Индукционный датчик угла

(22) Заявлено 30.12.80(21) 3229072/25-28с присоединением заявки Мо(23) ПриоритетОпубликовано 07,09,82, Бюллетень Й 9 33 И 1 М Кл з 6 01 В 7/30 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088,8); Дата опубликования описания 07,09.82 1) Заявите ДУКЦИ ДАТЧИК УГЛА тносится к измерии может быть испольв гироскопическом о Р 0 к 2 где25 2 3 Изобретение отельной техникезовано, например,приборостроении.Известен индукционный датчик углового перемещения, содержащий Ш-образный сердечник с размещенными на немобмотками и поворотный якорь 1) .Недостатком этого датчика являет-ся узкий диапазон линейности статичесой характеристики,не превышающий7Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является индукционный датчик угла, содержащийцилиндрический статор, диаметральноразмещенную на статоре сосредоточенную обмотку возбуждения, концентрично размещенный внутри статора цилиндрический ротор и диаметрально размещенную на роторе выходную обмотку 2,Недостатками известного датчикаявляютсв появление электродинамического момента взаимодействия между ротором и статором при работе нагруженного датчика и искажение еговыходной характеристики, которыеобусловлены изменением реактивногосопротивления выхОдной обмотки нагруженного датчика (в общем случае.изменением фазы выходног сигнала, в зависимости от угла пово ота ротора) .Целью изобретения является повышение точности измерения путем компенсации электродинамического момента и улучшения линейности статической характеристики.Поставленная цель достигаегся тем, что индукционный датчик угла, содержащий цилиндрический статор, диаметрально размещенную на статоре сосредоточенную обмотку возбуждения, концентрично размещенный внутри статора цилиндрический ротор и диаметрально размещенную на роторе выходную обмотку, снабжен включенным параллельно выходной обмотке варикондом, емкость которого выбра-. на из соотношенияоХ, +Х, К+Х(1-к 1 Ц фос - угол поворота ротора;я - круговая частота тока питания датчика;Х - индуктивное сопротивлениевыходной обмотки;Х - индуктивное сопротивлениеобмотки возбужления;(3) Хя - сопротивление, взаимной ин-,дукции выходной обмотки иобмотки возбуждения;К - отношение числа витков выйодной обмотки к числу витков обмотки возбуждений.5На Фиг.1 представлена принципиальная схема датчика;на фиг.2 - законизменения емкости вариконда; наФиг.З - зависимость электродинами.ческого момента от угла поворота ротора.Индукционный датчик угла .(Фиг,1)содержит статор 1, диаметрально размещенную на статоре 1 сосредоточенную обмотку 2 возбуждения, концентрично размещенный внутри статора 1цилиндрический ротор 3 и диаметраль-.но размещенную на роторе 3 выходнуюобмотку 4. Параллельно выходной обмотке 4 подключен вариконд 5, а также нагрузка 6.Датчик работает следующим образом.При,подключении обмотки 2 возбуждения к источнику питания (не пока"зан) возникает магнитный поток, наводящий ЭДС в выходной обмотке 4.Фазовый сдвиг между потоком возбужцения и током выходной обмотки4 может быть определен по формуле 30Х+Х 4 ХК 4 Хпз(-06 )соэгн 4+ 2 К 1 ф Хн Х 4+ Хд К.Хщ К(- К)Дгде г , г 4, г - активные сопротивления обмоток и нагрузки,Для получения сову = О, что соот-ветствует фазовому сдвигу к /2, необходимо выполнить условие 40х+х, +х,к+х(1-к): а, . (2)Для выполнения условиянеобходимо, чтобы емкость с вариконда 5,включенного параллельно выходной обмотке 4, изменялась в зависимости от 45угла поворота ротора 3 в соответст"вин с соотношениемФцх 4+х к +х (1 цгде м - угол поворота ротора 1ы - круговая частота тока питания датчика)Х - индуктивное сопротивление4выходной обмоткиуХг - индуктивное сопротивлениеобмотки возбуждения;Хщ - сопротивление взаимной индукции выходной обмотки иобмотки возбуждения,Практический подбор вариконда стребуемой зависимостью емкости не 40представляет трудности. При необходимости желаемая характеристика может быть получена путем соответствующего параллельного и последовательного включения нескольких варикондов. 5 Таким образом, в описанном датчике угла обеспечивается постоянный Фазовый сдвиг, равный 1/2, между потоком возбуждения и током выходной обмотки, что соответствует отсутствию электродинамического момента. При этом также снижается искажение линейности статической характеристики.На фиг,2 представлена характеристика вариконда ВК, включавшегося ,параллельно нагрузке 6 величиной 10 кОм. На фиг,З представлены зависимости электродинамического момента от угла поворота 3 датчика при отсутствии (кривая А) и наличии (кривая Б) вариконда 5. Как следует из сравнения характеристик, величина электродинамического момента при введении вариконда 5 пренебрежимо мала в диапазоне углов + 40 О, При этом линейность статической характеристики датчика улучшается на 5-10.Формула изобретенияИндукционный датчик угла, содержащий цилиндрический статор,диаметрально размещенную на статоре сосредоточенную обмотку возбуждения, концентрично размещенныйвнутри статора цилиндрический ротори диаметрально размещенную на роторевыходную обмотку, о т л и ч аю щ ий с я тем,. что, с целью повышенияточности измерений путем компенсации электродинамического моментаи улучшения линейности статическойхарактеристики, он снабжен подключенным параллельно выходной обмотке варикондом, емкость котороговыбрана из соотношения1яХ+Х, +Х,(1- Цгде к - угол поворота ротора;ы - круговая частота тока питания датчика;Х - индуктивное сопротивлениевыходной обмотки;. Х - индуктивнсе сопротивлениегобмотки возбуждения;Хщ - сопротивление взаимной индукции выходной абмотки иобмотки возбужденияК - отношение числа витков выходной обмотки к числу витков обмотки возбужденияИсточники информации,принятые во внимание цри экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 389403, кл. С 01 0 5/20, 1973.2, Одинцов А,А. Проектированиеэлементов гироскопических устройств.МВысшая школа, 1962, с. 99,рис.42 .а.Составитель Л,ГУ Техред Т.МаточкаГ Подпитета СССРткрытийкая наб., д, 4 н ак ул. Прое Филиал ППП ффПатен г. Ужгоро редактор И.Никол 9/26 вНИИПИ Государ по делам из 113035, Москваирак 614 венного ко ретений и Ж, Рауш ков Корректор Ю.Макаренко