Устройство для дистанционного измерения линейных перемещений

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ877318 Союз СоветскихСоциапистическихРеспубпик СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ вт. свкд-ву135788 18-25,81. Бюллея описания иковано 30,1 опубликован О Д нь, 11.81 о аелам нэвбретени и открытий) Заявител ЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕШЕНИЙ. 54 Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности, для дистанционного из,мерения линейных перемещений в установках, изолированных от внешней среды.По основному авт. св.135788 известно устройство для дистанционного измере- % ния линейных перемещений, содержащее трубу из немагнитного материала внутри которой установлен магнит, связываемый с контролируемым объектом в процессе измерения перемещений, снаружи трубы размещено несколько тороидальных сердечни- .О ков, охватывающих трубу и несущих,на себе по две обмотки. Торондальные сердечники расположены вдоль трубы на равных расстояниях один от другого. Пары обмоток. каждых двух тороидальных сердечников соединены в мостовые схемы, подключенные к тк однофазной сети питания переменного тока, Выходные диагонали мостовых схем подключены к сельсину-приемнику. При отсутствии постоя нного под маги ичи вающего поля магнита индуктивности всех плеч мостовых схем одинаковы. При приближении к,тороидальным сердечникам перемещающегося внутри трубы постоянного магнита происходит разбаланс мостовых схем за счет изменения индуктивных сопротивлений обмоток, включенных в них.Параллельное соединение ряда мостовых схем при размещении торондальных сердечников на равных расстояниях вдоль трубы позволяет получить многопериодные синусоидальные изменения выходных напряжений на всем контролируемом интервале перемещений. Наличие двух или трех подобных групп тороидальных сердечников, соот. ветственно смещенных одна относительно другой, дает двухфазную или трехфазную . системы синусоидальных многопериодных изменений напряжений, которые подаются на сельсин-приемник, благодаря чему линейное перемещение постоянного магнита, связанного с контролируемым объектом, преобразуется в многооборотное вращение ротора сельсина, выполняющего, по существу, функции точного указателя перемещений 1,Недостатком известного устройства яв-. ляется возможность возникновения неопределенности в измерениях фактического по. ложения контролируемого объекта при пропадании напряжения в сети питания, так как устройство является многопериодным. В случае перемещения контролируемого объекта в обесточенном состоянии устройства,после восстановления напряжения его пи.тания становится неясным, в каком из периодов контролируемого интервала. перемещений производится измерение перемещейий объекта.Цель изобретения - повышение точнос-ти измерения линейных перемещений контролируемого объекта в случае пропаданиянапряжения в сети питания;,Поставленная цель достигается тем, чтоустройство для дистанционного .измерениялинейных перемещений снабжено вспомогательными последовательно соединеннымиобмотками, размещенными на (вп+1) тороидальных сердечниках, где а - числофаз на выходе устройства, п=0,1,2,3; -целые числа натурального ряда, герконами,размещенными в зоне действия этих обмотокна поверхности трубы, и последовательно соединенными аналоговым указателемперемещений, делителем напряжения и выпрямительным мостом, к входной диагоналикоторого подключены последовательно соединенные всмомогательные обмотки, одни 20контакты герконов соединены между собойи подключены к одному из выводов цепипоследовательно соединенных вспомогательных обмоток, а другие контакты герконовподключены через резисторы к точкам соединения вспомогательных обмоток даннойцепи.,На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, двухфазный вариант; на фиг, 2 -устройство, общий вид; на фиг, 3 - разрез А - А на фиг. 2; на фиг. 4 - зависимости фазных напряжений на основном вы- ЗОходе устройства и на выходе вцпрямительного моста в функции перемещения постоянного магнита,Устройство содержит трубу 1 из немагнитной стали, внутри которой находитсяпостоянный магнит 2; жестко связываемыйв процессе измерений с объектом, перемещение которого контролируется.На трубена равныхрасстояниях одинот другого расположено К торондальныхсердечников с двумя обмотками на каждомиз них. Для измерения перемещения объекта на длине 1(без учета краевого эффекта)общее число К сердечникоув должно бытьравно К=2 гпр, где р - целое число периодов фазных напряжений на основном выходе устройства, укладывающихся на длине 1,а в - число фазных напряжений на основном выходе устройства, На тороидальныхсердечниках 3 - 10 (К 8), охватывающих трубу, размещенопо две обмотки 11 - 12, 13 -14, 15 в 6, 17 - 18, 19 - 20, 21 - 22, 23 - 24 и25 - 26; Кроме того, на нечетных тороидальных сердечниках 3, 5, 7 и 9 т.е, на сер- ядечниках, где п - целые числа натурального ряда, размещены вспомогательные обмотки 27, 28, 29 и 30, соединенные междусобой в последовательную цепь.Обмотки 1 - 12, 15 - 16 и т:д, нечетныхвп+1) тороидальных сердечников 3 и 5, рзи 9) и соответствующие обмотки четных(гпп+2) сердечников (4 и 6, 8. и 1 О) соединены в мостовые схемы, запитываемые отти Чс переменного тока. Выходные диаго налн мостовых схем, содержащих обмотки, размещенные на нечетных (ап+ ) сердечниках, соединены параллельно и образуют первую фазу Чф устройства. Выходные диагонали мостовых схем, содержащих обмотки, размещенные на четных (гпп+2) сердечннках, также соединены параллельно и образуют вторую фазу Чрг устройства. В трехфазном варианте устройства первую фазу образуют обмотки, размещенные на ,(вп+1) сердечниках, вторую фазу - обмотки на (оп+2) сердечниках, третью фа-зу - обмотки на (ап+3) сердечниках. К фазам устройства подключены вторичные обмотки 31 и 32 сельсина-приемника 33, выполняющего функции основного (точного) указателя перемещений устройства.Выводы каждой из вспомогательных обмоток 27 - 30 через резисторы 34 - 37 под ключены к контактам герконов 3841, расположенных на трубе .1 в зонах (вп+) сердечников как при двухфазном, так и при трехфазном варианте выполнения устройства. Для обеспечения нормального режима работы герконов они располагаются на трубе 1 вблизи вспомогательных обмоток 27 - 30 (вп+ 1) сердечников. Плоскости контактов герконов должны быть расположены в плоскости, касательной к трубе.Другие контакты герконов 38 - 4 соединены между собой и с выпрямительным мостом 42, к которому подключен также один нз выводов вспомогательной обмотки 27, Выход выпрямительного моста 42 соединен с делителем 43 напряжения, к которому под.ключен вспомогательный аналоговый указатель 44 перемещений выполняющий функции грубого указателя. Обмотка 45 возбуждения сельсина-приемника 33 так же, как и основные обмотки сердечников, запитывается от сети Ч переменного тока.Устройство работает следующим образом.При отсутствии постоянного подмагничивающего поля магнита 2 индуктивные сопротивления обмоток 1- 12,3 -4,5 -6; 7 - 18, 9 - 20, 21 - 22, 23 - 24, 25 - 26 в плечах мостовых схем одинаковы. Перемещение внутри трубы 1, а следовательно, и внутри восьми тороидальных сердечников 3 - 9 и О постоянного магнита 2 вызывает (за счет изменения индуктивных сопротивлений обмоток тороидальных сердечников) разбалансирование мостовь 1 х схем н появЛение на их выходных диагоналях двухфазного Мр, и Чш или (трехфазного) выходного напряженйя, котороев функции линейного перемещения на длине постоянного магнита 2 изменяется по амплитуде и фазе по закону, близкому к синусоидальному. Вы- бором оптимальной длины постоянного магнита 2 достигаетсямаксимальное приближение к синусоидальному закону изменения фазных. выходных напряжений в функции линейного перемещения магнита. Полученные с мостовых схем фазные выходные напряжения поступают на обмотки 3 и 32 синхронизации ротора сельсина-приемника 33, являющегося основным (точным) указателем перемещений, с помощью котороголинейное перемещение магнита 2 преобразуется в поворот ротора сельснна-приемника 33. При этом один оборот ротора сельсинаприемника 33 соответствует перемещению постоянного магнита 2, например, из положения 1 - 1 И в положение Ч - Ч 1 или из положения 11 - 1 Ч в положение Ч 1 - Ч 1 и т.п. Число оборотов ротора сельсина-приемника ЗЗ. указателя перемещений устройства соответствует (без учета краевого эф. фекта крайних торондальных сердечников) числу периодов Р фазных напряжений, ко-торое укладывается на контролируемой длине Е перемещения объекта.Для исключения погрешности измерения перемещения контролируемого объекта при. кратковременном пропадании напряжения % питания с помощью вспомогательных обмо. ток 27 - 30, размещенных на (ап+1) сердечниках, герконов 38 - 41, расположенных на трубе 1.устройства вблизи вспомогательных обмоток, и выпрямнтельного моста 42 формируется напряжение Чк, с помощью которого определяется, в каком из р-ых периодов контролируемой длины 1. перемещений находится объект, так как Ч, = Чсп.т+ Чкп.м + иск.геФЧсцВо вспомогательные обмоткй 27 - 30, индуктивно связанные с основными обмотками 11, 15, 19 и 23, размещенными на нечетных (оп+ 1) сердечни- ках, трансформируется вторичное напряжение. При вхождении постоянного магнита 2 в зону расположения очередного нечетного сердечника герконы 3841, находящиеся вблизи этих сердечников, под действием магнитного потока постоянного магнита 2 поочередно замыкаются, вследствие чего на выходной диагонали выпрямительного моста формируется ступенчатой формы напряжение Уя, которое через делитель 43 напряжения подается на аналоговый указатель 44 перемещений, являющийся вспомогательным (грубым) указателем перемещений. Например, при прохождении постоянного магнита 2 через положение- 111 замыкаются контакты герконов 38, 39. При этом напряжение на входе.выпрямительного моста равноО. При перемещении постоянного магнита 2 из положения 1 - 111 в положение 11 - 1 Ч, что соответствует выходу пос 1 оянного магнита 2 из зоны сердечника 3, контакты геркона 39 по-прежнему будут замкнутыми, а контакты геркона 38 разомкнутся. В этом случае напряжение Уа на. выходе выпрямительного моста 42 скачкообразно изменится до величины, равной напряжению Чблагодаря появлению напряжения на обмотке 27 и т.п. Резисторы 34 - 37 введены в цепь кон:тактов герконов для исключения короткогозамыкания обмоток 27 - 30. При линейномперемещении постоянного магнита 2 в противоположном направлении (например изположения 1 Ч - Ч 1 в положение Н 1 - Ч ит.п.), вследствие эффекта гистерезиса, точ.ки срабатывания и отпускания контактовгерконов будут несколько отличаться другот друга, как это условно показано на гра- .фике Ч гп 1(Е) пунктирными линиями,1 е Таким образом, с помощью вспомогательного аналогового указателя 44 перемещения обеспечивается ступенчатая (грубая)и ндикация фактического местоположенияобъекта в случае кратковременного пропа.дания и последующего восстановления напряжения Ч в сети питания устройства,что повышает точность измерения,При подключении к фазам устройстваКС-цепочкй вместо индикаторного сельсинаприемника ЗЗ устройство может быть использовано в качестве преобразователя пе 2 О ремещение-фаза, перемещение-амплитуда,.. что позволяет осуществить его связь с ЭВМ.Формула изобретенияУстройство для дистанционного измере-.:ния линейных перемещений по авт, св.135788, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, устройство снабжено вспомогательными последоваЗр тельно соединенными обмотками, размещенными на (ап+1) тороидальных сердечниках, где т - число фаз на выходе устройства, и = 0,1,2,3 - целые числа натурального ряда, герконами, размещенными в.зоне действия этих обмоток на поверхности з трубы, и последовательно соединенными аналоговым указателем перемещений, делителем напряжения и выпрямительным мостом, к входной диагонали которого подключены последовательно соединенные вспомогательные обмотки, одни контакты герконов сое 40 динены между собой и подключены к одному из выводов цепи последовательно соединенных вспомогательных обмоток, а другие контакты герконов подключены через резисторы к точкам соединения вспомогательных обмоток данной цепи.4 фИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР135788, кл, б 08 С 19/06, 1959 (прототип),Составитель Сехред А. Бойкраж 646рственногозобретениЯ- 35, Раувв, г. Ужгоро Скрыпникс КоПоонитета СоткрытиЯкая наб.,д; ул. Прое ректор С. ШонадпнсноеСР ИПИ Госуда по делам и Месива, Ж ПП аПатент ВИИ 303 Филиал едактор .Ч.аказ %96/6 уновв Т д, 4/5ктная, 4