Преобразователь линейных перемещений

Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл.26 01 Р 5/20 С 01 В 7/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Автор изобретения В.П,Дубравки Киевский институт автоматйки им. ХХУ съезда КПСС(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЬБ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Изобретение отно ится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для электрических измерений линейных перемещений подвижных частей различных механизмов, особенно в тех отраслях производства, где имеются сильные поля электромагнитных помех, например в прокатном производстве.Известны преобразователи линейного перемещения с двойной системой отсчета выходной величины, у которых имеется две выходных характеристики: одна с непрерывным линейным изменением для грубого отсчета, другая с периодическим пилообразным изменением для точного отсчета 1.Основным недостатком известных преобразователей является невысокая точность измерения.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь линейных перемещений, содержащий неподвижный сердечник, выполненный с двумя продольными диаметральио противоположно расположенными пазами и поперечными пазами, в которых расположены обмотка возбуждения и секции изме тельной обмотки, и подвижный элемент, выполненный в виде стакана,охватывающего неподвижный сердечник 21.Недостатком известного преобразователя является большая длинараспопоженкя измерительной обмоткнсовместно с обмоткой возбужденияпо длине неподвижного удлиненногосердечнкка, которая зависит отдлины контролируемого перемещенияизмерительного преобразователя ине только равна ему, но всегдана один шаг измерктельной обмоткибольше его и во много раз большедлины подвижного элемента,В условиях производства - приналичии сильных внешних электромагнитных полей, как, например, в прокатном производстве, далеко выходящая за пределы .подвижного элементанерабочая часть измерительной обмотки оказывается подверженной влияниюэтих полей и в ней наводится ЭДСпомехи, которая вызывает погрешность,снижающую точность преобразования. Целью изобретения является повышение точности.40 Это достигается тем, что подвижный элемент выполнен в виде рядачередующихся Ферромагнитных и неферромагнитных колец, закрепленныхв охватывающей их втулке, при этомтолщина Ферромагнитного кольцабольше половины его длины, а длинаподвижного элемента превышает длинунеподвижного сердечника.На фиг,1 изображен измерительныйпреобразователь, общий вид; на30фиг.2 - подвижный элемент и неподвижный сердечник, поперечныйразрез; нафиг,З - выходная характеристика преобразователя,Преобразователь содержит неподвижный ферромагнитный сердечник, состоящий из двух частей 1 и 2 с продольными диаметрально противоположно расположенными пазами 3 и поперечнымипазами 4 на торцах обеих частей, вкоторых сосредоточенно уложены обмотка 5 возбуждения и измерительнаяобмотка б, состоящая из двух секцийс одинаковыми параметрами, каждаяиз которых расположена на своей части магнитопровода неподвижного сердечника, и соединенных между собойпоследовательно и встречно.Длина каждой части цилиндрического ферромагнитного сердечника восевом направлении по его поверхности равна шагу измерительной обмотки били длине одной ее секции, Обе частинеподвижного ферромагнитного сердечника закреплены на штоке 7 без зазора. 35Подвижный элемент 8 преобразователя, охватывающий неподвижный сердечник с обмотками 5 и б, выполненв виде ряда Ферромагнитных (ферритовых колец 9, разнесенных в осевом направлении на расстояния,равные длине ферромагнитного кольца и жестко соединенных охватывающей их втулкой 10, Причем длинакаждого ферромагнитного кольца 9 равна шагу измерительной обмотки б 45или длине одной ее секции (длине одной части неподвижного ферромагнитного сердечника), а толщина каждогоферромагнитного кольца выполненабольше половины его длины или расстояния между ними. Внутреннийдиаметр каждого ферромагнитногокольца 9 сделан большим на общуювеличину воздушного зазора междуними и неподвижным сердечником.55Между ферромагнитными кольцами 9подвижного элемента во втулке 10установлены и закреплены кольца 11,выполненные из неферромагнитногоматериала (пластмасса), на скользящей посадке охватывающие неподвижный цилиндрический сердечник ислужащие опорами Скольжения дляферромагнитных колец 9 подвижногоэлемента. Общая длина подвижного элемента,состоящего из ферромагнитных колец 9,неферромагнитных колец 11 и втулки 10,равна длине контролируемого перемещения, Неподвижный ферромагнитныйсердечник посредством штока 7 закреплен неподвижно, а подвижный элемент 8 жестко соединен с обьектом,.перемещение которого контролируется.Преобразователь работает следующим образом.При подключении напряжения переменного тока к обмотке 5 возбужденияпреобразователя в области одного илидвух ферромагнитных колец 9 подвижного элемента 8, находящихся надобмотками 5 и б, возникает переменныймагнитный поток, равномерно распределенный в воздушном зазоре междуферромагнитными кольцами 9 и поверхностью ферромагнитного сердечника.В результате половина измерительнойобмотки Ь (одна секция или частичнообе) оказывается сцепленной с магнитным потоком и в ней наводитсяЭДС, модуль которой зависит отположения ферромагнитных колец 9подвижного элемента преобразователя.В силу того, что изменениеплощади контактируемых магнитопроводов (колец 9 и сердечника) ввоздушном зазоре между ними происходитлинейно изменение магнитного потокосцепления с секциями измерительнойобмотки б происходит так же линейно.В результате модуль ЭДС на выходеизмерительного преобразователя изменяется также линейно.В исходном положении измерительного преобразователя, соответствующем начальной части выходной характеристики (см. Фиг.З), крайнее ферромагнитное кольцо 9 подвижногоэлемента преобразователя находитсянад крайней первой секцией измерительной обмотки .б и полностью ееохватывает,Вторая секция измерительной обмотки б находится за пределамиподвижного элемента и его крайнегоФерромагнитного кольца 9 и оказывается не связанной с магнитным потоком. В результате в первой секцииизмерительной обмотки б наводитсямаксимальная ЭДС, а во второй секцииона равна нулю, и модуль ЭДС навыходе преобразователя определяетсятолько первой секцией измерительнойобмотки б.При перемещении подвижного элемента преобразователя в направлениинеподвижного сердечника с обмотками 5 и б крайнее ферромагнитноекольцо его начинает сходить с первой секции измерительной обмотки би надвигаться на ее вторую секцию.При атом ЭДС в первой секции начинает линейно уменьшаться, а во вто 729444рой - увеличиваться. В силу того, что обе секции соединены последовательно и встречно, на выходе преобразователя изменение ЭДС происходит ходит вдвое быстрее.При достижении такого положения, когда крайнее Ферромагнитное кольцо 9 наполовину сойдет с первой секции и наполовину надвинется на вторую секцию измерительной обмотки б величины ЭДС каждой секции сравняются, и на выходе преобразователя ЭДС станет равной нулю, На Фиг,З это соответствует точке на горизонтальной оси на расстоянии 5 мм от начала координат.При дальнейшем перемещении подвижного элемента в этом же направлении начинает преобладать ЭДС второй секции измерительной обмотки 6, в результате чего на выходе преобразователя модуль ЭДС меняет 20 свое направление, а сама ЭДС начинает возрастать. Этот процесс нарастания ЭДС протекает до тех пор, пока первое крайнее ферромагнитное кольцо 9 подвижного эле мента не сойдет с первой секции и полностью не зайдет на вторую секцию измерительной обмотки б и ЭДС в ней не достигнет максимального значения. Такому положению подвижного элемента преобразователя на выходной характеристике ( см.фиг.З) соответствует точка с координатой по оси абсцисс - 10 мм.Конечным взаимным расположением подвижного элемента 8 преобразова 35 теля и неподвижного сердечника является такое их состояние, когда первая секция совместно с первой, частью неподвижного магнитопровода сердечника полностью выйдет из-под 40 последнего ферромагнитного кольца 9 за пределы подвижного элемента. Такому положению подвижного элемента преобразователя на выходной характеристике (см.фиг.З) соответствует точка 45 с координатой 70 мм по оси абсцисс.На Фиг.З показана зависимость измерения выходной ЭДС преобразователя в зависимости от перемещенияподвижного элемента, являющаясявыходной характеристикой преобразователя, где по вертикальной оси откладывается величина ЭДС в вольтах,а по горизонтальной - величина перемещения подвижного элемента вмиллиметрах.Такие измерительные преобразователи линейных перемещений могутбыть использованы при работе всложных условиях окружающей средыпри наличии мощных электромагнитныхполей со стороны электрооборудова"ния, как, например, в прокатномпроизводстве. Повышение точностипреобразования перемещения различных механизмов, например прокатныхвалков стана, позволяет повыситькачество регулирования системавтоматического регулирования толщины листового проката,Формула изобретенияПреобразователь линейных перемещений, содержащий неподвижный серцечник, выполненный с двумя продольными диаметрально противоположно расположенными пазами и поперечными пазами, в которых расположены обмотка возбуждения и секции измерительной обмотки, и подвижный элемент, выполненный в виде стакана, охватывающего неподвижный сердечник, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности, подвижный элемент выполнен в виде ряда чередующихся ферромагнитных и неферромагнитных колец, закрепленных в охватывающей их втулке, при этом толщина ферромагнитного кольца больше половины его длины, а длина подвижного элемента превышает длину неподвижного сердечника.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Зарипов М.Ф. Преобразователи с распределенными параметрами, М Энергия, 1969, с.62-64.2, Авторское свидетельство СССРР 335543, кл. С 01 Р 5/20, 1970 (прототип),Ю729444 7 у Е(Ы Составитель А.ЕлагинРедактор Л.Народная Техред О,Андрейко корректор О.Ковин Эака Филиа.-. ППП Патент, г.ужгород, ул,Проектн 1248/35 ТиражЦНИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж, Р 01 одписно комитета СССРоткрытий ушская наб , ,4/5