Двухкоординатный преобразователь угловых перемещений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5 001 В 7/3 арра. ПИСА И БРЕ О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1504494, кл, 6 01 В 7/30, 1988.(54) ДВУХКООРДИНАТНЫЙ ПРЕОЬРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ(57) Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышениеточности измерения перемещений двухко Б 2 1 б 20322 А 1 ординатного преобразователя угловых перемещений, содержащего раэьемный диэлектрический корпус 1 со сферической полостью, в которой размещен с воэможностью углового перемещения шарообразный элемент 4, связанный с контролируемым обьектом звеном связи и состоящий из двух частей 5 и 6. выполненных из диамагнитных материалов, электропроводности которых отличаются более, чем на порядок, а отношение температурных коэффициентов удельных сопротивлений в 1,2-1,3 раза превышает отношение их электропроводностей. В корпусе 1 размещены две пары основных катушек индукгивности вихретокового датчика зазо1670377 ров с радиусом Вд, которые установлены в общей плоскости со смещением Нйд от плоскости разьема корпуса. Зеркально-симметрично им установлены в корпусе две пары дополнительных катушек индуктивности, каждая из которых соединена встречно-последовательно с диаметрально противоположной катушкой первых двух пар, Поскольку катушки соединены между собой попарно поИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для двухкоординатных измерений угловых пе ремещений о различных системах управления и о машиностроении,Целью изобретения является повышение точности измерения деухкоординатньх угловых перемещений за счет уменьшения нелинейности выходной характеристики, исключения взаимного влияния измерительных каналов двухкоординатного преобразователя перемещений и обеспечения температурной стабильности преобразователя.На фиг, 1 схематично изображена конструкция доухкоординатного преобразователя, разрез; на фиг, 2 - разрез А- А на фиг.1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг, 1,Доухкоординатный преобразователь угловых перемещений содержит разьемный диэлектрический корпус 1 с сферической полосью в нем и секторным вырезом, В этом вырезе размещено звено для связи с контролируемьм обьектом (не показано), выполненное о виде жесткого стержня 2 и установочной конусной пружины 3, В сферической полости корпуса 1 размещен с воэможностью углового перемещения шарообразный элемент 4, центр которого совпадает с центром этой полости Шарообразный элемент 4 состоит из двух частей 5 и 6, имеющих форму полушарий и выполненных из диамагнитных материалов.Электропроеодность О материала части 5 шарообразного элемента 4 отличается от электропроводности о материала части 6 более, чем на порядок, а отношение температурных коэффициентов удельных сопротивлений этих материалов в 1,2-1,3 раза превышает отношение этих электропроводностей. В стенках корпуса 1 преобразователя размещены плоские катушки индуктиености вихретокового датчика зазоров, имеющие радиус Яд и соединенные с электронным блоком 7 обработки сигналов этих катушек. Первые дее пары катушек 8 - 11 индуктивности установлены в общей плоскоси на следовательно-встречно, то при угловых перемещениях шарообразного элемента 4 по координатам а и 3 на выходах электронного блока 7 обработки формируются взаимно независимые сигналы, линейно зависящие от величин перемещения в заданном диапазоне измерения 3 ил,равном расстоянии от поверхности шарообразного элемента 4 с взаимным угловым смещением катушек разных пар на 90", Плоскость размещения катушек 8 11 смещена относительно плоскости разьема корпуса 1 на расстояние Нйд. Дополнительные две пары катушек 12 - 15 индуктионости, выполненных идентично катушкам первых двух пар, установлены зеркально симметрично относигельно них на том же рассоянии Н от плоскости разъема корпуса 1, Каждая из дополнительных катушек соединена последовательно-встречно с диаметрально противоположно расположенной оносительно нее катушкой первых двух пар, а именно: 8 и 14, 9 и 15, 10 и 12. 11 и 13,Двухкоординатныи преобразователь угловых перемещений работает следующим образом,На еихретокооый дагчик зазоров подается напряжение высокой частоты, В исходном состоянии преобразователя его шарообразный элемент 4 занимает под действием пружины 3 звена для связи с обьектом контроля такое поло. кение, при котором плоскость раздела его двух частей 5 и 6 совмещена с плоскостью разъема корпуса 1. В этом положении жесткий стержень 2 звена связи перпендикулярен этим плоскостям, а плоскость раздела частей 5 и 6 элемента 4 расположена на равном расстоянии от всех катушек индуктивности вихре- токового датчика, При атомна катушках 8 - 11 датчика возникают одинаковые сигналы высокого уровня, поскольку эти катушки расположены около части 5 элемента 4, имеющей меньшую электропроеодность гт, чем электропроводность 0 части 6, около которой размещены катушки 12 - 15. На этих катушках наоодятся сигналы низкого уровня, поскольку на них влияют вихревые гоко наведенные в части 6 элемента 4, имеющей относительно более высокую электропроводность гтрк . Благодаря последовательному и встречному соединенис катушек 8 и 14 9 и 10 15 20 25 30 35 40 4515, 10 и 12, 11 и 13 на их выводах формируются равные сигналы. Поскольку электрически соединенные катушки 9 и 15, 11 и 13, кроме того, соединены между собой последовательно-встречно, на выходе канала измерения угловой координаты а электронного блока 7 образуется нулевой сигнал Оа= О.Аналогично,благодаряэлектрическому встречно-последовательному соединению катушек 8 и 14, 10 и 12, расположенных в корпусе 1 со смещением на 90 относительно катушек 9 и 15, 11 и 13, на выходе другого канала измерения угловой координаты,В электронного блока 7 также образуется нулевой сигнал Ор = О, Нулевые напряжения Оа и Ор на выходе блока 7 будут сохраняться в некотором диапазоне+у, нечувствительностии к перемещениям стержня 2 звена для связи преобразователя с контролируемым объектом, Сучетом этогодиапазона нечувствительности выбран угол ус взаимного расположения осей основных и дополнительных катушек относительно плоскости разьема корпуса с использованием следующего соотношения: 510 15 20 25 Вус =агсвп - Й+у,В где В - радиус шарообразного элемента 4, аН - Вдуо = агсз 1 пВПри угловом перемещении стержня 2 на угол, превышающий угол +)о, например по угловой координате а, сигналы на катушках 11 и 13 индуктивности изменяются в противоположную сторону, поскольку граница части б элемента 4 приближается к катушке 11, вызывая уменьшение сигнала в ней, а к катушке 13 приближается граница части 5 элемента 4, вызывая увеличение сигнала в ней,30 35 40 45 50 При этом на соответствующих встречно присоединенных к ним катушках 9 и 15 сигнал изменяться не будет, Разностный выходной сигнал, снимаемый с катушек 9 и 15, а также 11 и 13, будет линейно изменяться в зависимости от величины угловой координаты а . Таким же образом формируются сигналы на катушках 8 и 14, 10 и 12 при перемещении стержня 2 по другой угловой координате +р, превышающей угол +уо, что приводит к появлению на выходе блока 7 линейно изменяющихся напряжений Оа и Ор, не зависящих друг от друга. Благодаря различию электропроводностей двух частей шарообразного элемента 4 не менее, чем на порядок, обеспечивается высокая чувствительность преобразователя, а выбор материалов частей элемента 4 с отличающимися температурными коэффициентами удельного сопротивления обеспечивает стабильность и линейность выходной характеристики при равномерном изменении температуры окружающей среды. Для снижения веса конс;- рукции возможно выполнение шарообразного элемента преобразователя полым, Все эти факторы обеспечивают повышение точности измерения двухкоординатных угловых перемещений,Формула изобретения Двухкоординатный преобразователь угловых перемещений, содержащий разъемный диэлектрический корпус со сферической полостью и секторным вырезом, размещенное в этом вырезе звено для связи с контролируемым объектом, выполненное в виде жесткого стержня и установочной конусной пружины, расположенный с воэможностью углового перемещения в сферической полости корпуса шарообразный элемент, центр которого совпадает сцентром этой полости и который состоит из двух частей, соединенных между собой с помощью.1 кесткого стержня звена дл связи и выполненных из материалов с различной электропроводностью, плоскость раздела которых перпендикулярна к оси стерж,.я, и вихретоковый датчик, выполненный в виде размещенных в стенке корпуса двух пар катушек индуктивности радиуса В; установленных в общей плоскости на равных расстояниях от поверхности шарообразного элемента с взаимным угловым смещением катушек разных пар на 90, о 1 л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет уменьшения н линейности выходной хэрактерис 1 ики. он снабжен двумя дополнительными парами катушек индуктивности, выполненных идентично катушкам первых двух пар иустановленных зеркально симметрично относительно них на расстоянии НВл отплоскости разьема корпуса, каждая из до,полнительных катушек соединена последовательно встречно с диаметральнопротивоположно расположенной относительно нее катушкой первых двух пар, а обе части шара имеют форму полушарий, выполнены из диамагнитных материалов, электропроводности которых отличаются более,чем на порядок, а отношение температурных коэффициентов удельных сопротивлений этих материалов в 1,2-1,3 раза превышает отношение их электропроводностей.1670377 Составитель Т,БычковаТехред М,Моргентал Корректор М.Максимишинец Редактор С.Никитина Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 2737 Тираж 372 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5