RU1768934C - Резистивный датчик положени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерению неэлектрических величин электрическими методами и может быть использовано в качестве преобразовател  механических перемещений в электрический сигнал. Устройство обладает большими функциональными возможност ми, имеет более простую конструкцию, уменьшенные габариты и большую надежность. Устройство, содержащее обмотку, имеющую электрический контакт с подвижным контактным элементом , снабжено второй обмоткой, изолированной от первой, витки которой расположены между витками первой обмотки и также имеют электрический контакт с тем же подвижным контактным элементом. 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к измерению электрическими методами неэлектрических величин и может быть использовано в качестве преобразовател  механического перемещени  подвижного органа (или угла поворота) в электрический сигнал.

Известные датчики положени  содержат обмотку, расположенную обычно на каркасе, подвижный орган с токосъемником , скольз щим по обмотке, и щетки, обеспечивающие электрический контакт с токосъемной лентой (или осью).

Наиболее близким по техническому решению и назначению (прототипом) может быть признан резистивный датчик положени  (потенциометр), содержащий обмотку и подвижный орган, имеющий с витками обмотки электрический контакт через ползунок .

Однако дл  съема информации этот датчик дополнительно должен содержать неподвижный контакт с щетки, что

увеличивает габариты датчика, снижает его надежность. Кроме того, этот датчик имеет только одну функциональную зависимость, заложенную в его конструкции, что снижает область применени  датчика.

Цель изобретени  - расширение области применени , уменьшение габаритов и повышение надежности.

Эта цель достигаетс  тем, что резистивный датчик положени , содержащий каркас с обмоткой, подвижный относительно обмотки контактный элемент, вывод обмотки которого и обща  шина образуют электрический вход датчика, дополнительно снабжен второй, электрически изолированной от первой обмоткой, витки которой размещены между витками первой обмотки, а вывод второй обмотки и обща  шина образуют электрический выход датчика.

Изобретение имеет более широкую область применени  за счет того, что датчик имеет несколько вариантов включени , в за (Л

С

ч

о

оо

ю со

&ь

висимости от которых его выходна  характеристика может быть линейной, вогнутой или выпуклой. Что касаетс  исключени  второго ползунка, св занного с токоотводом и самого токоотвода как такового, то это позвол ет уменьшить габариты датчика, и повысить его надежность по сравнению с прототипом.

Изобретение иллюстрируетс  чертежами , на которых приведены конструкции и электрическа  схема датчика (фиг. 1). На фиг. 2 и 3 приведены некоторые примеры схем включени  датчика и его выходные характеристики (зависимость относительного выходного напр жени  U/E от относительного перемещени  а I/L, где U - выходное напр жение, Е - напр жение источника пи- тани , I - рассто ние, пройденное ползунком датчика от исходного состо ни , L - длина датчика).

Перва  обмотка датчика с выводами 1-2 и втора  обмотка с выводами 3-4 намотаны одновременно и за счет изол ции (или принудительного шага намотки) не имеют между собой гальванической св зи (фиг. 1а). Датчик содержит контактный элемент 5, имеющий электрическую св зь с витками обеих обмоток одновременно и закрепленный на подвижном органе 6 (механический вход датчика).

Электрическа  схема датчика (фиг. 16) может быть представлена в виде двух потенциометров , имеющих объединенный контактный элемент (ползунок) 5.

На фиг. 2а приведена схема включени  датчика по типу потенциометра, когда выводы 1 и 2 первой обмотки св заны с источником напр жени  Е и общей шиной и образуют электрический оход датчика, а вы- вод 3 второй обмотки и обща  шина образуют электрический выход датчика.

На фиг. 26 приведена схема включени  датчика в виде реостата, когда вывод 1 первой обмотки и обща  шина св заны с источником напр жени  Е и образуют вход датчика, а вывод 3 второй обмотки и обща  шина образуют электрический выход датчика и св заны с приемником сигнала, имеющим входное сопротивление RH.

На фиг. 2в приведена схема включени  датчика, вход которого образован выводами 1 и 2 первой обмотки и общей шиной и св зан с источником напр жени  Е, выход датчика образован выводом 3 второй обмотки и общей шиной, причем вывод 4 второй обмотки св зан с общей шиной.

Нэ фиг, За приведена передаточна  характеристика датчика, включенного по схеме фиг. 2а. По оси абсцисс отложено относительное отклонение а электрического контакта 5 от исходного состо ни  (выводов 2 и 4), по оси ординат - относительное изменение выходного напр жени  U/E. На фиг, 36 приведена передаточна  характеристика датчика, включенного по схеме реостата (фиг. 26). Здесь по оси ординат отложено значение сопротивлени  г датчика как такового и значение тока i через датчик при разных сопротивлени х нагрузки

RH.

На схеме фиг. Зв приведена выходна  характеристика датчика, включенного по схеме фиг. 2в.

Рассмотрим работу датчика в той или

иной схеме включени .

Подвижный контактный элемент 5 (фиг. 1), перемеща сь вдоль обмоток 1-2 и 3-4, одновременно замыкает те или иные витки обеих обмоток, начина  с крайних витков,

расположенных у выводов 2 и 3, и конча  витками, расположенными у выводов 1 и 3 (или в обратном направлении). При этом одна из обмоток выполн ет роль потенциометра (фиг. 2а), а с вывода (выводов) второй

обмотки снимаетс  выходной сигнал, как с движка обычного потенциометра.

Дл  нижнего по схеме фиг. 2а положени  контактного элемента 5 замыкаютс  выводы 2 и 4. При этом выходное напр жение

между любым выводом второй обмотки и общей шиной равно нулю. По мере подъема контактного элемента 5 на вывод 3 поступает все большее напр жение с обмотки 1-2. Дл  линейного датчика выходной сигнал

пропорционален отклонению от исходного положени , в данном случае - от нижнего по схеме положени , что отражено на фиг. За в виде пр мой линии U/E а.

Передаточна  характеристика датчика,

включенного по схеме фиг. 26. нелинейна и зависит не только от самого датчика, сопротивление которого измен етс  по линейному закону г (1-а) - 2R0, но и от сопротивлени  нагрузки RH приемника. При

5 этом

i E/(RH+r) - (1-a) - 2R0. На фиг. 36 приведено семейство передаточных характеристик при RHI RHZ RH3

0 На фиг. 2в приведена схема включени  датчика, выходна  характеристика которого имеет нелинейный характер (фиг. Зв). Происходит это из-за того, что нижн   по схеме часть первой обмотки, сопротивление кото5 рой равно a-Ro, шунтировано нижней по схеме частью второй обмотки, сопротивление которой также равно а - R0. Из схемы получаетс  U Е-а/(2-а) или U/E а/(2-а). Приведенными примерами не исчерпываютс  варианты подключени  датчика к измерительным и информационным системам и виды передаточных характеристик. Так в схемах фиг. 2а и 26 выход можно образовать выводом 4 или включенными параллельно выводами 3 и 4. Если при этом учесть сопротивление нагрузки, одинаковое дл  всех ва- риантов схем, то передаточные характеристики будут иметь разный вид.

Если в схеме фиг. 2в замкнуть выводы 1 и 3, а выход образовать выводом 4, то выходна  характеристика превратитс  из вогнутой в выпуклую.

В качестве выходного параметра датчика может использоватьс  его сопротивление как таковое.

0

Claims (1)

1. Кроме того, двухобмоточными могут быть выполнены и функциональные датчики. Формула изобретени  Резистивный датчик положени , содержащий каркас с обмоткой, подвижный относительно обмотки контактный элемент, вывод обмотки и обща  шина образуют электрический вход датчика, отличающийс  тем, что, с целью расширени  области применени , уменьшени  габаритов и повышени  надежности, он снабжен второй, электрически изолированной от первой, обмоткой, витки которой размещены между витками первой обмотки, а вывод второй обмотки и обща  шина образуют электрический выход датчика.

   J 7

   Фиг. 7 .

   фив.%

   I