CS233252B1

CS233252B1 - Magnetic position sensor

Info

Publication number: CS233252B1
Application number: CS83549A
Authority: CS
Inventors: Ota Roubicek; Oldrich Podzimek
Original assignee: Ota Roubicek; Oldrich Podzimek
Priority date: 1983-01-27
Filing date: 1983-01-27
Publication date: 1985-02-14
Also published as: CS54983A1

Abstract

Vynález spadá do oboru měřící techniky, zejména pro spojité měřeni polohy předmětů v hermetizovaném prostoru. Účelem bylo odstranit nedostatky dosavadních snímačů polohy podléhajících vlivům okolí, např. rušení elektrických akčních členů, zejména teploty apod. Toho se docílilo magnetickým obvodem se jhem sestávajícím ze dvou symetricky vůči polovým nástavcům upravených ramen, vzájemně oddělených měřicími štěrbinami, z nichž alespoň v jedné je sonda pro měření magnetické indukce způsobené vtažením kotvy, k níž je upevněn měřící předmět, mezi polově nástavce. > Snímač se hodí zejména pro měření v regulačních obvodech různých pohonů, * zvláště u kmitavých lineárních pohonů hermetizovaných extraktorů. Symetricky uspořádaná ramena jha 1 oddělená měřicími štěrbinami 4 se dondou 5 a hermetizační kryt 6 nejlépe charakterizují vynález.The invention falls within the field of measurement technology, especially for continuous measurement of the position of objects in a hermetic space. The purpose was to eliminate the shortcomings of the existing position sensors subject to environmental influences, e.g. interference of electrical actuators, especially temperature, etc. This was achieved by a magnetic circuit with a yoke consisting of two symmetrically arranged arms with respect to the field extensions, mutually separated by measuring slots, at least one of which contains a probe for measuring the magnetic induction caused by the drawing in of the armature to which the measuring object is attached, between the poles of the extension. > The sensor is particularly suitable for measurements in control circuits of various drives, * especially in oscillating linear drives of hermetic extractors. Symmetrically arranged yoke arms 1 separated by measuring slots 4 with a base 5 and a hermetic cover 6 best characterize the invention.

Description

Vynález se týká magnetického snímače polohy, zejména předmětů v hermet izo váném prostoru·BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a magnetic position sensor, in particular to objects in a sealed space.

Pro měření polohy předmětů nalézajících se v agresivním, radioaktivním, přetlakové, nebo zdraví škodlivém prostředí se vyžaduje hermetické oddělená celého snímače nebo jeho pohyblivé části od okolního prostředí·To measure the position of objects found in aggressive, radioactive, pressurized, or harmful environments, a hermetic separation of the entire sensor or its moving parts from the surrounding environment is required ·

Známé, k jiným účelům používané snímače pro hermetizované prostředí nevyhovují buá z důvodů velké složitosti, závislosti na elektrických parametrech prostředí, závislosti na teplotě, tlaku, nízké imunity vůči rušení rozptylovými elektromagnetickými poli, například od motorů, od elektromagneticky ovládaných ventilů apod·Known sensors used for hermetically sealed environments are not suitable either because of their high complexity, dependence on environmental electrical parameters, temperature, pressure, low immunity to interference from stray electromagnetic fields such as motors, solenoid valves etc. ·

Kapacitní snímače nevyhovují vzhledem k proměnlivé permitivitě v závislosti na tlaku a prostředí. Optické snímače jsou navíc závislé na teplotě a konstrukce průsvitného spojení hermetizovaného prostoru s vnějším je komplikovaná a snižuje kompaktnost a spolehlivost hermetizačního krytu· Odporové snímače jsou ovlivňovány změnami teploty a vodivosti prostředí, navíc nelze u většiny typů zajistit bezkontaktní přenos informace z hermetizovaného prostředí· Kompenzace teplotních vlivů,eliminace rušení od rozptylových elektromagnetických polí je možné pouze za cenu výrazného zvýšení složitostí celého zařízení a s tím souvisejícím shížením spolehlivosti· Kromě toho nelze některé materiály a součástky, například polovodičové, do agresivních nebo radioaktivních prostředí vůbec umístit· Taková zařízeníCapacitive sensors do not comply with variable permittivity depending on pressure and environment. Optical sensors are also temperature dependent and the construction of the translucent connection of the hermetized space to the outside is complicated and reduces the compactness and reliability of the hermetizing cover · Resistance sensors are influenced by changes in temperature and conductivity of the environment. effects, elimination of interference from stray electromagnetic fields is possible only at the cost of a significant increase in complexity of the whole equipment and consequent decrease of reliability · Moreover, some materials and components, such as semiconductor, cannot be placed in aggressive or radioactive environments at all

-2233 252 bývají často umístěna ve venkovním nechráměmém prostředí a podléhají povětrnostním vlivům·-2233 252 are often located outdoors and exposed to weather conditions ·

Jsou známé i magnetické snímače polohy, jichž se vynález týká, například robusní snímače pro důlní účely, které působí diskrétně a indikují pouze jednu danou polohu· Jiný, spojitě působící typsa Hallovou sondou a permanentními magnety, nemůže pracovat v agresivním prostředí, není schopen přenosu informace přes hermetizační kryt a má nízkou imunitu vůči rušení vnějšími rozptylovými magnetickými poli, u měření větších posuvů může vadit i zemské magnetické pole·Magnetic position sensors to which the invention relates are also known, for example, rugged mining sensors that operate discreetly and indicate only one given position. · Other continuous acting type with Hall probe and permanent magnets cannot operate in an aggressive environment, unable to transmit information through a hermetically sealed cover and has low immunity to interference from external scattering magnetic fields, the earth's magnetic field may interfere with measurements of larger displacements ·

Vpředu uvedené nevýhody odstraňuje magnetický snímač podle vynálezu jehož podstata spočívá v tom, že mezi pólovými nástavci magnetického obvodu je uložeh magneticky nevodivý hermetizační kryt uvnitř kterého je suvně uložená kotva pevně spojená s měřeným předmětem, přičemž ve jhu magnetického obgodu je vytvořena alespoň jedna měřicí štěrbina, ve které je umístěna alespoň jedna měřící sonda magnetické indukce.The aforementioned disadvantages are remedied by the magnetic sensor according to the invention, characterized in that a magnetically non-conductive hermetizing cover is placed between the pole pieces of the magnetic circuit inside which the slide anchor is fixedly connected to the object to be measured. in which at least one magnetic induction measuring probe is located.

Magnetický snímač podle vynálezu umožňuje tedy spojité bezkontaktní měření polohy předmětů v hermetizovaném prostoru.The magnetic sensor according to the invention thus enables continuous contactless measurement of the position of objects in the hermetized space.

Příklad provedení magnetického snímače podle vynálezu je dále popsán a jeho činnost vysvětlena pomocí výkresů, na nichž je na obr· 1 ploché provedení snímače, na obr. 2 osový řez A-A a na obr. 3 řez B-B jhem magnetického obvodu·An exemplary embodiment of a magnetic transducer according to the invention is described below and its operation is explained by means of the drawings, in which FIG. 1 is a flat transducer, FIG. 2 shows an axial section A-A and FIG.

Jho 1 magnetického obvodu snímače polohy tvoří dvě ramena tvaru E, vzájemně oddělená měřícími štěrbinami 4. Na pólových nástavcích 11 jsou budící vinutí 3· V kruhovém vývrtu mezi pólovými nástavci 11 je zasunut magneticky nevodivý hermetizační kryt 6 válcového tvaru oddělující hermetizovaný prostor od okolí. Příčné uzavření hermetizačního krytu 6 není na výkresech vyznačeno. Uvnitř krytu 6 se vertikálně ve směru šipek na obr· 2 pohybuje suvně kotlá 2 magnetického obvodu rovněž válcového tvaru, spojená táhlem £ ^s neznázorněným měřeným předmětem, nalézajícím se v hermežizačním krytu 6· Jho 1 magnetického obvodu je náběhem k měřícím štěrbinám 4 zúženo, jak je patrno z řezu B-B na obr, 3· Ve středu alespoň jedné z měřících štěrbin 4 je sonda 5 P^ro měření magnetické' indukce, která s případným na výkresech neznázorněným předzesilovačem, může být opatřena stíněním.The yoke 1 of the magnetic circuit of the position sensor consists of two E-shaped arms separated from each other by the measuring slots 4. On the pole pieces 11 there is an excitation winding 3. In the circular bore between the pole pieces 11 a magnetically non-conductive hermetizing cover 6 is inserted. The transverse closure of the hermetically sealed cover 6 is not shown in the drawings. Inside the housing 6, the magnetic circuit boiler 2 of the cylindrical shape, connected by a rod 6 ^{to the} measuring object (not shown), located in the hermetic housing 6, moves vertically in the direction of the arrows in FIG. 2. It is seen in section BB in Figure 3 · In the center of at least one of the measurement slot 4, the probe 5 P ^ro magnetic measurements' of induction, that a possible preamplifier not illustrated in the drawings, may be provided with shielding.

- 3 233 2S2- 3,233 2S2

Budicí vinutí £, protékané stabilizovaným stejnosměrným proudem, vytváří konstantní stejnosměrné magnetické napětí, vyvolávající stejnosměrný magnetický tok· Jeho velikost je v měřícím rozsahu, beroucím ohled na magnetický rozptyl mezi pólovými nástavci 11 a kotvou 2 magnetického obvodu, úměrná vnoření kotvy 2 do vývrtu mezi pólovými nástavci 11· Za pólovými nástavci 11 se Magnetický tok φ vzhledem k symetrickému uspořádání ramen rozdvojuje na poloviční složky φ /2 a na dalěí dráze prochází oběma měřícími štěrbinami £· Zúžením průřezu jha 1 magnetického obvodu se dociluje jednak hemogenity magnetického pole ve štěrbinách £, jednak takové hodnoty magnetické indukce, jakou lze v celém měřícím rozsahu spolehlivě měřit sondou 2· Jelikož při konstantním magnetickém napětí budícího vinutí 3 je magnetický tok úměrný vnoření kotvy 2 mezi pólové nástavce 11· je i magnetická indukce v měřicí štěrbině £ úměrná vnoření kotvy 2· Signál na výstupu sondy £ P^ro měření magnetické indukce je tedý měronosnou veličinou vnoření kotvy 2 a tím i polohy měřené součásti v hermetizovaném prostoru· Pokud je toto prostředí agresivní nebo radioaktivní použije se pro kotvu 2 ferromagnetická modifikace nerezavé oceli·The excitation winding 6, which flows through the stabilized direct current, generates a constant direct magnetic voltage causing a direct magnetic flux. Its magnitude is in the measuring range taking into account the magnetic dispersion between the pole pieces 11 and the magnetic circuit armature 2 proportional to the insertion of the armature 2 into the bore between The magnetic flux φ, due to the symmetrical arrangement of the arms, splits into half components φ / 2 and passes through the two measuring slots on the next path. · By reducing the cross-section of the magnetic circuit yoke 1, the hemogenicity of the magnetic field in the slots is achieved. magnetic induction values that can be reliably measured with probe 2 over the entire measuring range. Since the magnetic flux is proportional to the immersion of armature 2 between the pole pieces 11 at constant magnetic voltage of the field winding 3, in the measuring gap £ proportional embedding anchors 2 · Signal probe outputs £ P ^ro measurement of magnetic induction is therefore měronosnou variable nesting armature 2 and thus the position of the component to be measured in a hermetically sealed space · If this environment is corrosive or radioactive used to anchor two ferromagnetic modification Stainless steel ·

Sonda £ s případným předzesilovaěem může být umístěna ve stínícím krytu, čímž se zajistí bezporuchové převedení případného nízkoúrovňového signálu na výstupu sondy £ na požadovanou vyšší úroveň a impedanční transformaci směrem k nízké výstupní impedanci. To usnadní přenos Signálu i na velké vzdálenosti při zabezpečení dostatečného odstupu od šumového pozadí. PředzesilovaČ může být v případe potřeby využit i k případnému korigování závislosti signálu sondy £ pro měření magnetické indukce na vnoření kotvy 2, například pro linearizaci této závislosti*The probe 6 with optional preamplifier can be located in the shielding housing, thereby ensuring a trouble-free conversion of the optional low-level signal at the probe output to the desired higher level and the impedance transformation towards the low output impedance. This will make it easier to transmit the signal over long distances while ensuring sufficient distance from the background noise. If necessary, the preamplifier can also be used to correct the dependence of the probe signal pro for measuring the magnetic induction on the embedding of the armature 2, for example to linearize the dependence *

Snímače polohy podle vynálezu lze s výhodou použít pro měření v agresivním nebo radioaktivním prostředí, například u zařízení chemického průmyslu, v jaderné energetice apod·, jako jsou extrakto ry a kolony pro zpracování kapalin a plynů· Velmi dobře se hodí pro měření v regulačních obvodech různých pohonů uvedených zařízení, obzvláště pak u kmitavých lineárních pohonů bermetizováných extraktorů.The position sensors according to the invention can advantageously be used for measurements in aggressive or radioactive environments, for example in chemical industry equipment, nuclear power plants, etc. · such as liquid and gas extractors and columns · Very well suited for measurement in control circuits of various drives of said devices, especially in the case of oscillating linear drives of bermetized extractors.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION 233 252

Magnetic position sensor, in particular objects in a hermetizing space, characterized in that a magnetically non-conductive hermetizing cover (6) is placed between the pole pieces (11) of the magnetic circuit inside which a sliding plate (2) is fixedly connected to the measured wherein at least one measuring slot (4) is provided in the yoke (1) of the magnetic circuit, in which at least one measuring probe (5) of the magnetic induction is arranged.

Magnetic position sensor according to claim 1, characterized in that the yoke (1) of the magnetic circuit consists of two arms arranged symmetrically to the pole pieces (11).

Magnetic position sensor according to Claims 1 »and 2, characterized in that the yoke arms (1) are tapered towards the measuring slots (4).