Устройство для измерения угловых перемещений

ОП ИСАНИЕИЗОВРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сею з Сввете нихСецмалиетнчеенннРееттубпин и 1920364(22) Заявлено 08,80 (21) 2952003/18-24с присоединением заявки РЙ -(5)М. Кл.6 01 В 7/30 6 08 С 9/00 3 Ьнударнтнннай квмнтет СИР 66 делам нзнйрнтнннй н аткньпнйОпубликовано 15.04.82. Вкзллетень М 14Дата опубликования описания 15,04.82 В. П. Бархаев, А. Ф, Гончаров и В Авторыобретения по вигель ЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ(54 УСТ РОЙС Изобретение относится к системам автоматического контроля н измерения перемещений,а именно к устройствам для измерения угловых перемещений,Известен преобразователь угловых перемещений, содержащий частотный квантовый дат.чик индукции магнитного поля, размещенныйвнутри двух магнитных систем. Одна из них -подвижная - жестко соединенная с входнымвалом, а вторая, неподвижная, - с корпусом,являющимся одновременно магнитным экраном. При любом положении входного валанаправление суммарного вектора магнитнойиндукции остается неизменным, Это достигается путем компенсации одной из составляющих вектора магнитного поля, создаваемогоИподвижной магнитной системой. Компенсацияв данном устройстве осуществляется при по.моши следящей системы, состоящей из однокомпонентного нуль-индикатора магнитной ин 20дукции, расположенного внутри магнитных систем, ось чувствительности которого колпине.арпа с .осью одной из неподвижных магнитныхсистем, подключенной через индикатор и уси литель-формирователь к выходу нуль-ннднка.тораЯНедостатком этого устройства является дополнительная погрешность измерения углов, возникающая за счет использования нуль-индикатора, не совмещенного с центром квантового датчика и создающего магнитные помехи,Наиболее близким по техничеасому решению к предлагаемому устройству явняется устройство для измерения перемещении, содержащее входной вал, корпус, мапппную систему, состоящую нз неподвижной части, жестко соеди-. ненной с валом, частотный преобразователь индукции магнитного поля, редуктор, входной вал которого жестко соединен с входным ва. лом, корпус жестко соединен с неподвижной частью магнитной системы, выходной вал - частотным преобразователем, а частотный пре. образователь выполнен в виде квантового са.могенерируюшего датчика (2) .Недостатками этого устройства являютея ограниченный диапазон измерения углов, обу. словленный рабочим диапазоном квантового датчика, значительные погрешности из-за вза0364 4диапазонов коммутатор 8 подключает обмотки подвижного элемента 4 магнитной системытаким образом, что после подачи питания совторого выхода управляемого источника 111опорного тока на неподвижный элемент 3магнитной системы 2 и с его первого выходачерез коммутатор,Я на подвижньгй элемент 4магнитной системы суммарный вектор магнит.ной индукции Вх составляет с оптической 1 а осью квантового датчика 12 угол, обеспечиваю.щий его устойчивую работу, Подача питания свыходов управляемого источника 11 опорноготока осуществллется по команде с блока 10Ьадания угловой чувствительности, При этом .выполняется соотношение (фиг. 2)Вх минВх8 максгде Вямин, Вхмакс - нйжняя и верхняя границы рабочего диапазонаквантового датчика.В результате этого квантовый датчик 12начинает генерировать с частотой 1 д, пропорци.опальной углу а:т = Квг КВ 2(1+совагде К - аналог величины гидр у 5 отношения для атома,Модуль угловой чувствительности устройствапри этом равен омагнитного Грубое определение угла разворота. го вала аф производится вычислитель ком 9 но сигналам с квантового да 35 и блока 7 выбора диапазонов цо форвходноным блотчика 12 муле ема уст. поясня. где и4 диа влена стью устройограничев, ства в45ок По значению аф вычислительный блок опреавляделяет номер поддиапаэона (фиг, 3) и выдаетв со второго выхода сигнал на коммутатор .Происходит переключение обмоток подвижного59 элемента 4 таким образом, чтобы угол между . дитсявекторами магнитной индукции злемеита 4и элемента 3 соответствовал выбранному под.диапазону е. Одновременно по сигналус бпока 10 задания угловой чувствительности уве.5 личивается сила тока на.выходах управляемогоо. источника 11 опорного токайри этом выпол.няется соотношение (фиг. 3)а В, ВВм. 3 92имодействия вращающегося вектора магнитной,индукции с ферромагнитным экраном, обуслов.пенные нелинейностью намагничивания Магнит.ного экрана; значительные погрешности определения угла разворота подвижной магнитнойсистемы, обусловлснные ограниченной угловойчувствительностью преобразователя.Целью изобретения является повышение, точ.ности и расширение диапазона устройства.Поставленная цель достигается тем, что вустройство для измерения угловых перемеще-ний, содержащее магнитную систему, выполненную из неподвижного элемента, жесткосвязанного с корпусом, и подвижного эле.;. внутри магнитной системы, введены блок за дания угловой чувствительности, блок выборадиапазонов, вычислительный блок, управляе,мый источник опорного тока и коммутатор,первый вход которого соединен с первым выходом вычислительного блока, второй входсоединен с первым выходом управляемого ис.точника опорного тока, третий вход коммута.тора подключен к первому выходу блока выбора диапазонов, второй выход которого соединен с первым входом вычислительного бло.ка, второй вход которого подключен к кван.товому датчику, выход коммутатора соединенс подвижным элементом мапппной системы, .связанным с блоком выбора диапазонов, вто.ч36рои выход управляемого источника опорноготока соединен с неподвижным элементом маг.нитной системы, вход управляемого источникаопорного тока через блок задания угловойчувствительности соединен с вторым выходомвычислительного блока.На фиг. 1 приведена структурная схройства; на фиг. 2 и 3 - диаграммы,ющие его работу.Устройство для измерения углбвых перемещений содержит корпус 1, магнитную систему2, выполненную из неподвижного элемента 3и подвижного элемента 4, жестко связанногос входным валом 5 (к устройству не относится) и с. валом 6 блока 7 выбора диапазонокорпус которого жестко соединен с корпусо1, коммутатср 8, вычислительный блок 9, бл10 задания угловой чувствительности, унремый источник 11 опорного тока и квантовьдатчик 12.Изменение силы тока на выходах унравляемого источника 11 опорного тока производискретно по сигналам с выхода блока 10 задания угловой чувствительности,Устройство работает следующим образом,Пусть подвижный элемент 4 магнитной си.стемы 2 развернут на некоторый угол аотнсительно неподвижного элемента 3 (фиг, 2),По сигналу с первого выхода блока 7 выбор а = (и) - + а,360К- номер диапазона блока выборпазонов;- общее число диапазонов.ешность определения аф обуслоиной угловой чувствительнои-м диапазоне,. Устройство для измерения угловых переме.щений, содержащее магии;ную систему, выпоц"пенную из неподвижного элемента, жестко связанного с корпусом, и подвижного элемента, и квантовый датчик, расположенный внутри магнитной системы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и рас шнрения диапазона устройства, в него введеныблок задания угловой чувствительности, блок выбора диапазонов, вычислительный блок, п равляемый источник опорного тока и коммута.тор, первый вход которого соединен с первым 1 э выходом вычислительного блока, второй входсоединен с первым выходом управляемого источника опорного тока, трепщ вход коммутатора подключен к первому выходу блока вы.бора диапазонов, второй выход которого соединен с первым входом вычислительного блока, второй вход которого подключен к квантовому датчику, выход коммутатора соединен с подвижным элементом магнитной системы, связанным с блоком выбора диапазонов, вто.рой выход управляемого источника опорного тока соединен с неподвижным элементом магнитной системы, вход управляемого источника опорного тока через блок з;дания уптовой чувствительности соединен с вторым выходом вычисли тельного блока. бф йо о."ф "чи. где е - номер поддиапазона;и - число поддиапазонов,Погрешность определения а, обусловленнаяшумами квантового датчика 12, существенноснижается вследствие увеличения угловой чувствительности устройстве.Введение блока задания угловой чувствителности, блока выбора днаназонов, коммутаторавычислительного блока, управляемого источника. опорного тока позволяет расширить диапазон измеряемых углов, уменьшить погреишость,Ьбусловленную шумами датчика, за счет увап. чения угловой чувствительности устройсша.Кроме того, умеиыпеннем 8 (за счет увеличенияа) и использованием квантового датчика, работающего в низких диапазонах нолей, мохитосущественно уменынить погрешности взаимодей-Зфствия .вращающегося вектора магнитной индукции с ферромагнитным экраном, обуслощюпшеиелинейностъю намагничивания экрана. 5 Частота на выходе квантового датчика У при этом пропорциональна гл а",= КВ" КВ" 2(1+созе), . а модуль угловой чувствительности устройства равенТочное определение угла разворота входного вапа производится вычислительным блоком 9 по сигналу с квантового датчика 12 па фор- муле О(, 61-4 к Ф пъ) - + а МО . Ыо К Я6Формула изобретения Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР йф 590796,кл, 6 08 С 9/ОФ, 1976. 2. Аеторское свидетельство СССР И 600386,кл. 6 01 В 7/30, 1976 (щютотип).920364 ставитель В. Рыгалннхред Т. Маточка ктор В. Бутвг Тираж 614 ВНИИПИ Государственного ко но дедам изобретений. и от 3035, Москва, Ж, Раушская