Синусно-косинусный датчик угла

ОП ИСАЙИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ И,765945 Союз СоветскнкСоциалистическихРеспубпкк К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.СССР ВВ ДЕЛаМ КЗОбРВ 1 ВНйн открыт кования описания 23,09.8 ата опуб(72) Автор, изобретен А. Хайнацкий 7) Заявитель 54) СИНУСНО-КОСИНУСНЫЙ ДАТЧИК УГЛА я к электрическим маши- может быть использоваки и измерительной техазователя перемещения Изобретение относит нам малой мощности но в системах автомат ники в качестве преоб в элект ический сиги с Недостатком известного датчика является наи личие в выходном сигнале датчика слагаемых,и зависящих от экецентрнсистета геометрическихр осей и перекоса (торцового биения) обращенныхР ал. поверхностей дисков, что приводит к дополнительному угловому (фазовому) смещению вы.Известен синусно-косинусный датчик, содержа- . ходных напряжений датчика, т,е. к снижениюший два диска, расположенных соосно, на обра- точности преобразования перемещения в электщенных сторонах которых размещены печатные рический сигнал,обмотки, выполненные в виде радиальных токо- Известен также синусно-косинусный датчикпроводящих проводников, соединенных между угла, содержащии соосно установленные диски1 Особой последовательно (1), На одном (первом) с печатными обмотками наобращенных другдиске проводники, уложенные с шагом7, эк другу поверхностях дисков, одна из обмотокгде 22, - общее число проводников первого . выполнена двухфазной, а другая - однофазной,диска, образуют однофазную обмотку. На дру- состоящей из п 1 секций (где п 1 . 2), вдольгом диске проводники, образующие двухфазную геометрических осеи которых установлено тп15чобмотку, разделены на секции, число которых датчиков торцового зазора, которые подключедля нониусных обмоток равно М = 2(2, - 2), ны к соответствующим секциям однофазнойПроводники в каждой секции распределены с обмотки, и выходные клеммы датчика 121,шагом, равным , где 22, - общее число Однако указанное устройство обладает недо 7126проводников второго лиска. Диаметрально про- статочной точностью.тивоположные секции этой обмотки соединены Цель изобретения - повышение точности замежду собой последовательно, образуя двухфаз- счет уменьшения влияния эксцентрисистета иные (квадратурные) обмотки. перекоса обращенных поверхностей дисков,765945Для этого датчики торцового зазора выполнены гпщуктцвцыми с входными и выходнымиобмогкзми, размещенными на магцитопроводах,например П-образных, входные обмотки каждого из датчиков торцового зазора подключенык соответствующим диаметрально противоположным секциям однофазной обмотки, а вы.ходные обмотки последовательно соединены меж.ду собой и подключены к выхолцым клеммзмдатчика, 10На поверхности диска с многофазной обмот.кой соосцо с геометрической осью датчика уг.ла может быть размещено магнитопроводящеекольцо.Нз фиг. 1 представлен датчик угла; на фиг.152схема включения синусно косинусного датчи.ка угла; на фиг. 3 - схема выполнения двухфаэ.ной нониусной обмотки синусно-кисинусногодатчика угла,Датчик содержит стальной диск 1 статора, на 0поверхности которого нанесена печатная двух,фазная обмотка 2, диек ротора 3 с печатнойодцофазной обмоткой 4, индуктивные датчики5 - 8 торцового зазора, состоящие, например, изП.образного магцитопровода 9, корпус 10 идвух обмоток 11 и 12, намотанных на магнитопроводе 9 (для каждого иэ датчиков).Двухфазная обмотка 2 разделена на секции 13,число которых для датчиков с цониусными об.мотками равно М = 2 (Е, - 2 т) . Каждая сек 22 а 30ция содержит - проводников, соединенныхМнос ледо вательн о.Диаметрально противоположные секции об.мотки 2 статора 1 соединены между собой собразованием двух квадратурцых (двухфазные)обмоток.Однофазная обмотка ротора 3 разделена, например, на 4 симметричные секции 14 - 15,1 б - 17, 18 - 19, 20 - 21. Каждая секция содержит2 Е 4 /4 проводников, последовательно соединен.40цых между собой.Индуктивные датчики 5 - 8 торцового зазораустановлены вдоль геометрических осей секцийоднофазной обмотки ротора 3 с диаметральнопротивоположной стороны,Выводы 22 и 23 первичной обмотки 11 кажГдого из датчиков 5 - 8 подключены к диамет.рально противоположной секции обмотки ротора 3, т.е. выводы 22 - 23 датчика 5 подключенык секциям 18 - 19.50Выводы 24 и 25 вторичной обмотки 12 каждого из датчиков 5 - 8 соелинены последовательно между собой, образуя выход (при запиткедатчика угла со стороны двухфазной обмотки)однофазной обмотки синусно-косицусного датчи 55ка угла.При запитке датчикаутла со стороны двухфазных статорцых обмоток выводами 26 - 27и 28 - 29 (см. фиг. 1) в секциях роторцой обмотки 4 игглуктир 1 ются переменные напряжения, амплитуды которых изменяются в функцииот угла поворота ротора 3 по законам синуса(лля синусной обмотки) и косинуса (для ко.сицусной обмотки) .Выходные напряжения каждой из секцийроторной обмотки поступают на запитку соответствующих диаметрально противоположныхиндуктивных датчиков 5 - 8 торцового зазорав соответствии, при этом на выходных обмотках 12 датчиков 5 - 8 индуктируются напряжения, обратно пропорциональные торцовому зазору (в месте установки датчиков 5 - 8) между поверхностями дисков статора и ротора.При отсутствии эксцентриситета и перекосаповерхностей дисков статора и ротора ЭДС,наведенные во вторичных обмотках индуктивных датчиков 5 - 8, имеют одни и те же значения, при этом векторы ЭДС, наведенной в диаметрально противоположных секциях, например14 - 15 и 18 - 19 роторной обмотки 4, равны другдругу по амплитуде и совпадают друг с другомпо углу (фазе),При смещении геометрической оси статорапо оси ОХ относительно центра вращения валаротора датчика угла векторы ЭДС, наведеннойв секциях 14 - 15 и 18 - 19 роторной обмотки 4)сдвинуты относительно первоначального положе.ния на равные углы, при этом, если за счет пе.рекоса поверхностей дисков статора и ротора,торцовые зазоры между. поверхностями дисковв месте расположения секций 14 - 15, 18 - 19 неравны друг другу, амплитуды векторов ЭДСв секциях 14 - 15, 18 - 19 не равны друг другу,что приводит (без учета включения инлуктивных датчиков 5, 7 торцового зазора) к угловому повороту относительно первоначального положения вектора, равного сумме векторов указанных ЭДС, а следовательно, и к погрешностипреобразования.Векторы ЭДС, наведенной в секциях 1 б - 17и 20 - 21 роторной обмотки 4, при смещениигеометрической оси статора по оси ОХ практически не изменяют своего углового положенияотносительно первоначального положения, которое они занимали при отсутствии эксцентриситета.При подключении секций 14 - 15 и 18 - 19 ро.торной обмотки 4 к первичным обмоткзм индуктивных датчиков 7 и 5 соответственно навыходах вторичных обмоток 24 - 25 датчиков7 и 5 индуктируются напряЖения практическиравной амплитуды, а суммарный вектор ЭДС,полученный на вьгходе датчика, занимает первоначальное положение, который занимал суммарный вектор ЭДС при отсутствии эксцецтрисите.та и перекоса,дисков датчика угла.При смещении геометрической оси статора(или ротора) по оси ОУ относительно центра765945 вращения вала ротора, в датчике угла также произойдет угловое смещение и изменение ам плитуд векторов ЭДС, наведенных в секциях 16 - 17 и 20 - 21. Однако за счет включения диаметрально противоположных датчиков 6 и 8 торцового зазора соответственно амплитуды векторов ЭДС наведенных во вторичных обмотках датчиков 6 и 8, также практически равны между собой, а суммарный вектор, полученный на выходе датчика, занимает также первоначальное положение, которое он занимал при отсутствии перекоса и эксцентриситета дисков датчика уг. ла.Таким образом, в предлагаемом датчике угловое положение вектора суммарного напряжения, полученного на выходе однофазной обмотФки, а следовательно, и угловая точность датчика практически не зависят в заданном диапазоне от эксцентриситета и перекоса поверхностей дисков датчика.Таким образом, благодаря включению в выходы п секций однофазной обмотки т индуктивных датчиков торцового зазора, установленных вдоль геометрических осейкаждой из секций однофазной обмотки с диаметрально противопо ложной стороны, повышается точность датчика за счет исключения погрешностей от эксцентриситета и перекоса поверхностей дисков датчика.Если диск статора выполнен из немагнитонроводящего материала, например из алюминия, стекла, то на обращенной поверхности диска статора необходимо установить плоское кольцо из магнитопроводящего материала, расположенного под полюсами П-образных магнитопроводов датчиков 5 - 8 торцового зазора. 6Формула изобретения 1, Синусно-косинусный датчик угла, содержащий соосно установленные диски с печатными обмотками на обращенных друг к другуповерхностях дисков, одна из обмоток выполнена двухфазной, а другая - однофазной, состоящей из п секций (где т ) 2), вдоль геометрических осей которых установлено т датчиков торцавого зазора, которые подключены ксоответствующим секциям однофазной обмотки,и выходные клеммы датчика, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения влияния эксцентрисигета и перекоса обращенных поверхностей дисков, датчики торцового зазора выполнены индуктивными с входными и выходными обмотками, размещенными на магнитопроводах, например, П-образных, входные обмотки каждого из датчиков торцового зазора подключенык соответствующим диаметрально прогивополож.ным секциям однофазной обмотки, а выходныеобмотки последовательно соединены между собой, и подключены к выходным. клеммам дат.чика.2. Датчик по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что на поверхности диска с многофазнойобмоткой соосно с геометрической осью датчи.ка угла размещено магнитопроводящее кольцо.Источники информации,принятые во:внимание; прн экспертизе1. Бычагин Д. А. Поворотный индуктосин,М. - Л, "Энергия," 1969, с. 7 - 13.2. Авторское свидетельство СССР М 521636,кл. Н 02 К 24/08, 1974,765945 г. Филиал ППП "Патент", г. Ужгор ИИПИ Заказ б 523 5 Л-А Выходираж 783 Проектная, 4 10 Подписное