Масштаб линейного индуктивного измерительного преобразователя

112810 б 2. Масштаб по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что одна из ветвей 3 обмотки смещена относительно другой ветви в направлении продольной оси масштаба на велиину 6 , не превышаю щую шага 13. Масштаб линейного индуктивного измерительного преобразователя, содер жащий лентообраэный ностель и изолированно уложенную на нем плоскую меам дрообразную обмотку, о т л и ч а ющ и й с я тем, что обмотка выполнена в виде двух параллельно расположенных в общей плоскости вдоль про 1дольной осимасштаба и электрически соединеных на одном иэ его концов ветвей 3, имеющих одинаковый шаг 1 Изобретение относится к измери.тельной технике и может быть использовано в измерительных преобразователях перемещения индукционного типаИзвестны индуктивные измеритель ные преобразователи перемещения,. (индуктосин), состоящие из двух элементов, один из которых представляет меру по длине и называется масштабом, а второй, значительно короче, на.10 зывается ползуном. Сигнал переменного тока формируется за счет взаимоиндукции между плоскими .меандрообразными обмотками, которые у обоих элементов15 индуктосина расположены в плоскости друг против друга У масштаба одна токовая цепь, а у ползунка - их две. Питание получает или ползунок, или масштаб. Преобразователь работает20 как трансформатор, выходной сигнал которого .изменяется по амплитуде и . фазе или только по фазе, в соответствии со способом питания преобразо" вателя, в зависимости от взаимного5 перемещения его элементов по отношению друг к другу. Для измерения используется перемещение в плоскостимеандрообразных обмоток преобразова, теля при соблюдении постоянства промежутка между масштабом и ползунком. 0Известна конструкция масштаба,плоская обмотка которого состоит иэ 1 лавных проводов, перпендикулярных главных проводников 4, проводники цветвях расположены под углами противоположных знаков относительно продольной оси масштаба, ограниченныхпо величине условием превышения шагадлины проекции главных проводников 4 на направление продольнойоси масштаба.с 4, Масштаб поп. 3, отличаю" щ и й с я тем, что одна из ветвей 3 обмотки смещена относительно другой . ветви в направлении продольной оси масштаба на величину, которая в сумме с наибольшей из проекций главных проводников 4 на туже ось не превыша. ет шага к направлению измеряемого перемещения,и расположенных с точным шагом,например, 1 мм, и вспомогательныхсоединений, которые образуют с главными проводами меандр. Главный проводи соединения влияют на форму переда:, ваемого сигнала, который повторяется с шагом меандра,.соответствующим удвоенному шагу главных проводов, (Пути совершенствования измерительныхпреобразователей типа индуктосин.Экспресс-информация,вып. 3,ЦНИИТЭИприборостороения, М., 1975,Чтобы можно было измерять любую выбранную часть шага меандра, необхо димо сигнал соответствующего шага интерполировать. При интерполяции возникает ошибка, главной причиной которой является то, что интерполированный сигнал не находится в простой зависимости с взаимным перемещением обоих элементов преобразователя. Этаошибка систематическая и называется периодической погрешностью в отличие от суммарной погрешности, выражающей неточность целой длины масштаба. Зависимость выходного сигнала от взиамного перемещения обоих элементов преобразоватедя определяется способом питания и оценки сигнала. Для любого способа питания и оценки обусловлена конструкцией меандрообразной обмот1128 20 3ки масштаба, Известно, что на эту зависимость имеет также влияние соотношение ширины провода к шагу, соотношение длины главного провода к длине соединения меандра, а также то, где и на каком расстоянии от меандра уложен провод, соединяющий конец меандра с выводом. Ввиду того, что у меан. дрообразной обмотки, кроме омического сопротивления, имеется также и емкость по отношению к основанию, к которому она прикреплена, и так как у масштаба обычно многократно большая длина, чем длина противолежащего элемента (ползунка), имеет значение также и то, в каком месте длины масштаба производится:измерение. Части масштаба, кроме той части, которую занимает ползунок, являются несиммет. ричной переменной. нагрузкой вида активного сопротивления и емкости..При больших длинах измерения в обмотку масштаба наводятся паразитные переменные сигналы из посторонних магнитных полей. Кроме того; на нее оказывают влияние разные заземляющие потенциалы. Все эти факты ухудшают периодическую погрешность настолько, что стремятся найтирешение для их ограничения.Известны технические решения, которые обеспечивают ограничение периодической погрешности путем изменения конструкции обмотки масштаба.Одно из них предусматривает размещение по обеим сторонам меандра Ы по одному экранирующему проводнику, параллельному направлению измеряемого перемещения. Сигнал, наводимый в меандр, возвращается с его концов экранирующими проводами. Таким абра зом, меандр лежит .внутри петли, которая экранирует влияние переменного паразитного поля, Если представить себе ползунок в качестве первичной части трансФорматора или в качестве 45 генератора, то одновременно с его движением вдаль масштаба меняется распределение сопротивлений частей обмотки, оставшихся перед и за генератором. С изменением распределения М сопротивлений меняется также и распределение емкостей по отношению к земле, причем изменениями индуктивнос ти можно у меандрообразной обмотки для переменных частот пренебречь. И Если у электронного устройства, подключенного к выводам масштаба, имеется симметричный вход с заземленной 106 . 4средней точкой, то в этом случае вследствие асимметрии масштаба проис ходит разбаланс этого входа и изменение амплитуды и распределения периодической погрешности вдоль длины масштаба, так что, например, на конце масштаба погрешность может быть в несколько раз больше, чем в начале. Выбор оптимальной геометрии меандрообразной обмотки, обеспечиваю. щей приемлемую периодическую погрешность, действителен только на малом участке масштаба.Другое решение предусматривает в конструкциимасштаба два параллельых провода, бифилярно уложенных по обе стороны воображаемого меандра. Этот воображаемый меандр таков, чтобы результирующий шаг главных проводов был равен 1 мм, а оба провода ;на конце масштаба соединены. Преимуществом этого решения по отношению к известному является его симметрия (см. там же, с. 17-21). Трудности однако возникают вслед-, ствие применения двойных соединений меандра, благодаря чем наружные соес динения длиннее, чем внутренние, и по ним протекают токи в обратных направлениях, главные, провода выполнены разной длины по отношению к однойстороне меандра из-за чего невозможно обеспечить требуемоесинусоидальное изменение взаимоиндукции междуобмотками масштабами и ползунка. Краме того, повышенные требования предъявляются к точности монтажа ползунка. Все. указанное делает проблематичным эффект .уменьшения периодическойпогрешности по длине масштаба исключается, однако ее величина оказывается неприемлемо большой.Предлагаемый масштаб линейного ин дуктивного измерительного преобразователя содержит лентообразный носительи изолированно уложенную на нем плоскую меандрообразную обмотку, глав. ные проводники 4 которой перпендикулярны продольной аси масштаба, в котором обмотка выполнена в виде двух параллельно расположенных в общейплоскости вдоль продольной аси масштаба и электрически соединенных на4одном из его концов ветвей 3, имеющих одинаковый шаг 1 " главных проводников 4. Однаиз ветвей 3 обмотки может быть смещена относительно друго ветви в направлении продольной оси1128106масштаба на величину 5 , не превышающую шага 1В другом варианте исполнения масштаба обмотка выполнена в виде двух параллельно расположенных в общей . 5 плоскости вдоль продольной оси масштаба и электрически соединенных на одном из его концов ветвей 3, имеющим одинаковй шаг 1 главных проводников 4, проводники в ветвях расположе ны под углами противоположных знаков относительно продольной оси масштаба, ограниченных по величине условием превышения шага 1 длины проекции главных проводников 4 на направление, 15 продольной оси масштаба. Одна из вет-, вей 3 обмотки может быть смещена относительно другой ветви в направле нни продольной оси масштаба на величину, которая в сумме с наибольшей 20 из проекций главных проводников 4 на туже ось не превышает шага ФПоложительный эффект изобретения заключается в том, что оно обеспечивает ограниченную по величине перио дическую погрешность неизменной на всей длине масштаба, т.е. до несколь-. .ких метров. Приемлемая периодическая погрешность обеспечена применением известного простого меандра, оптимальЗО ные пропорции которого известны и дают возможность применять оправдавшие себя компенсированные исполнения ползунков. Постоянство значения пег риодической погрешности достигается .ем, что у масштаба. две ветви обмотки подключены в общую цепь так, что нх пассивные части остаются симмет-", ричными при любом положении ползунка имеющего связь с обеими обмоткаУ40 ми между началом и концом масштаба. Симметрия обеих ветвей обмоток масштаба является также эффективным средством для исключения влияния паразитных магнитных полей, воздейст;вующих на обе ветви обмотки одновременно. Преимущества сохраняются независимо от того, подается пита:ние на ползунок илимасштаб, В первом случае выходной сигнал масштаба,,50 подаваемый в предварительный усилитель, является симметричным по отношению к его входам, так как сопротив. ления пассивных частей и паразитные емкости, а также другие паразитные"5 связи изменяются на обоих входах оди. наково, соразмерно с перемещением ползунка. Во втором случае это эналогично. Эффект изобретения сохраняется и тогда, когда меандры обеих ветвей обмотки смещены по отношению друг к другу на значение 5 , так что, главные провода обеих ветвей не связаны друг с другом. Смешение вплоть до значения, равного шагу г главных проводников, сказывается на периодической погрешности одинаково, как увеличение ширины проводов, которую мы выбираем оптимальной в зависимости от высоты и шага меандра. Смещение дает возможность работать с более узкими. проводами, что иногда технологически выгодно и приносит определенную экономию материала.Эффект изобретения сохраняется и тогда, когда главные провода обеих ветвей не перпендикулярны к продольной оснмасштаба, причем положение и путь ползунка не меняются. Угол наклона пррводников проявляется как увеличение их ширины, так что углом наклона можно также, как и смещением, оптимизировать геометрию обмотки для минимизации периодической погрешности. Углы наклона главных проводников обеих ветвей могут быть выбраны умышленно разными, чтобы высшие гармонические составляющие максимально компенсировались в кривой периодической погрешности обмотки. Ограничение на максимальное значение углов наклона вытекает из того, что перпендикулярная проекция контура главных проводов долкна быть меньше, чем шаг главных проводниковЯсно, что влияние угла наклона на полезную ширину провода будет одинаковым, идет ли речь ьб угле .большем или меньшем на определенное (одинаковое) значение чем 90Угол наклона и смещение прооводников можно с одинаковым эффектом применять одновременно, если сумма двух влияний не превысит значение величины шага главных проводов.Экономическое значение изобретения заключается в том, что оно увеличивает точность контроля больших линейных перемещений с помощью измеритель-. ных устройств на.принципе индуктосина Повышение точности заключается в уменьшении роста периодической пог- решности и в ограничении ее. изменений по длине масштаба,На фиг. 1 изображен масштаб,.поперечный разрез на фиг. 2 - первый вариант масштаба, вид сверху;,на/29 Тираж НИИЛИ Государственно по делам изобретений 13035, Москва, Ж,586 Подписнокомитета СССРи открытийаушская набс, д. 4/5 лиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектна фиг. 3 - взаимное смещение обеих ветвей; на фиг, 4 - изображение угла1 наклона главных проводов обеих ветвей обмотки.Масштаб (фиг. 1) содержит ленто образный носитель 1, на котором известным способом на слое 2 изоляции уложена. плоская меандрообразная обмотка,. состоящая из двух ветвей 3 и изготовленная известным способом, например, из медной фольги. Созданная таким образом обмотка является носителем меры длины и образует масштаб. Обе ветви 3 обмотки образованы главными проводниками 4, расположен ными на расстоянии один от другого с шагом 1 , и вспо огательными соеди. нениями 5 и 6. Обе ветви 3 электричес. ки соединены на одном .конце масштаба, например, токопроводящей поло-20 сой 7, так что обе ветви 3 оказываются соединенными последовательно и 106 81 снабжены выводами 8 и 9. В варианте исполнения обе ветви 3 могут быть взаимно смещены в направленИи продольной оси масштаба на величину 5 , не превышающую шага т соседних главнык проводников 4. Возможен угол наклона главных проводников 4 (в одной ветви 3 - Ф ., а в другой - (3 ) или одинаковый в обеих ветвях, отличающийся от угла 90 . Предельный угол наклона ограничен проекцией главных проводников 4 на направление продольной оси масштаба, которая должна быть меньше расстояния между соседними главными проводниками 4.Применение таких измерительных преобразователей целесообразно на больших станках с ЧПУ, горизонтальных,фрезерных станков и т.п., а также в среде с сильными паразитньии полями, , например, при электроэрозивной обработ. ке.