Устройство для преобразования линейных перемещений

Союз Советских Социалистических Респуолн;-.5; Дата опубликования описания 30.0 б.ь 0 по делам изооретеннй и открытий(71) Заявитель 154) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЛИНЕЙНЪХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙИзобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано, в частности для высокоточного измерения линейных перемещений.Известны индуктивные преобразователи линейных перемещений, состоящие из проходного якоря, на котором нарезана винтовая резьба, и двух магнитопроводов, зыполненных в виде разъемных гаек с обмотками внутри, Между якорем и гайками имеется воздушный зазор 1 и 2),Недостатками этих преобразователей являются их невысокая точность, обусловленная погрешностями, возникающими вследствие нет 1 очности изготовления зубцов якоря и сердечников, и дискретный характер информации о линейных перемещениях, определяемый числом витков якоря (число нулей напряжения на измерительной обо;отке).Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для преобразования линейных перемещений, содержащее выполненные из диэлектрика цилиндрический стержень и охватывающую его подвижную измерительную втулку, смежных поверхностях которых в витках многозаходной резьбы размещены бифи лярные обмотки 13. Недостатком известного устройства является его недостаточно высокая точностьизмерений, обусловленная ошибками, возникающими из-за погрешностей изготовления, и дискретным характером информациио линейных перемещениях,Целью изобретения является повышениеточности измерения линейных перемещений,1 О Поставленная цель достигается тем, чтопредлагаемое устройство снабжено двигателем, связанным со стержнем, неподвижной опорной втулкой, охватывающей стержень и выполненной из диэлектрика, и до 15 полнительной бпфилярной обмоткой, размещенной в витках . ногозаходной резьбыпа внутренней, обращенной к стержню, поверхности неподвижной втулки.На фпг. 1 представлено предлагаемоеустройство; на фиг. 2 - графики, поясняющие его работу.Предлагаемое устройство, содерживнутренний цилиндрический стержень 1диэлектрика, две внешние - опорную 2 и25 измерительную 3 втулки, также выполненные из диэлектрика, и двигатель 4, например синхронный, связанный со стержнем1,и вращающий его с постоянной скоростью.На внешней поверхности стержня 1 и внутЗО ренних, сопрягающихся со стержнем, по 744217: "костях Втулок 2 ц,) цлцсссцы печатные с)сб) откц 5, 6 и 7, причем на стержне 1 насец; оо,сткл 5 Возб жлсцця, ца Вт;отссопорная обмотка 6, а на втулке ) Измерительная обмотка 7, В общем слутчс Об:тосц 5, 6 и 7 представляют собой мцоГозлходцые винтовые обмотки, причем коммутлцця очцозаходных винтовых обмоток. т брлзующцх многозаходные винтовые ос мотки 5, 6 и 7, осуществляется таким образом, цтобы обмотки 5, 6 ц 7 были одцофлзцымц, а токи, протекающие по соседним Вттклм каждой из обмоток 5, 6 и 7, были В любой момент времени направлены В ротцвоположные стороны, На фиг, 1 изо Огтажена уетРОйСтВО С ДВУХЗаХОДНЫМИ ВЦЦ- то: ымц обмотками 5, 6 и 7, причем каждая цз обмоток образована двумя однозаход 1 ымц винтовыми обмотками (одна из одцо, хо. ц 1,1 х Вц то в ых обмоток з ачер цена), сосдцценными между собой последовател тц) ц согласно, Между внешней поверхностью стерткня 1 и внутренней поверхос гю Втулок 2 ц,) имеется Воздушный за;тор. Опорная втулка 2 неподвижно заф- ст:рована относительно стержня 1, а измсГптельная втулка 3, связываемая с тзмсрясмым объектом, имеет возможность продольного возвратно-поступательного персм счцсц и я относительно стержня 1.11 рт Врятцсццстержня 1 с постоянной СКОт)ОСТПс /1 В Т 1 ц т 1 ТОВО 1 ООМОТКП 5 Г 03- бг)тссцця кяк б; тпццчтВаотся в витки ццтОВ 1 х Ос)моток 6 : 7. Тлсцм Оорязом по цалогиц с резьбовьм гццтом и Гапками Одпц полцьтй 000;тот стержня 1 соогвстс. вует смещению витков обмотки 5 возбуждения, выполняюси роль Винта, относительно обмоток 6 ц 7, гыполцяющих роль Глек, на одттц шаг т Вццтовотт лттнттц.Вокруг витков обмоток 5 возбуждения, питающейся напряжсцисм С/. т, гысокой частоты / = 1 - 2 тГ/1, ВозИкают магнитцье поля, наВОдяпце В Витках Обмотс)тс 6 ц 7 электродвцжутцце силы, которые г, связи с тем, что прц Вращении стержня 1 Вцтктт обмотки 5 возбуждения смещаются в прострацстве отпосительпо витков обмоток 6 и 7, 3 ттсняются от своего максимального знацсцця до нуля.Максцмальцьс Выходные напряжения Уои с 1, обмоток 6 ц 7 соответствуют такому пространственному расположению обмоток 5, 6 и 7, прц котором витки обмотки 5 возбуждечия находятся напротив витков обмоток 6 и 7, и магнитные поля витков обмотки 5 наводят В витках обмоток 6 и 7 максимальные электродвижущие силы. Нулевые выходные напряжения обмоток 6 и 7 соответствуют такому пространственному расположению обмоток 5, 6 и 7, при котором каждьтц виток обмоток 6 и 7 находит;я на равном расстоянии от двух соседних Вцтков обмотки 5 возбуждения. Встречные магнитные поля, создаваемые соседнимивитками обмотки 5 Возбуждения, по кото- РЫМ В КажДЫт т ОМЕН 3 ВРЕМЕНИ ЦРОТЕКЯ 01 токи проти вополэжно Го т я правления, взаим- ЦО СОМс 1 Ит/СТС)1, ТЯК ТО ЦаВОДИМЫЕ В витках обмоток 7 эле: тродвижущие сиГц равны цусцоТаким Оораз:прп гитании обмотки 5Вс)зб т жтец.; ., 1".:с.-:Г ож. Птой на вращающемся с постояц-:О." скоростью и стержнс 1, 10 цятт)яхтт "С . " О". 1;СТОТЫ //// /, о 3- о ) ц о СОВ Стт,где ст)=2 лт -- у Г "свая :.1 стота напряжения ВОЗОУжДЕЦ И Я. В Ь.".СО Ч ЦСЕ НаПРЯжЕНИЕ С/оо опорной Оомотк, ц выходное напряжение С/, .змертттельной обмотки 7 имеют вид ба- Г ЛНСНО-МО т.Чт рт эаццЬтк СИГНЯЛОВ ог - оо . " ")= " Оэ й 1 (2ст/, = Г-, .". Гоэ/).+сс)сов с)г (3) где КГ)/-тоС, С 05 О, , - . - / т о те О э Я т+ ср) 55 СДВИГ ф 31, СР ЭЕЖ У НЯПРЯжЕНИЕМ Оттоц цяп 1)яжецц м т/, связан с величиной из- МЕРЯЕМОГО ПЕРЕ;,т)ЦЕНЯ СЛЕДУЮЩЕЙ ЗаВИСЦМОСТЬ 33(6) д/ -- ВЕЛ Чц Ст Лиц ЕЙНОГО ПЕр Ет ЕЩЕНИЯ измеряемого ооъекта;55 т шаг обматок 5, 6 ц 7. О С;:",.",:тттСфОР.ЯЦИИ;ОВ:" " ОТ Я )ОДтЛ и т)т 10 СГО о 5- С твц" ,;,ж В ОИбстопс 1т.)Я,"ат:СО- ЛУЛРОВаНЫХ СНПа- ЛОВ, /т, ЕСУПцй ЦфОРМаЦГРС О,т:.Е.т О СРСМЕЦЕНЕГЦ:3- ЗСп -- ско)Ост - рения синхронногод В ц Г Я. :;:т. 0 Э т: Е К.Катс ВдО цз ф;1-. 2 б), в, при работепредложенногостройства имеет место амплитудная модулцц-.".; Ссуц 1 его напряжения ВЫСОКОЙ таСТОтвт ,. О СтПУСОИДаЛЬНОМУзакону с частотсй й.ИнфОР)я /ЦЯ С В.т.ттятНЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЯцзмерительноц Втулки 3, связанной с цзмеряемым объекто:л держится в величине сдвига фазь; ся ,те)кду огцбатощей напряжецця Стоо ОГОрО: ГОМОТКП 6 И ОГИбаЮщЕй цапряжсния Г, :3:.Ср:тсльнотт обмотки 7.,:ля полрен 1 т формации об измеряеМО: ПЕРЕЕЦЕНЦ ЦЕООХОДИМО ПРИ ПОМОЩИ дстектироватця, например синхронного, вы- ДЕЛЦтЬ ОгцбаЮпт.Е Гттт Ц С 1, аМПЛИтУДНОМ 01" т 01 3 тт";и;я цО- Г/ тт тт/т ОПИС 1 В Л;. Ь3 Ьа, Е Н Я., Ц;5 СКзмерсние сдвига фазымежду двумя идентичными по форме сигналами сlи У,. ;.сж-т быть произведено любым из известие:х способов.,Лля повышения надежности работы устро;ства питание обмотки 5 возбуждения мсжно осуществлять без использования щеток при помощи воздушного трансформатсра, например бесконтактного сельсина.С целью уменьшения влияния на точ ость работы предлагаемого устройства колебаний окружающей температуры цилиндрический стержень 1 и охватывающие его втулки 2 и 3 необходимо выполнить из мате(и.ала с минимальным температурным ".оэффициентом расширения, например из спталла.Погрешность предложенного устройства о; ределяется главным образом точностью измерения сдвига фазы Л,и величиной т н а-а обмоток устройства(7)где Лгр - точность измерения сдвига фазы;т - величина шага обмоток устройства для преобразования линейных перемещений;р-, - сдвиг фазы между огибающиминапряжений опорной обмотки б (У,) и измерительной обмотки 7 (С,) устройства для преобразования линейных перемещений при перемещении измерительной втулкипа величину т. П .:;. ша"е сб,Сток, равном 2 мм, и точности измерения сдвига фазы, равной 5 (сдвиг фазы 360"). погрешность измерения сост з вл яет 0,5,ик я.срор мула пзооретенияУстройство для преобразования линейных перемещений, содержащее выполнен Оные пз диэлектрика цилиндрический стержень и охватывающую его подвижную измерительную втулку, на смежных, поверх - ностях которых в витках многозаходной 15рсзьоы размещены Оифилярные оомотки, отличающееся тем, что, с целью повыц:ения точности измерения, оно снабжено двигателем, связанным со стержнем, неподвижной огорной втулкой, охватывающей стержень и выполненной из диэлектрика, и дополнительной бифилярной обмоткой, размещенной в витках многозаходной резьбы па внутренней, обраценной к стержню, поверхности неподвижной втулки.25 Источник 1. информации, принятые еовнимание при экспертизе:1. Срибнер Л, А. Точность индуктивныхппеооразователей перемещений М., Маши"-н ностпоение. 975, с. 3 - 14,2. Цикерман Л. Я и Котляр Ф. Ю. Индуктивные греобпазователн для автоматизации контроля перемещений. М., Маши нсстпоение, 1956, с. 78 - 80.Л. Там же, с. 104 - 106 (прототип),хина ков Тираж 810по делам изобретений кая наб., д. 4/5 одпнскс: открытий