр, нуль-орган,и электродвигатель, при атом конец дополнительной катушки соединен с концом измерительной и концом компенсационной катушек, а начало потенциометра, соединено1с одним концом потенциометра, другой конец которогосоединен с началом компенсационной катушки, а щетка соединена с одним входом нуль-органа, другВ вход которого соединен с началом измерительной катушки, при атом выход нуль-органа соединен с обмоткой алектродвигатедя, вад которого механически связан со щеткой потенциометра.На фиг. 1 приведена конструктивная схема описываемого устройства на фиг.2 и Э - сечения устройства; на фиг. 4 - адектрическая схема устройства.Устройство состоит иа упругого чувствительного элемента 1 магнитопровода 2., имеющего воздушный зазор; обмотки возбуждения 3 иамеритедьной катушки 4 пружинных токопроводов 5 компенсационной катушки 6, закрепленной неподвижно дополнитетьной катушки 7, закреп.дяемой неподвижно и установленной в плоскости воздушного зазора таким образом, что площадь катушки 7 перекрывает полюс магнитоцровода 2 на величинумаксимального хода чувствительного алемента потенциометра 8; нуль-органа 9; серводвигателя 10, который через редуктор 11 связан со щеткой потенциометра 8,Компенсационная 6 и дополнительная 7 катушки установленыс одной стороны зазора, измерительная катушка 4 - с другойпри атом компенсационная катушка 6 занимает положение, симметричное с иа мерительной при положении иамерительной катушки, соответствующем давлению, равному нулю; дополнительная - соответствующем максимальному измеряемому давлению, Измерительная 4 и дополнительная 7 катушки соединенывстречно с компенсационной катушкой 6 (см, фиг, 4),Устройство работает следующим образом. 02246При включении обмотки возбуждения Ъв сеть переменного тока в магнитопроводе образуется магнитный поток, которыйнаводит в измерительной, компенсационной и дополнительной катушках напряжения О, О , О соответственно, При подаче давления Р упругийчувствительный алемент прогибается иперемещает иамерительную катушку 410 вглубь воадущного зазора магнитопровода 2. При атом в иамерительной катушкеувеличивается напряжение ( 0 ) пропорционально измеряемому давлению, В компенсационной катушке наводится напряже 15 ние ОК, равное напряжению в измерительной катушке при Р О. В дополнительной катушке наводится напряжение Оравное напряжению.в измерительной катушке при максимальном иамеряемом давлении.Так как катушки 4-6 и 6-7 соединенывстречно, напряжение с катушек 4-8:а И к (1)Напряжение с катушек 5-7, которым оапитывается потенциометр 8:(г)При равенстве напряжений Ос и Од.( 0- напряжение между щеткой и началом лотенциометра, см. фиг. 1), напряжение на входе нуль-органа 9 равнонулю, и серводвигатель 10 находится вравновесии, При изменении давления напряжение 0изменится, исерводвигатель переместит щетку потеяциометра 8до положения, при котором ЦсО,Отметим, что перемещение щетки потен 40 циометра можно осуществлять вручную,фиксируя равенство 0 - О , по индикатору нулевого положейия нуль-органа(гальванометру).где б- - угол поворота щетки потенциометра,Из выражений (1) и (3) следует:и "кО - О (4)Обозначим: фО= к и+ (5)0 -К Ъ +цД А . всзх од (6)где Ь текущее значение леремен 1. ниячувствительного элемс и горЪлду, - максимальное значение перемещениял фу ве твй 1"1 лл огГод е.- мента;ОО( - напряжения на измерительнойи добавочной катушках при ихположениях, соответствующихЬ-о,Кц - крутизна характеристики измерительной катушки,"Кд - постоянный коэффициент.Из выражений (5), (6), (7) получим:К И+О -0и ои ок(7)д щах од окТак как И пропорпионально давлению,то о, = У (Р) Покажем, что предлагаемое устройство инвариантно к воздействию дестабилизирующих факторов(температуры, напряжения, внешних магнитных полей и др.).Действительно, при воздействии дестабилизирующих факторов будет происходитьизменение линейных размеров катушек,магнитопровода, основания устройства иизменения магнитного .потока в воздушномзазоре, что приводит, во-первых, к изменению К И и К соответственно на+ Ь К ц и + д К и, во-вторых, к изменению Оо 1 0 и О од соответственно на ФЬОо + Ь ц КдОд.При атом из выражения (7):,-д) ,рхОод дО-(О +МВследствие идентичности конструкцииизмерительной, компенсационной и допол ,нительной катушек и симметрии их расположения в воздушном зазоре, имеют место равенства:О 0 =О ои к и (9) дК.- дК (11)С учетом выражений (9), (10), (11) из 5 формула изобретения Устройство для измерения давления,содержащее магнитопровод с воедушнымзазором и катушкой возбуждения, упругийчувствительный элемент измерительнуюи компенсационную катушки, расположенные с противоположных сторон воздушного зазора магнитопровода, о т л и ч а , ю щ е е с я тем, что, с целью повышения . точности, в него введены дополнительнаякатушка, которая установлена неподвижнов плоскости воздушного зазора магнюо-провода и смещена относительно комлейо сационной катушки вглубь зазора на величину хода чувствигельного элемента,потенциометр, нудь-орган и электродвигатель, при этом конец дополнительной катушки соединен с концом измерительной 25 и концом компенсационной катушек, начало дополнительной катушки соединено содним концом потенциометра, второй конец которого соединен с началом компенсационной .катушкиа щетка соедине- ЗО на с одним входом нуль-органа, другойвход которого соединен с началом дополнительной.обмотки, при этом выход нульоргана соединен с обмоткой электродвигателя, вал которого механически связан З 5 со щеткой потенциометра. Источники информации,Принятые. во внимание при экспертизе1, Агейкин Д.;И. Костина Е. Н., Куз 40 нецова Ч. Н. Датчики контроля и регулирования М 1965, с. 586,2.Авторское свидетельство СССРМ 386293, кл.б 01 Ь 9/10, 1971Фиг,5 г.4 О, Сафон Составительов едактор Л. Бибер ТехредЛ, ДлфероТираж 1 О 73Ц ИИПИ Государственпо делам ивобре3035, Москва, Ж,Подлисноего комитета СССРий и открытийушскан наб д, 4/б илиад ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4