Датчик угловых перемещений

,ЬО ч 5 6 01 В 7/30 СУДАРСТОЕ 11 НЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕ 11 ИЯМ И 01 КРЫТИ И ГК 11 т СССРОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК ДВтоРСКОЬЮ СЕЛДЕТЕЛЬСТВУ3 2 Иг 974110, кл, О 01 В 7/30 (54) ДАТЧИК УГЛОВЫХ Е, П. АБРАМЦЕВА (57) Изобретение относи ной технике и может быть измерения угловых пере щихся обьектов контроля ния является повышение а также расширение фун можностей датчика углов который содержит непо провод 2 с тремя полюсн ми 6 - 8. К крайним полюс прикреплены дополните тся к измеритель- использовано для мещений вращаю- . Целью изобретечувствительности, кциональных возых перемещений, движный магнитоыми наконечниканым наконечникам льные выступы 9,10. обеспечивающие увеличение площади воздушного зазора, На среднем полюсном наконечнике 7 размещена первичная обмотка 11, а на крайних полюсных наконечниках 6 и 8 размещены соединенные встречно-последовательно вторичные обмотки 12 и 13. В воздушном зазоре магнитопровода 2 размещен кольцевой якорь 14 сдвумя парами полюсных наконечников 16- 19., Пары полюсных наконечников 16. 17 и 18, 19, образованы отрезками спиралей Архимеда, а их торцы образованы плоскостями, параллельными плоскости симметрии якоря 14, которая расположена под углом к плоскости симметрии магнитопровода 2. Это обеспечивает повышение градиента магнитного потока в воздушных зазорах между полюсами якоря и неподвижного магнитопровода, что увеличивает чувствительность датчика, 2 з.п, ф-лы, 5 ил,Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано, о частности в машиностроении для контроля положения рабочих ьргднов метдллорежущих станков,Цель изобретения - повышение чувствительности трансформаторного датчика угловых перемещений за счет увеличения градиента магнитной индукции в воздушных зазорах магнитопровода датчика, а также расширение функциональных возможностей датчика путем одновременно о измерения угла поворота другого соосно расположенного обьекта контроля.На фиг. 1 представлен датчик, продольный разрез, на фиг. 2 - разрез Л-А на фиг. 1; нд фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1, на фиг. 4 - дифференциальная форма выполнения датчикд с двумя неподвижными магнитопроводдл 1 и; на фиг. 5 - форма выполнения датчика для контроля относительных угловых перемещений двух соосно расположенных объектов контроля,Датчик угловых перемещений содержит корпус 1, в котором размещен трехстержнеоой неподоижный магнитопрооод 2 со стержнями 3 - 5, имеющими полюсные наконечники 6-8. К крайним полюсным наконечникам 6 и 8 магнитопровода 2 прикреплены дополнительные выступы 9 и 10 соответственно, На среднем полюсном наконечнике 7 размещена первичная обмотка 11, а на крайних полюсных наконечниках 6 и 8 размещены соединенные встречно-последовательно вторичные обмотки 12 и 13, В воздушном зазоре магнитопровода 2 размещен ферромагнитный кольцевой якорь 14 с немдгнитным основанием 15 и полюсными наконечниками 16 - 19,Якорь 14 жестко установлен на оси 20, вращающейся или поворачивающейся в подшипниках 21 и 22, запрессованных в корпусе 1, и имеет плоскость симметрии, рдсполокенную под углом к плоскости симметрии неподвижного магнитопровода. Площадь поперечного сечения якоря в зоне воздушного зазора не менее чем в два раза меньше по площади поперечного сечения среднего полюсного наконечника неподвижного магнитопровода. Пары полюсных наконечников 16-17 и 18-19 якоря 14 выполнены о виде замкнутых контуроо (фиг. 2 и 3), образованных отрезками одинаковых обрд;ценных одна к другой спиралей Архимеда соответствующего размера, Пары полюсных наконечников 16 - 17 и 18 - 19, расположенные на противолежащих поверхностях якоря 14, повернуты одна относительно другой на 180, т,е, размещены оздил 1 но противоположно, Полюсные ндко 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 нечники в каждой паре, например 16 - 17, также обращены один к другому взаимно противоположными участками спиралей Архимеда, причем один из них размещен внутри другого, и охватывают боковые полюсные наконечники 6 и 8 неподвижного магнитопрооода 2 с противополокных сторон.Дополнительные выступы 9 и 10 стержней 3 и 5 магнитопровода 2 перекрывают соответствующие торцы полюсных наконечников 16 - 19 якоря 14, которые образованы плоскостями, параллельными плоскости симметрии якоря, В дифференциальной форме выполнения датчика имеется второй неподвижный магнитопровод 23, выполненный идентично первому, с размещенными на его среднем стержне первичной обмоткой 24, а на крайних стержнях - вторичными обмотками 25 и 26. Оба неподвижных магнитопровода 23 и 2 примыкают один к другому своими основаниями. Дополнительные выступы 9 и 10 неподвижных магнитопроводов расположены в общей плоскости с крайними полюсными наконечниками 6 и 8, Плоскость торцов одного иэ полюсных наконечников якоря 14 расположена в каждой паре зеркально симметрично относительно плоскости торцов второго наконечника в той же паре, Якорь 14 связан шестерней 27 с вращающимся обьектом (не показан).В датчике для контроля взаимного углового положения двух обьектов, закрепленных на соосно расположенных валах, имеется второй идентичный якорь 28 на втором валу 29, которые расположены симметрично относительно первого якоря 14 на первом валу 30 по другую сторону от средних стержней 4 неподвижных магнитопроводов, Неподвижные магнитопроводы 2 и 23 закреплены в корпусе 1 с помощью штоков 31, жестко связывающих средние стержни 4 магнитопроводов с корпусом 1, Якори 14 и 28 закреплены на валах 29 и 30, связанных с объектами контроля, на шпонках 32.Датчик угловых перемещений работает следующим образом,Нд первичную обмотку 11 датчика (фиг, 1) подается напряжение переменного тока промышленной или повышенной частоты. Магнитные потоки Ф 1 и Ф 2, созданные этой обмоткой, замыкаются через полюсные наконечники 6 - 8 магнитопрооода 2, якорь 14 и его полюсные наконечники 16-19, а также воздушный зазор между ними. Благодаря тому, что дисковый участок якоря 14 имеет площадь поперечного сечения в области воздушного зазора, уменьшенную вдвое и смещенную относительно оси неподвижного мдгнитопровода 2, происходит возвратно-поступательное перемещение этогоучастка между боковыми полюсными наконечниками б и 8 и средним полюсным наконечником 7. При повороте якоря 14 в ту или другую сторону от начального положения величина участков зазора (например, 5 д 1, д 2, дз, д 4, д 9 и д 10) с Одной стороны якоря уменьшается, а с другой стороны якоря (д 2, д 5, д 6, д 7 и дв) увеличивается Соответственно поток Ф 1 увеличивается, а поток Ф 2 уменьшается, вследствие чего ЭДС, на веденная в одной вторичной обмотке 12 увеличивается, а ЭДС, наведенная в другой вторичной обмотке 13, уменьшае 1 ся, бла одаря чему на выходе датчика появляегся разностный сигнал. При угле поворота яко ря, равном 180 О, ЭДС в одной из обмоток достигает максимума, а в другой обмотке - минимума. В результате выходной (разностный) сигнал датчика максимален. При повороте якоря 14 на угол, превышающий 180, 20 фаза этого сигнала изменяется на противоположную.При вращении якоря происходит поочередное перераспределение магнитных потоков между полюсными наконечниками 6 и 25 8 неподвижного магнитопровода 2 и якорем 14 с одной стороны, а также между указанными полюсными наконечниками 16-19 - с другой стороны, В результате на выходных зажимах появляется напряжение, изменяю щееся примерно по синусоидальному закону с периодом, равным одному обороту якоря, Фаза этого напряжения зависит от направления вращения, а амплитуда характеризует осуществленное объектом угловое 35 перемещение,При непрерывном вращении якоря 14 под действием перемещающегося обьекта выходная ЭДС пропорциональна его скорости вращения, т.е. датчик может работать и 40 как датчик скорости вращения.Благодаря выполнению поверхности торцрв полюсных наконечников якоря 16- 19 параллельными плоскости симметрии якоря увеличивается градиент воздушного 45 зазора магнитопровода датчика, вследствие чего повышается чувствительность датчика угловых перемещений, В варианте исполнения датчика по фиг. 4 обеспечивается двукратное увеличение выходного сигна ла датчика по сравнению с вариантом по фиг, 1 практически без увеличения его габаритов.Датчик по фиг, 5 работает следующим образом, 55В исходном (нулевом) положении якорей 14 и 28 длины и площади одноименных зазоров в верхней и нижней частях правой и левой половин датчика равны между собой, поэтому сигнал на выходе датчика равен нулю.При повороте якорей 14 и 28 в ту или иную сторону от начального положения изменяются величины и площади зазоров в верхней и нижней частях каждой половины датчика во взаимно противоположных направлениях, что приводит к появлению на зажимах измерительных обмоток 12 и 13 или 25 и 26 соответствующих сигналов, амплитуда которых пропорциональна угловым перемещениям контролируемых обьектов, а фаза - направлению перемещения. Если необходимо осуществить алгебраическое суммирование угловых перемещений двух об. ектов, или определить их относительное угловое положение, то указанные измерительные обмотки соединяют между собой попарно-всгречно, В этом случае у датчика имеется один выходной сигнал, амплитуда которого пропорциональна алгебраической сумме угловых перемещений обоих контролируемых объектов.Формула изобретения 1, Датчик угловых перемещений, содержащий корпус, размещенный в нем трех- стержневой неподвижный магнитопровод с тремя полюсными наконечниками, торцовые поверхности которь;х обращены к воздушному зазору между ними, размещенные на полюсных наконечниках первичную и соединенные встречно-последовательно вторичные обмотки, установленный в зазоре магнитопровода, дисковый ферромагнитный якорь, плоскость симметрии которого рас положена под острым углом к плоскости силлетрии неподвижного магнитопровода, на противолежащих поверхностях якоря выг 1 олнены две пары расположенных взаимно противоположно полюсных наконечников, каждый иэ которых имеет вид замкнутого контура, образованного отрезками одинаковых, обращенных одна к другой спиралей Архимеда соответствующего размера, причем каждая пара полюсных наконечников якоря охватывает соответствующий крайний пол 1 осный наконечник неподвижного магнитопровода с прогивоположных сторон, О т л и ч л ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности, он снабжен двумя дополнительными выступами, прикрепленными к крайним полюсным наконечникам неподвижного магнитопровода и перекрывающими гоответствующие торцы полюсных наконечников якоря, которые образованы плоскостями, параллельными плоскости симметрии якоря,2, Датчик по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что он снабжен вторым выполненным 11 ДЕНтИЧНО ПЕРВОМУ.ПОЛВИжНЫЛ тРЕХСтРжневым магнитопроводом и размещенными нэ его среднем стержне первичной, а на крайних стержнях - вторичными обмотками, оба неподвижных магнитопровода примыкают один к другому своими 5 осовациями, дополнительные выступы неподвижных магнитопроводов расположены в общей плоскости с крайними полюсными нлкоечиками, а плоскость торцов одного иэ полюсных наконечников якоря располо жеа о каждой паре зеркально симметрично гц носительно плоскости торцов второго на: еикэ о той же паре. З,Датчик по пп,1 и 2,отл ича ю щийс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем одновременного измерения угла поворота другого соосно расположенного объекта контроля, он снабжен вторым идентично выполненным дисковым якорем, расположенным симметрично относительно первого по другуо сторону от средних стержней неподвижных магнитопроводов, и двумя штоками для обеспечения жесткой связи средних стержней магнитопроводов с корпусом,1634992 Юаг Состааитепь 1, Бычкочоочнская Техред М,Моргентал ска рект Тираж ЗВЬтеенного ком.чтета по изобре 11 З 05 Москва, Ж, Раушс 1р) ) )Пл оеуд лб гнат "Патент", г Ужгород, ул.Гагарина, 101; ро. а. дс; нно-че:чете ьг кии к Подписноениям и открытиям при ГКНая наб, 4/5