Преобразователь перемещений

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИН 9) Я О О 1) 51) С 01 В ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИ 3 БРЕТЕНИ ВУ Измайло(54)(57) ПРЕОБРАЗдВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ,имеющий два установленных с возможностью взаимного перемещения плоских(56) 1. Патент СШАкл. 336-123, 1972.2. Патент США Фф 336-30, 1960.3. Авторское свипо заявке Р 2389547 элемента с индуктивно связаннымисекционированными обмотками, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности измерения,секции обмоток на обоих элементахвыполнены двухслойными в Форме соединенных между собой одними концамитреугольных зигзагов одинаковой высо"ты, одна сторона каждого из которыхлежит в одном слое, а вторая - в другом слое, соседние проводники в каждом слое принадлежат различным секциям, проводники каждого слоя наодном из элементов параллельны проводникам одного из слоев на другомэлементе.1 О Известен преобразователь перемещения типа индуктосин, в котором вышеуказанный паразитный сигнал сведен к минимуму в результате того, что вспомогательные соединительные проводники, связывающие активные проводники обмотки, исключены. В этом преобразователе обмотки выпол-,35 иены в виде двух- или многозаходных электропроводных дорожек, идущих вокруг и вдоль цилиндрического (или трубчатого) опорного элемента40 и соединенных между собой на конце этого элемента. Витки обмоток перекрещиваются в пространстве подобно перекрещиваниям двух- или многозаходной резьбы. Сечение опорного45 элемента может быть не только круглым, но и овальным или прямоугольнощ 2 . Недостатком преобразователя явля-ется сложность и трудоемкость изготовления, а также большие габариты,обусловленные объемностью его конструкции,Наиболее близким техническимрешением к предлагаемому являетсяпреобразователь перемещений, имеющий два установленных с возмож"ностью взаимного перемещения плоских,Изобретение относится к контроль-но-измерительной технике и можетбыть использовано, в частности,при измерениях линейных размеров,линейных или угловых перемещений идеформаций.Известны преобразователи линейныхугловых перемещений, выполненныев виде воздушных трансформаторов иназываемые индуктосинамиПри высокой стабюьности характеристик при большом сроке службыи незначительной силовой реакциипри относительном смещении подвижныхчастей индукторов. 15Известные преобразователи имеютотносительно низкий уровень выходного сигнала, чувствительность к перекосу плоскостей обмоток, а такжеиндуктивную связь между вспомогатель 20ными проводниками, соединяющимиактивные проводники обмоток индуктосина. Эта связь обуславливает появление паразитной составляющей в выходном сигнале индуктосина, которая 25искажает информацию об измеряемом,перемещении. элемента с индуктивно связанными секционированными обмотками 3 .Обмотки выполнены в виде П-образных зигзагов и имеют соединительные участки, которые связывают активные участки зигзагов, ориентированные перпендикулярно направлению измеряемого перемещения, и расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости размещения активных участков обмотки. Благодаря этому паразитная индуктивная связь между соединительными участками обмотки, хотя и уменьшается, но все же имеет место и оказывает влияние на точность измерения перемещений.ГЦель изобретения - повышение точности измерения перемещений.Поставленная цель достигается тем, что в известном преобразователе секцииобмоток на обоих элементах выполнены двухслойными .в форме соединенных между собой одними концами треугольных зигзагов одинаковой высоты, одна сторона каждого из кото - рых лежит в одном слое, а вторая - в другом слое, соседние проводники в каждом слое принадлежат различным секциям, проводники каждого слоя на одном из элементов параллельны проводникам одного из слоев на другом элементе. На фиг. 1 представлена упрощенная конструктивная схема преобразователя для измерения линейных перемещений; на фиг. 2 - схематичное выполнение обмотки одного из элементов преобразователя для измерения угловых перемещений, на фиг. 3 - схематичное выполнение трехсекционной обмотки; на фиг. 4 - последовательные этапы технологического изготовления обмотки,Преобразователь содержит относительно подвижные плоские элементы 1 и 2, несущие на себе секционированные обмотки (составляющие их проводники обозначены на фиг. 1-3 позициями 3-7) и обладающие возможностью перемещаться параллельно один другому (при сохрайении неизменным воздушного промежутка между ними) в направлении, указанном стрелкой. Обмотки на обоих подвижных элементах в форме соединенных между собой одними концами треугольных зигзагов выполнены идентично, а проводники их уложены в два слоя (в первом слое - проводники 3, во втором слое - провоцни1137293 3ки 4). Как показано на фиг. 1,обмотки на обоих подвижных элементахпреобразователя выполнены двухсекционными, причем на одном из них (первом) секции обмоток питаются двухфазным напряжением переменного тока,а на втором - обе секции, соединенные последовательно, формируют насвоих выходных зажимах выходной сигнал преобразователя. 10Проводники 3верхнего слояпервой секции обмотки первого подвижного элемента соединены по концамс проводниками 4той же секции,лежащими в другом слое. Места 5 контактов этих проводников расположенына противоположных боковых краяхнесущего элемента 1. Проводникиверхнего слоя второй секции обмоткиэтого же элемента преобразователя 20соединены с соответствующими проводниками 4другого слоя, причемте и другие расположены между проводниками первой секции, т,е. проводники различных секций чередуются 25в обоих слоях обмотки.Аналогично выполнены секции обмотки на втором несущем элементе преобразователя. В верхнем слое обмоткиэтого элемента, обращенном к верхне.му (первому) слою первого элемента,расположены проводники Зп. первой секции и 31второй секции,1а в нижнем слое - проводники 4 цпервой секции и 411второй секции.В различных вариантах конструктивного выполнения преобразователяв рабочем положении его несущих,элементов (фиг. 1) проводники одного из слоев обмотки на одном элементе преобразователя располагаютсяпараллельно проводникам любого одного из слоев на другом несущемэлементе. От этОГО зависит величина 45коэффициента трансформаторной связимежду соответствующими секциямиобмоток. Межсекционные соединительные проводники 6 6 1 и 6, 50 61на первом и втором несущихэлементах преобразователя соответственно расположены на каком-либо из концов этих элементов и имеют небольшую длину. Выводы 7 секций 55 обмоток расположены на противоположном конце соответствующего несущего элемента. 4Обмотки могут быть выполнены по любой технологии, обеспечивающей контакт проводников 3 и 4, принадлежащих различным слоям одной секции на участках 5 (по краям несущего элемента), и отсутствие контакта в промежуточных точках 8 пересечения проводников различных слоев различных секций (фиг. 3). В преобразователе для измерения угловых перемещений проводники могут быть выполнены как радиальными, т.е. сужающимися к центру, как изображено на фиг. 3, так и с постоянной по длине шириной.Пример выполнения обмотки по планарной технологии показан на фиг. 4, где изображены последовательные стадии ее изготовления. После нанесения на подложку элемента 1 слоя проводника (алюминия, серебра или золота) проводится первая фотолитография, в результате чего на подложке образуется серия проводников 4. Вид ее после удаления фоторезиста показан на фиг. 4 ( а ). Далее наносится изоляционный слой 9 (обычно окись кремния), в котором (фиг. 4 8 ) повторной фотолитографией вскрываются контактные участки 5. После нанесения второго проводящего слоя и проведения третьей фотолитографии образовывается серия проводников 3, контактирующая с проводниками 4 в зоне контактных участков 5 и защищаемая от нежелательных контактов в промежуточных точках 8. Преобразователь работает следующим образом.При относительном перемещении его подвижных элементов происходит периодическое изменение взаимной индуктивной связи между обмотками, размещенными на этих элементах. Относительное перемещение, равное удвоенному расстоянию между проводниками одной и той же секции обмотки, лежащими в одном и том же слое, создает полный цикл изменения коэффициента взаимной индукции, а следовательнои величину ЭДС, индуктированную в последовательно соединенных секциях вто. рого несущего элемента 2. Основной выходной сигнал формируется в проводниках 3и Зпверхнего слояэлемента 2. Очевидно, что ток, протекающий по лежащим во втором слое проводникам 4первой секцииранение па ар зитного сигналаоб лус овленного взаимо е"ла помехиЭди кит ельзаимодействием соенительных проводников меными основмежду актив при соовными прово дниками обмоткии сохранении малых бУсчет плоскойга аритов затехнй конст кй ру ции) и высокойхнологичности конст кдаряонструкции (благоря возможности иря спользования планарной техноло гии изготовления ).ри указанномвателя одновм выполнении преоб разоновременно снижание перекется влияпосккоса плоскосте" бкольку проводники ай о мотокраспол ожены рядом и пе екики разных секцийниченныхперекос в ограх пределах привоковому изменению ин кдит к одинавсехдуктивной связих секций пе вх р ичного элементапреобразователя с секего вто ис секциями. обмоткио вторичного элемента, что моповлиять на амп уд иамплитуд иала, но не на фазу, несинформацию обазу, несущуюо измеряемой вперемещении,еличине -7 Эи 4 вт1137293 ивторой секции пе вщего элементапервого несуента, которые можно ас ривать как соео рассмат. ников 3соединительныеи 3е для проводне индуктирует и 3проводниках пе рвого слоя 3второго несушего э так как этиэти прово нушего элемента рад ики несколькоаз пересекают в оэанпространстве уканные проводникинаправлениемс противопол ожным в этих пием тока в них. О днако токпроводниках инлезнь"дуктирует по-,и сигнал с соответствпроводника 4слоя второго мх 1 и 4 втого несущего элемсколькумента, поонисмещаютсятельнодруг относичъюо друга зквидистантно. Указанныи выходной сигнал сосновным, исуммируется сным, индуктированным в п о никах первогов проводличениго слоя обго , еспечивая увеие суммарного уровнясигналауровня выходногоа преобразователя.Таким образом впре бв предлагаемомо разователе обеспечиваетсяся уст