FI64860B

FI64860B - AVKAENNARE FOER LAEGET AV EN KROPP I LINEAER ROERELSE

Info

Publication number: FI64860B
Application number: FI773194A
Authority: FI
Inventors: Vladimir Petrovich Nikolaev; Leopold Iosifovich Chaika; Ivan Vasilievich Ivanov
Original assignee: Vladimir Petrovich Nikolaev; Leopold Iosifovich Chaika; Ivan Vasilievich Ivanov
Priority date: 1977-10-26
Filing date: 1977-10-26
Publication date: 1983-09-30
Also published as: FI64860C; FI773194A

Description

YM M „4V KUULUTUSJULKAISU - . 0 . ^ ^ (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT 64 8 60 C (45) ?a1:: i L ϊ i r: ;· y 1 3 Oi 1934 ^ T ^ (51) Kv.lkP/lm.CL3 G 01 B 7/θ2 SUOM I — Fl N LAN D (21) F*c*nttlhilMmu* — P»t«fit«niöknln| 77319*+ (22) HakamisplM—Amöknlnpdag 26.10.77 (23) Alkupllvft—GUtlghatadai 26.10.77 (41) Tullut ]ulklMk*l— Bllvlt offentllj 27.01.79YM M „4V ANNOUNCEMENT -. 0. ^ ^ (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT 64 8 60 C (45)? A1 :: i L ϊ ir:; · y 1 3 Oi 1934 ^ T ^ (51) Kv.lkP / lm.CL3 G 01 B 7 / θ2 ENGLISH I - Fl N LAN D (21) F * c * nttlhilMmu * - P »t« fit «niöknln | 77319 * + (22) HakamisplM — Amöknlnpdag 26.10.77 (23) Alkupllvft — GUtlghatadai 26.10.77 (41) Tullut] ulklMk * l— Bllvlt offentllj 27.01.79

Patentti· ja rekisterihallitut (44) Nihttvtk..p«on j. kuuLjuikaUun pvm._ ’0Q’fl3Patents · and registries (44) Nihttvtk..p «on j. Date of month_'0Q'fl3

Patent· och registerstyrelaen ' ' Amekan «lag* och uti.ikrtft«n pubimnd J , (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Becird prlorlttt (71)(72) Vladimir Petrovich Nikolaev, ulitsa Proletarskaya 58, kv. 91,Patent · och registerstyrelaen '' Amekan «lag * och uti.ikrtft« n pubimnd J, (32) (33) (31) Claim claimed privilege — Becird prlorlttt (71) (72) Vladimir Petrovich Nikolaev, ulitsa Proletarskaya 58, kv. 91,

Kolpino, Leningradskoi oblasti, Leopold Iosifovich Chaika, bulvar Trudyaschikhsya 7» kv. 203, Kolpino, Leningradskoi oblasti,Kolpino, Leningrad Oblast, Leopold Iosifovich Chaika, Bulvar Trudyaschikhsya 7 »sq. Km. 203, Kolpino, Leningrad Oblast,

Ivan Vasilievich Ivanov, Pozharny pereulok 1, kv. 9, Tosno, ----------—_____________________________Leningradskoi oblasti, USSR(SU) (7*0 Oy Kolster Ab " _,___—.____ (5*+) Lineaarisesti liikkuvan kappaleen aseman tunnustelija - ----- .... ..Ivan Vasilievich Ivanov, Pozharny Pereulok 1, kv. 9, Tosno, ----------—_______________________________ Leningrad Region, USSR (SU) (7 * 0 Oy Kolster Ab "_, ___ — .____ (5 * +) Sensor for the position of a linearly moving body - --- - .... ..

Avkännare för läget av en kropp i linear rörelse Tämä keksintö koskee laitteita liikkuvien esineiden aseman löytämiseksi, tarkemmin sanottuna aseman tunnustelijaa lineaarisessa liikkeessä olevien kappaleiden aseman löytämiseksi. Tämän keksinnön asemantunnustelijan tarkoituksena on ensisijassa suljetussa astiassa olevien kappaleiden aseman määrääminen, esimerkiksi ydinreaktorin säätöjen aseman tarkkailu ja niiden liikkeiden seuraaminen .The present invention relates to devices for finding the position of moving objects, more particularly to a position sensor for finding the position of objects in linear motion. The purpose of the position sensor of the present invention is primarily to determine the position of the objects in the closed vessel, for example to monitor the position of the controls of the nuclear reactor and to follow their movements.

Tunnetaan asemantunnustelija lineaarisessa liikkeessä olevan kappaleen aseman löytämiseksi (US-pat.julk. No. 3 108 213), joka käsittää kaksoiskäämityyppiset kelat. Kunkin kelan sisälle on järjestetty magneettisesti johtavaa ainetta oleva sydän ja kosketin-elementit.A position sensor is known for finding the position of a body in linear motion (U.S. Pat. No. 3,108,213), which comprises double-winding type coils. A core and contact elements of magnetically conductive material are arranged inside each coil.

Yksi tämäntyyppisen asemantunnustelijan haitoista on koske-tinelementtien käyttö, jotka ovat liukukoskettimia. Sellaiset koskettimet vaativat säännöllistä tarkastusta ja huoltoa, joka on vaikea suorittaa, koska ne sijaitsevat vaarallisella tai vaikea- 6 4 8 6 0 2 pääsyisellä vyöhykkeellä.One of the disadvantages of this type of position sensor is the use of contact elements, which are sliding contacts. Such contacts require regular inspection and maintenance, which is difficult to perform because they are located in a hazardous or difficult to access zone.

Toinen edellämainituntyyppisen asemantunnustelijän haitta on sen kyvyttömyys säilyttää suuri mittaustarkkuus tapauksissa, joissa kappale, jonka asemaa seurataan, liikkuu pitkiä matkoja, esim. useita metrejä (näin on erikoisesti kappaleen kulkutien loppuosissa) , tai kun kappale liikkuu suurella nopeudella. Syynä on mahdottomuus varmistaa magneettivuon tasainen jakautuminen matkan koko pituudelle.Another disadvantage of the above-mentioned type of position sensor is its inability to maintain high measurement accuracy in cases where the track being moved moves long distances, e.g. several meters (especially at the end of the track), or when the track moves at high speed. The reason is the impossibility of ensuring an even distribution of the magnetic flux over the entire length of the journey.

Edellämainitut haitat on eliminoitu saksalaisen patenttijulkaisun No 1 281 597 mukaisessa asemantunnustelijassa, joka käsittää kaasukäynnistimet, jotka on järjestetty pitkin valvontaosan kulkutietä, ja kestomagneetin, joka on kytketty valvontaosaan ja liikkuu lähellä kaasukäynnistimiä. Kaasukäynnistimien koskettimet on sijoitettu suljettuihin onkaloihin, jotka on täytetty inertiakaasulla, niin ettei tarvita mitään huoltoa. Tämäntyyppinen asemantunnusteli-ja säilyttää saman mittaustarkkuuden koko matkan pituudella, joka on riippumaton matkanopeudesta.The above-mentioned disadvantages have been eliminated in a position sensor according to German patent publication No. 1,281,597, which comprises gas starters arranged along the path of the monitoring part and a permanent magnet connected to the monitoring part and moving close to the gas starters. The contacts of the gas starters are placed in closed cavities filled with inert gas so that no maintenance is required. This type of position sensor and maintains the same measurement accuracy throughout the distance, which is independent of the travel speed.

Viimemainituntyyppinen asemantunnustelija on epäedullinen siinä, että se sisältää kestomagneetin, jonka magneettiset ominaisuudet muuttuvat ajan mukana, sellaiset muutokset ovat yhä vielä korostuneempia ydinreaktoreissa säteilyn vaikutuksista johtuen.The latter type of position sensor is disadvantageous in that it contains a permanent magnet whose magnetic properties change over time, such changes being even more pronounced in nuclear reactors due to the effects of radiation.

Tämän seurauksena mittaustarkkuus heikkenee ajan mittaan.As a result, the measurement accuracy decreases over time.

Edellämainittu haitta vältetään asemantunnustelijassa ranskalaisen patenttijulkaisun 2 169 437 mukaan, jossa on ensiökää-mi, useampia pareja toisiokäämejä, jotka on järjestetty ensiökää-min sisä- tai ulkopuolelle, ja puskurityyppinen liikkuva osa. Viimemainittu on magneettisesti johtavaa ainetta ja on sovitettu liikkumaan käämien sisäpuolella.The above-mentioned disadvantage is avoided in the position sensor according to French patent publication 2,169,437, which has a primary winding, several pairs of secondary windings arranged inside or outside the primary winding, and a buffer-type moving part. The latter is a magnetically conductive material and is adapted to move inside the windings.

Kun liikkuva osa on liikkeessä, induktiivinen kytkentä ensiö-ja toisiokäämien välillä vaihtelee niin, että ensiökäämien ulostuloon on valmistettu signaali, joka antaa tietoja liikkuvan osan asemasta. Ensiökäämi ja toisiokäämien parit on järjestetty pitkin liikkuvan osan kulkutietä. Tämäntyyppinen tunnustelija varmistaa -ilkkuvan kappaleen aseman määräämisen suuren tarkkuuden, joka ei neikkene ajan mukana. Tästä huolimatta tälläkin asemantunnusteli-jalla on joukko haittoja.When the moving part is in motion, the inductive connection between the primary and secondary windings varies so that a signal is produced at the output of the primary windings, which provides information about the position of the moving part. The pairs of primary windings and secondary windings are arranged along the path of the moving part. This type of probe ensures a high accuracy in determining the position of the patching body, which does not change with time. Nevertheless, this position sensor also has a number of disadvantages.

Tapauksissa, joissa kappale, jonka asemaa seurataan, liikkuu 3 64860 pitkiä matkoja (aina useihin metreihin saakka), mittausten suuri tarkkuus vaatii suuren ensiökäämien määrän käyttöä, koska käämit tulee asettaa pienen matkan päähän toisistaan suuren mittaustarkkuuden varmistamiseksi. Suuren käämien lukumäärän käyttö merkitsee vuorostaan kalliiden aineiden (kuparin ja eristysaineiden) lisättyä kulutusta. Ensiökäämin täytyy ulottua liikkuvan osan koko kulku-pituudelle; on kuitenkin vaikeata valmistaa näin pitkiä käämejä. Lisäksi toisiokäämien suuri lukumäärä merkitsee vastaanottolait-teiden (aseman osoittajan) monimutkaista piiriä.In cases where the body whose position is being tracked travels 3,64860 long distances (up to several meters), the high accuracy of the measurements requires the use of a large number of primary windings because the windings must be placed a short distance apart to ensure high measurement accuracy. The use of a large number of windings in turn means increased consumption of expensive materials (copper and insulation materials). The primary winding must extend the entire travel length of the moving part; however, it is difficult to make such long windings. In addition, the large number of secondary windings implies a complex circuit of receiving devices (station indicator).

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan suhteellisen yksinkertainen asemantunnustelija osoittamaan lineaarisessa liikkeessä olevan kappaleen asemaa, joka varmistaisi suuren mittaustarkkuuden läpi sanotun liikkuvan kappaleen kulkualueen.The object of the present invention is to provide a relatively simple position sensor for indicating the position of a body in linear motion, which would ensure a high measuring accuracy through the passage range of said moving body.

Keksinnön toisena tarkoituksena on yksinkertaistaa aseman-tunnustelijan rakennetta, joka tunnustelija on tarkoitettu lineaarisesti liikkuvan kappaleen aseman määrittelemiseen.Another object of the invention is to simplify the structure of a position sensor, which sensor is intended for determining the position of a linearly moving body.

Vielä eräänä keksinnön tarkoituksena on alentaa asemantun-nustelijan kustannuksia.Yet another object of the invention is to reduce the cost of a position sensor.

Keksintö olennaisesti tähtää asemantunnustelijan magneetti-piirijärjestelmän sellaisen rakenteen aikaansaamiseen, joka varmistaisi suuren mittaustarkkuuden läpi lineaarisessa liikkeessä olevan kappaleen kulkualueen.The invention essentially aims at providing a structure of a magnetic circuit system of a position sensor which would ensure a high measurement accuracy through the travel range of a body in linear motion.

Tämän keksinnön edellämainitut ja muut kohteet saavutetaan luomalla asemantunnustelija lineaarisessa liikkeessä olevan kappaleen aseman määrittämiseksi, joka käsittää induktiokäämit avoimilla magneettipiireillä, jotka on järjestetty samanakselisesti peräkkäin, ja magneettisesti johtavasta aineesta valmistettu ohituselin on järjestetty induktiokäämien ulkopuolelle ja sovitettu liikkumaan niiden akselia pitkin ohittamaan avoimet magneettipiirit, jolloin induktiopuolien ulostulopiiriin tuotetaan signaali, joka antaa tiedon lineaarisesti liikkuvan kappaleen asemasta, jossa asemantunnusteli jassa ohituselimessä on keksinnön mukaisesti reikäryhmiä järjestettyinä pitkin sen akselia, reikien kussakin ryhmässä ollessa järjestetyt pitkin ohituselimen kehää, jolloin yhdellä induk-tiopuolista on ainakin kaksi paria napoja, tämän puolan äärimmäisten napojen etäisyyden (L) ollessa saatu seuraavasta kaavasta: 4 64860 L = n (a + b) - -j (a + 3b), jossa a on elementin reiän läpimitta; b o on elementin reikäryhmien välinen etäisyys n - on luonnollinen luku, joka alkaa luvusta 3.The foregoing and other objects of the present invention are achieved by providing a position sensor for determining the position of a linearly moving body comprising induction coils with open magnetic circuits arranged coaxially in succession and a magnetically conductive bypass member arranged outside the induction coils. a signal is provided to the output circuit giving information about the position of a linearly moving body, the position sensor bypass member having groups of holes arranged along its axis according to the invention, each group of holes being arranged along the perimeter of the bypass member, one induction side having at least two pairs of poles (L) is obtained from the following formula: 4 64860 L = n (a + b) - -j (a + 3b), where a is the hole diameter of the element; b o is the distance n between the groups of holes in the element - is a natural number starting from Chapter 3.

Eräs tämän keksinnön eduista on, että se varmistaa mittausten suuren tarkkuuden, joka määräytyy etupäässä reikien koosta ja etäisyydestä reikäryhmien välillä; on helppoa varmistaa halutut reikä- ja välitoleranssit asemantunnustelijaa valmistettaessa. Täytyisi myös pitää mielessä, että induktiopuolien lukumäärä ehdotetussa asemantunnustelijassa on rajoitettu, mikä johtuu siitä, että mittausten tarkkuus määräytyy ohituselimen reikien koosta, tämän elementin reikäryhmien välisestä etäisyydestä ja induktiopuolien koosta; tuloksena on kalliiden aineiden vähentynyt kulutus. Lopuksi käämien rajoitettu lukumäärä tekee mahdolliseksi käyttää yksinkertaista mittauslaitetta asemantunnustelijan ulostulopiirissä.One of the advantages of the present invention is that it ensures a high accuracy of measurements, which is mainly determined by the size of the holes and the distance between the groups of holes; it is easy to ensure the desired hole and intermediate tolerances when manufacturing the position sensor. It should also be borne in mind that the number of induction sides in the proposed position sensor is limited due to the fact that the accuracy of the measurements is determined by the size of the bypass holes, the distance between the hole groups of this element and the size of the induction sides; the result is reduced consumption of expensive materials. Finally, the limited number of windings makes it possible to use a simple measuring device in the output circuit of the position sensor.

Muut tämän keksinnön kohteet ja edut ymmärretään helpommin seuraavasta sen edullisen suoritusmuodon yksityiskohtaisesta kuvauksesta luettaessa sitä yhdessä oheisten piirustusten kanssa, joissa:Other objects and advantages of the present invention will be more readily understood from the following detailed description of a preferred embodiment thereof when read in conjunction with the accompanying drawings, in which:

Kuva 1 on kaavamainen leikkauskuva asemantunnustelijasta lineaarisesti liikkuvan kappaleen paikantamiseksi keksinnön mukaisesti ; kuva 2 on perspektiivikuva keksinnön mukaisen asemantunnus-telijan ohituselimestä; kuva 3 on piirikaavio induktiopuolien käämeistä; kuva 4 on suurennettu sivukuva induktiopuolasta, jossa on kaksi paria napoja ohituselimen sisällä; kuva 5 on käyrä, joka osoittaa suhdetta kahden napaparin induktiopuolan ulostulojännitteen ja ohituselimen matkan pituuden välillä.Figure 1 is a schematic sectional view of a position sensor for locating a linearly moving body in accordance with the invention; Figure 2 is a perspective view of a bypass member of a position sensor according to the invention; Figure 3 is a circuit diagram of the windings of the induction sides; Figure 4 is an enlarged side view of an induction coil with two pairs of poles inside the bypass member; Fig. 5 is a graph showing the relationship between the output voltage of the induction coil of the two pole pairs and the distance of the bypass member.

Katsotaan nyt kuvaa 1, joka osoittaa, että ehdotettu aseman-tunnustelija käsittää ei magneettistä terästä olevan kotelon 1, joka muodostuu kahdesta samanakselisesti järjestetystä putkesta 2 ja 3, jotka on yläpäistään kytketty keskenään kytkinlangalla. Asemantunnusteli j a käsittää edelleen induktiopuolat 4, 5, 6 ja 7, jotka on samanakselisesti järjestetty alekkain sisäputkeen 3 ja jonkin matkan päähän toisistaan. Asemantunnustelija sisältää myös 64860 ohituselimen 8 (joka myös näkyy kuvassa 2), joka on järjestetty putkien 2 ja 3 väliin.Referring now to Figure 1, which shows that the proposed position sensor comprises a non-magnetic steel housing 1 consisting of two coaxially arranged tubes 2 and 3 connected at their upper ends by a coupling wire. The position sensor and further comprises induction coils 4, 5, 6 and 7 which are coaxially arranged one below the other in the inner tube 3 and some distance apart. The position sensor also includes a 64860 bypass member 8 (also shown in Figure 2) arranged between the tubes 2 and 3.

Ohituselin 8 on magneettisesti johtavaa ainetta ja on sovitettu liikkumaan pitkin putkia 2 ja 3. Ohituselin 8 on kytketty kappaleeseen, jonka asema halutaan löytää.The bypass member 8 is a magnetically conductive material and is adapted to move along the tubes 2 and 3. The bypass member 8 is connected to the body whose position it is desired to find.

Induktiopuolat 4, 5 ja 6 ovat identtiset, kullakin ollen avoin magneettipiiri, jossa pari napoja 9 ja 10, 11 ja 12, 13 ja 14, vastaavasti. Kullakin induktiopuolalla 4, 5 ja 6 on kaksi käämiä, t.s. ensiökäämi 15, 16 ja 17 ja toisiokäämi 18, 19 ja 20, vastaavasti. Induktiokäämit 4, 5 ja 6 on asetettu jonkin matkan päähän toisistaan, ja niiden tarkoituksena on karkeasti määrätä lineaarisesti liikkuvan kappaleen asema. Kelojen 4, 5 ja 6 välimatka valitaan karkean aseman löytämisen vaatimusten pohjalta. Näiden kelojen lukumäärä riippuu kappaleen, jonka asema halutaan määrittää, kulkeman matkan pituudesta. Kelaa 7 käytetään tarkan aseman löytämiseksi.The induction coils 4, 5 and 6 are identical, each being an open magnetic circuit with a pair of poles 9 and 10, 11 and 12, 13 and 14, respectively. Each induction coil 4, 5 and 6 has two windings, i. primary winding 15, 16 and 17 and secondary winding 18, 19 and 20, respectively. The induction coils 4, 5 and 6 are placed at some distance from each other and are intended to roughly determine the position of the linearly moving body. The distance between the coils 4, 5 and 6 is selected on the basis of the requirements for finding the coarse position. The number of these coils depends on the distance traveled by the body whose position you want to determine. Coil 7 is used to find the exact position.

Induktiokela 7 (näkyy selvemmin kuvassa 4) käsittää avoimen magneettipiirin kahdella parilla napoja 21, 22, 23 ja 24, samoin kuin kaksi ensiökäämiä 25 ja 26, ja kaksi toisiokäämiä 27 ja 28. Käämien kytkentä esitetään selvästi kuvassa 3.The induction coil 7 (shown more clearly in Figure 4) comprises an open magnetic circuit with two pairs of terminals 21, 22, 23 and 24, as well as two primary windings 25 and 26, and two secondary windings 27 and 28. The connection of the windings is clearly shown in Figure 3.

Ensiökäämit 15, 16, 17, 25 ja 26 on kytketty sarjaan ja niihin on kytketty vaihtovirta toisiokäämit 27 ja 28 on kytketty vastakkaisissa vaiheissa sarjaan (differentiaalipiiri). Käämit 25, 26, 27 ja 28 voivat olla kytketyt siltakytkentään; tässä tapauksessa ulostulosignaalin arvo on kaksinkertainen verrattuna differentiaalipiirin vastaavaan arvoon; täytyy kuitenkin pitää mielessä, että käämien lämpötilojen vaihdellessa siltakytkentäisen piirin antama tarkkuus on huomattavasti alhaisempi differentiaali-piirin antamaa tarkkuutta, johon lämpötilanvaihtelut eivät vaikuta. Tästä syystä differentiaalipiiri on edullisempi kun asemantunnus-telijaan kohdistuu lämpötilanvaihteluja, kuten on laita ydinreaktoreissa.The primary windings 15, 16, 17, 25 and 26 are connected in series and alternating current is connected to them. The secondary windings 27 and 28 are connected in series in opposite phases (differential circuit). Windings 25, 26, 27 and 28 may be connected to a bridge connection; in this case, the value of the output signal is twice the corresponding value of the differential circuit; however, it must be borne in mind that when the temperatures of the windings vary, the accuracy provided by the bridge-connected circuit is considerably lower than the accuracy provided by the differential circuit, which is not affected by temperature variations. For this reason, the differential circuit is more advantageous when the position sensor is subjected to temperature fluctuations, as is the case in nuclear reactors.

Sivuvirtaelementti 8 (kuva 2) on putki, johon on järjestetty reikien 33 ryhmiä koko sen pituudelle sijoitettuina saman välimatkan päähän toisistaan. Kussakin ryhmässä reiät on järjestetty pitkin putken kehää.The side current element 8 (Fig. 2) is a tube in which groups of holes 33 are arranged along its entire length, spaced at the same distance from each other. In each group, the holes are arranged along the circumference of the pipe.

Etäisyys L kelan 7 äärimmäisten napojen 21 ja 24 välillä on: 6 64860 L = 3(a + b) - - (a + 3h) 2 kun etäisyys 1 napojen 21, 22 ja 23, 24 välillä kussakin parissa on sama kuin "a", jossa a on ohituselimen reiän läpimitta; ja b on ohituselimen reikäryhmien välinen etäisyys.The distance L between the extreme poles 21 and 24 of the coil 7 is: 6 64860 L = 3 (a + b) - - (a + 3h) 2 when the distance 1 between the poles 21, 22 and 23, 24 in each pair is the same as "a" , where a is the diameter of the bypass hole; and b is the distance between the groups of holes in the bypass member.

Jos tarvitaan suurempi tarkkuus määrättäessä lineaarisessa liikkeessä olevan kappaleen asema, ja jos "a" ja ”b" ovat liian pieniä tätä tarkoitusta varten, johdetaan kelan 7 äärimmäisten napojen 21 ja 24 välinen etäisyys seuraavasta kaavasta: L = n(a + b) - — (a + 3b), 2 kun taas etäisyys 1 napojen 21, 22, 23, 24 yhdessä parissa valitaan tämän kaavan avulla: 1 = £ (a + b) - b, jossa n on luonnollinen luku alkaen luvusta n= 3 (n =3, 4,5 jne).If greater accuracy is required in determining the position of a body in linear motion, and if "a" and "b" are too small for this purpose, the distance between the extreme poles 21 and 24 of the coil 7 is derived from the following formula: L = n (a + b) - - (a + 3b), 2 while the distance 1 in one pair of poles 21, 22, 23, 24 is chosen by the following formula: 1 = £ (a + b) - b, where n is a natural number starting from n = 3 (n = 3, 4,5, etc.).

Mitään rajoituksia ei aseteta napojen 9, 10; 11, 12; ja 13, 14 väliselle etäisyydelle; tässä tapauksessa käämien järjestely on ratkaiseva tekijä.No restrictions are placed on terminals 9, 10; 11, 12; and 13, 14; in this case the arrangement of the windings is a decisive factor.

Nyt tarkastellaan ehdotetun asemantunnustelijan toimintaa.Let us now look at the operation of the proposed position sensor.

Kun kytketään virta asemantunnustelijan ensiökäämeihin 15, 15 ja 17, indusoidaan jännite toisiokäämeihin 18, 19 ja 20 (kuva 3). Jännite karkean aseman seuraamiskelojen 4, 5 ja 6 käämien ylitse, jotka ovat ohituselimen 8 peittämät, on monta kertaa suurempi kuin on jännite peittämättömien käämien ylitse. Induktiokelojen järjestely on tunnettu, joten mittaamalla jännite toisiokäämien ylitse voidaan löytää ohituselimien 8 päätypuolen 29 asema; ohituselimen 8 yläpääty-puoli 29 on kahden keloista 4, 5 ja 6 välissä; tässä tapauksessa on yhden näistä keloista toisiokäämin jännite monta kertaa suurempi kuin toisen kelan toisiokäämin jännite.When power is applied to the primary windings 15, 15 and 17 of the position sensor, a voltage is induced in the secondary windings 18, 19 and 20 (Figure 3). The voltage across the coils of the coarse position follow-up coils 4, 5 and 6, which are covered by the bypass member 8, is many times higher than the voltage over the uncovered coils. An arrangement of induction coils is well-known, so by measuring the voltage across the secondary windings can be found in position 29 of the bypass means 8 on the front side; the upper end side 29 of the bypass member 8 is between two of the coils 4, 5 and 6; in this case, the voltage of the secondary winding of one of these coils is many times higher than the voltage of the secondary winding of the other coil.

Jos kelat 4, 5 ja 6 on sijoitettu huomattavan etäälle toisistaan, tämä merkitsee ohituselimen 8 aseman karkeaa määrittämistä. Tarkan aseman löytämiseksi käytetään kelaa 7 (kuva 4). Oletetaan, ettei asemantunnustelijassa ole mitään ohitus- elintä .If the coils 4, 5 and 6 are placed at a considerable distance from each other, this means a rough determination of the position of the bypass member 8. Reel 7 is used to find the exact position (Figure 4). Assume that there is no bypass member in the position sensor.

Kun virta johdetaan käämeihin 25 ja 26 (kuva 3), indusoidaan samansuuruiset jännitteet toisiokäämeihin 27 ja 28. Nämä jännitteet kompensoivat keskenään toisensa, koska toisiokäämit 27 ja 28 muodostavat differentiaalipiirin; tuloksena tästä on jännite kytkinnavois- sa 30 ja 31 nolla.When current is applied to windings 25 and 26 (Figure 3), equal voltages are induced in secondary windings 27 and 28. These voltages compensate for each other because secondary windings 27 and 28 form a differential circuit; as a result, the voltage at switch terminals 30 and 31 is zero.

7 648607 64860

Jos ohituselin 8 on sovitettu induktiokelan 7 yli ja on järjestetty kuten esitetään kuvassa 4 (ylempi napapari 21 ja 22 on vastapäätä sivuvirtaelementin 8 reikäryhmiä, kun taas alempi napa-pari 23, 24 on vastapäätä sivuvirtaelementin 8 kiinteätä osaa), magneettivuo, joka kulkee alemman napaparin 23, 24 kautta ja on ohituselimen 8 sulkema, on suurempi kuin magneettivuo, joka kulkee ylemmän napaparin 21, 22 kautta, koska tässä tapauksessa ohituselin 8 saa aikaan suuremman johtavuuden magneettivuolle, joka kulkee alemman napaparin 23, 24 kautta, verrattuna magneettivuohon, joka kulkee ylemmän napaparin 21, 22 kautta. Tuloksena tästä alemman toisiokäämin 28 jännite on suurempi ylemmän toisiokäämin 27, joten liitinnavoissa 30 ja 31 on jännite.If the bypass member 8 is arranged over the induction coil 7 and is arranged as shown in Fig. 4 (the upper pole pair 21 and 22 is opposite the hole groups of the side current element 8, while the lower pole pair 23, 24 is opposite the fixed part of the side current element 8), the magnetic flux passing the lower pole 23, 24 and is closed by the bypass member 8 is larger than the magnetic flux passing through the upper pole pair 21, 22, because in this case the bypass member 8 provides a higher conductivity for the magnetic flux passing through the lower pole pair 23, 24 compared to the magnetic flux passing through the upper pole pair 23, 24. via a pair of poles 21, 22. As a result, the voltage of the lower secondary winding 28 is higher than that of the upper secondary winding 27, so that the terminals 30 and 31 have a voltage.

Nyt jos ohituselintä 8 siirretään ylöspäin, johtavuudet magneettivuolle, joka kulkee ylemmän napaparin 21, 22 ja alemman napaparin 23, 24 läpi, tulevat samansuuruisiksi;tästä johtuen toisiokäämeihin indusoidut jännitteet tulevat myös samansuuruisiksi, ja jännite liitinnavoissa 30 ja 31 tulee olemaan nolla.Now, if the bypass member 8 is moved upward, the conductivities for the magnetic flux passing through the upper pole pair 21, 22 and the lower pole pair 23, 24 will become equal, therefore the voltages induced in the secondary windings will also be equal, and the voltage at terminals 30 and 31 will be zero.

Kun ohituselintä 8 siirretään lisää ylöspäin, johtavuus magneettivuolle, joka kulkee ylemmän napaparin 21, 22 kautta, tulee suuremmaksi kuin sama sille magneettivuolle, joka kulkee alemman napaparin 23, 24 kautta, ja jännitteeseen liitinnavoissa 30 ja 31 tulee lisäystä.As the bypass member 8 is moved further upward, the conductivity of the magnetic flux passing through the upper pole pair 21, 22 becomes larger than the same for the magnetic flux passing through the lower pole pair 23, 24, and the voltage at the terminals 30 and 31 increases.

Maksimiulostuloarvo havaitaan, kun yksi napapari (esim. 21, 22) on vastapäätä ohituselimen 8 kiinteätä osaa, kun taas toinen napapari (23, 24) on vastapäätä ohituselimen 8 reikäryhmiä.The maximum output value is detected when one pair of poles (e.g. 21, 22) is opposite the fixed part of the bypass member 8, while the other pair of poles (23, 24) is opposite the groups of holes of the bypass member 8.

Maksimijännitteet vaihtuvat, kun ohituselin 8 liikkuu matkan a + b 2 jossa "a" on ohituselimen reikien läpimitta; ja "b" on reikäryhmien välinen etäisyys (kuva 5).The maximum voltages change as the bypass member 8 moves a distance a + b 2 where "a" is the diameter of the bypass member holes; and "b" is the distance between the groups of holes (Figure 5).

Ulostulojännitteen arvo on merkitty y-akselille (tämä on signaalijännite), kun taas kulkupituus on merkitty x-akselille.The value of the output voltage is marked on the y-axis (this is the signal voltage), while the travel length is marked on the x-axis.

Siten ohituselimen 8 yläpäätypuolen 29 asema löydetään karkeasti vierekkäisten induktiokelojen 4, 5 ja 6 jännitteistä, ja määritetään tarkasti kertojen lukumäärästä, joilla jännite liitin-navoissa 30 ja 31 saavuttaa maksiminsa.Thus, the shunt 29 8 yläpäätypuolen station is roughly voltages of adjacent induction coils 4, 5 and 6, and determining accurately the number of times that the voltage at the terminals of the connector, 30, and 31 reaches a maximum.

8 648608 64860

Kun keksintöä on tässä kuvattu viitaten erääseen edulliseen suoritusmuotoon, voidaan tehdä lukuisia variaatioita ehdotettuun asemantunnustelijaan, jota on kuvattu piirustuksissa ja edellä, poikkeamatta keksinnön hengestä ja laajuudesta. Esimerkiksi ohitus-elin voi muodostua useista, magneettisesti johtavaa ainetta olevista renkaista, jotka on sijoitettu pitkin lineaarisesti liikkuvan kappaleen kulkuakselia ja kytketty toisiinsa magneettisesti johtavilla kytkinlangoilla.Having described the invention herein with reference to a preferred embodiment, numerous variations can be made to the proposed position sensor described in the drawings and above, without departing from the spirit and scope of the invention. For example, the bypass member may consist of a plurality of rings of magnetically conductive material disposed along the axis of travel of the linearly moving body and connected to each other by magnetically conductive coupling wires.

Ehdotetulla asemantunnustelijalla saadaan aikaan hyvin tarkka lineaarisessa liikkeessä olevan kappaleen aseman määrittely.The proposed position sensor provides a very precise definition of the position of a body in linear motion.

Claims

9,64860

A position sensor for determining the position of a linearly moving body, the sensor comprising inductors with open magnetic circuits arranged concentrically in succession and a bypass member of a magnetically conductive material connected to the linearly moving body and arranged outside the inductors. the axis of the induction coils, so that as the bypass member moves along the axis of the coils it connects the open magnetic circuits of the coils in parallel, generating a signal in the coil output circuit indicating the position of the linearly moving part, characterized by the bypass member the holes being arranged along the circumference of the bypass member, while one of the induction coils has at least two pairs of poles, the distance between the poles of the coil being derived from the formula: L = * n (a + b) - j (a + 3b), where a is the bypass member the diameter of the hole, measured along its axis of travel; b is the distance between the groups of holes in the bypass member; and n is a natural number starting from n - 3.

Position sensor according to claim 1, characterized in that the bypass member is a cylindrical tube provided with groups of rectangular slots.

Position sensor according to Claim 1, characterized in that the bypass element consists of a plurality of rings of magnetically conductive material arranged along the axis of travel and connected to one another by magnetically conductive coupling wires.