Преобразователь линейных перемещений

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскнкСоцналнстнческнкРеспублнн щ 934200(22) Заявлено 24,01.79 (21) 2717602/18-28 с присоединением заявки Лю врударстввавИ комитет СССР до делан изабретеннй н вткрнткй(53) УД К 621 З 17. .39:531,717 (088,8) Дата опубликования описания 07.06.82(72) Автор изобретения В. П. Дубравин Киевский институт автоматики имени ХХт съезда КПГ,(71) Заявитель(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для электрических измерений линейных перемещений подвижных частей различных механизмов, особенно в тех отраслях производства,5 где имеются сильные поля электромагнитных помех, например в прокатном производстве.Известен преобразователь линейного переме. щения с линейно-периодической, пилообразной формой изменения выходной характеристики,О позволяющей по количеству линейных участ. ков выходной характеристики производить грубое, а по длине самих линейных участков - точное измерение контролируемого перемещения.15В таком преобразователе линейного перемещения, содержащем неподвижную часть в виде сердечника с обмотками возбуждения, измерительную и охватывающую их подвижную часть в виде ферромагнитного цилиндра, из20 мерительная обмотка выполнена нз ряда сек. ций, соединенных последовательно и встречно, распределенных по длине сердечника, длина же подвижного ферромагнитного цилиндра равна длине расположения одной секции измерительной обмотки или ее шагу. Магнитныи поток, создаваемый обмоткой возбуждения, сосредоточивается в основном в области подвижного ферромагнитного цилиндра, перемещение которого вызывает на выходе преобразователя линейно периодическое изменение эДс 11.Недостатком преобразователя является большая длина расположения обмоток по длине неподвижного сердечника, в силу чего неохваченная ферромагнитным цилиндром часть измерительной обмотки оказывается подвержен. ной влиянию внешних электромагнитных лолей и в нейнаводится ЭДС помехи, которая сни. жает точность преобразования.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является преобразователь линейных перемещений, содержащий сердечник с продольными и поперечными пазами, в ко. торых расположены соответственно обмотка возбуждения и секции измерительной обмотки, охватывающая его подвижная часть, выполненная в виде чередующихся основных и проме жуточных цилиндрических эпемецтов, закреплен.цых в общей втулке г 2.Недостатком известного является невысокаяточцость прсобразоцация. обусповлегеая нелицейностью магнитцой индукции по длине воз.дуцгных промежуткогг между фсрромагцитцы.ми цилиндрами подвижной части, что вноситнепинейцость в иэмецсцис выходной ЭЛС итем самым сцижаст точность прсобразовация,Цель изобретения погзьццснцс точцостипреобразователя,Поставленная цель достигается тем, что впреобразователе, содержацгем подвижцунг часть.состоящую из чередуюцгихся осцовцых и про.межуточных цилиндрических элементов, закрепленных в общей втулке, основные и про.межточигге цилиндрические элементы выполцецы в виде коаксиально распопожецных фер.ромагцитцого и цеферромагцитцого кольца, восновном цилиндрическом эпсмсцте ферромаг.нитцое копьцо является внутренним, в промежуточцом - наружным, а внутренний диаметрферромагнитного кольца основного цилиндрического элемента мсцьше, чем ггнутрег 1 пий ди.аметр ферромапгцтцого кольца промежуточногоцилиггдрического элемента,На фиг. 1 ггзображегг общий вид преобразо.ватепя с осевым разрезом подвижной части;ца фиг. 2 - разрез Л-А на фиг. 1.Преобразователь содержит цеподвижцыйферромагнитный сердечник 1,.состоящий издвух частей, с продольными диаметральнорасположецнымц пазами 2 и потгеречнггми пазами 3 ца торцах обеих частей, в которыхсосредоточенно уложены обмотка 4 возбуждеиия и измерительная обмотка 5, состоящаяиз двух секций с одинаковыми параметрами,каждая из которых расположеца ца своейчасти магггитоггроггода неподвижного сердечцгггса, и соедцнещцях между собой последова.тельцо и встречно. Длина каждой части це.подвижного ферромагцитцого сердечника в осевом направлении по его поверхности равнашагу измерительной обмотки 5 или длине одной ее секции. Обе части ферромагнитногосердечника закреплены без зазора между собойца штоке 6.Подвижная часть 7 преобразователя, охватывающая неподвижный ферромагнитный сердечцик 1 с обмотками 4 и 5, выполнена в видеряда чередуюгцихся основных и промежуточных цилгпгдрических элементов, состоящих изкоаксиальцо расположенных основных ферромагнитных 8 и неферромагцитных колец 9и соответственно промежуточных ферромагнит ных 10 и неферромагнитных колец 11, закрепленцых в общей охватывающей их втулке12. Длица каждого кольца равна агагу измерительной обмотки 5 ипи длине одной ее2 ОО 4секции (длине одной части неподвижного сердечцика). В основном цилиндрическом эпе 50 20 25 30 35 40 45 50 55 менте ферромагцитцое кольцо 8 является внутреццим, а цеферромагцитцое кольцо 9 царуж цым, в промежуточцом элемецте ферромагнитное гольцо 10 является внешним, а цефер. ромагггитггое кольцо 11 - .вцутреццим, Внут. ренний диаметр ферромагнитного кольца 8 в основном цилиндрическом элементе меньше, чем вцутрецний диаметр ферромагнитного коль. ца 10 в промежуточном элементе, цо больше диаметра неподвижного ферромагнитного сердечиика 1 ца общую величину основного воздушного зазора, Вцутреццие неферромагцит.цые (пластмассовые) кольца 11 в промежуточцых элементах ца скользящей посадке охватывают неподвижный сердечник 1 и служат опорами скольжеция для подвижной части 7 преобразователяОбщая линия подвижной части 7 преобразо. ватепя ца два цилиндрических элемента (осцовцого и промежуточного) больше длины контролируемого перемещения. Неподвижный сердечник 1 посредством штока 6 закреплентцеподвижно, а подвижцая часть 7 жестко соединена с обьектом, перемещение которого контролируется,Преобразователь работает следующим образом.При подключении напряжения переменного тока к обмотке 4 возбуждения преобразователя в кольцевых воздушных (цеферромаг. нитных) зазорах основных и промежуточных цилиндрических элементов в подвижной части 7 преобразователя между ферромагнитными кольцами 8 и 10 и цилиндрической поверхностью неподвижного ферромагнитного сердечника 1 в пределах его длины возникают переменные магнитные потоки с неизменной величиной магнитной индукции в каждом из зазоров и обратно пропорциональной величине этих зазоров, сцепленные с обеими секциями измерительной обмотки 5, в силу чего в цих наводится ЭДС.В исходном положении измерительного преобразователя, соответствующем начальной части выходной характеристики, когда подвижная часть 7 находится в крайнем левом положении, при котором ферромагнитное кольцо 10 крайнего справа промежуточного элемента находится точно над правой, а ферромагнитное кольцо 8 основного элемента цад левой частью неподвижного сердечника 1, в силу того, что магнитгая индукция в зазоре основного цилиндрического элемента больше, чем в зазоре промежуточного, а площади коцтактируемых магнитопроводов (колец 8 и 10 и сердсчциком 1 г в этих зазорах равны между собой, магнитный ноток, сцепленный с левой00 5 9342 секцией измерительной обмотки 5 сердечника 1, оказывается больше потока, сцепленного с правой секцией этой обмотки, в результате чего и величина ЭДС в левой секции оказывается больше, чем в правой, модуль же ЭДС на выходе преобразователя при этом получается равным разности модулей ЭДС обеих секций.При перемещении подвижной части 7 преоб. разователя в направлении неподвижного сер- О дечника 1 с обмотками 4 и 5 величина маг. нитного потока в целом не меняется, но бла. годаря линейному изменению площади контактируемых магнитопроводов (ферромагнитных колец 8 и 10 и сердечника 1) в кольцевых 1 зазорах происходит линейное во взаимно противоположных направлениях перераспределение магнитных потоков, связанных с каждой секцией измерительной обмотки 5, в силу чего линейным происходит и изменение ЭДС в цих, а модуль ЭДС на выходе преобразователя при этом в функции перемещения подвижной части 7 в пределах длины ферромагнитного кольца изменяется также линейно.При перемещении подвижной части 7 преобразователя в каком-либо одном направлении над каждой частью неподвижного ферромаг. нитного сердечника 1 происходит чередование основных и промежуточных цилиндрических элементов, в силу чего с обеими секциями измерительной обмотки 5 поочередно сцепляются и линейно между ними перераспределяются магнитные потоки разной величины, в результате чего модуль ЭДС на выходе преобразователя меняется не только по величине, цо и по фазе.Такие измерительные преобразователи линейных перемещений могут быть использованы при работе в сложных условиях окружающей среды при наличии мощных электромагнитных полей со стороны электрооборудования как, например, в прокатцом производстве.Повышение точности преобразования перемещения различных механизлшв, например, прокатных валков стана, позволяет при автоматическом регулировании толщины листового проката повысить качество проката и создать экономию металла. Формула изобретения Преобразователь линейных перемещений,содержащий сердечцик с продольными и поперечными пазами, в которых расположены соответственно обмотка возбуждения и секцииизмерительной обмотки, охватывающая егоподвижная часть, выполненная в виде чередуюшихся основных и промежуточных цилиндрических элементов, закрепленных в общей втулке, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности. основные и проме.жуточцые цилиндрические элементы выполнены в виде коакснальцо расположенных ферромагнитного н цеферромагцнтцого кольца, восновном цилиндрическом элементе ферромагнитное кольцо является внутренним, в промежуточномнаружным, а внутренний диаметр ферромагнитного кольца основного ци.лицдрического элемента меньше, чем внутрен.,цнй диаметр ферромагнитного кольца промежуточного цилиндрического элемента,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Мо 335543,кл, 6 01 О 5/20, 1970.2, Авторское свидетельство СССР ЯО 729444,кл. 6 01 О 5/20, 1977 (прототип).актор Р. 1 Ьцика Корректор А. Дзятк Заказ 3905/3 Тира ВНИИПИ Государс по делам изоб 113035, Москва, Ж ж 614венного комитета СССРретений и открытий5, Раушская наб., д, 45 о исн илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4