RU2023235C1

RU2023235C1 - Magneto-modulated induction pickup of linear movement

Info

Publication number: RU2023235C1
Authority: RU
Inventors: Евгений Петрович Абрамцев
Original assignee: Евгений Петрович Абрамцев
Priority date: 1991-01-16
Filing date: 1991-01-16
Publication date: 1994-11-15

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: this pickup includes U-shaped magnetic circuit, three or four A.C. windings located on it meant for connection into bridge circuit of A.C. measurement as well as two or four magnetization D.C. windings mounted for linear movement along parallel sections of magnetic circuit and designed for connection with proper test object. Inductance of proper A.C. winding changes depending on position of each of magnetization windings which leads to unbalance of bridge measurement circuit. EFFECT: expanded functional capabilities of magneto-modulated induction pickup of linear movement. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерений линейных перемещений различных объектов. The invention relates to measuring equipment, namely, devices for measuring linear displacements of various objects.

Известен магнитомодуляционный датчик линейных перемещений, содержащий трехстержневой магнитопровод, на крайних стержнях которого размещены обмотки переменного тока, а средний стержень выполнен разомкнутым в виде двух удлиненных и параллельных друг другу ферро- магнитных стержней. На одном из этих стержней равномерно намотана обмотка подмагничивания, питаемая постоянным током, а между параллельными стержнями располагается подвижный ферромагнитный сердечник. A magnetomodulating linear displacement sensor is known that contains a three-core magnetic core, on the extreme rods of which are placed AC windings, and the middle rod is made open in the form of two elongated and parallel to each other ferromagnetic rods. On one of these rods, a magnetizing winding fed by direct current is evenly wound, and a movable ferromagnetic core is located between the parallel rods.

В этом датчике поток подмагничивания пропорционален координате подвижного сердечника. При перемещении последнего ток, протекающий по нагрузке, прямо пропорционален величине этого перемещения [1]. In this sensor, the bias flux is proportional to the coordinate of the moving core. When moving the latter, the current flowing through the load is directly proportional to the magnitude of this movement [1].

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является магнитомодуляционный индуктивный датчик линейных перемещений, содержащий зигзагообразный магнитопровод, размещенные неподвижно на его параллельных боковых участках две сосредоточенные обмотки переменного тока, предназначенные для включения в мостовую схему измерения, и одну обмотку подмагничивания постоянного тока, установ- ленную с возможностью продольного перемещения на прямолинейном участке, расположенном между боковыми участками зигзагообразного магнитопровода [2]. The closest in technical essence and the achieved result to the invention is a magnetomodulating inductive linear displacement sensor containing a zigzag magnetic core, motionlessly located on its parallel side sections, two concentrated AC windings designed to be included in the bridge measurement circuit, and one DC magnetization winding, installation - flax with the possibility of longitudinal movement in a straight section located between the side sections of the zigzag magnetic core [2].

Известный датчик за один цикл измерения позволяет измерить только одно перемещение. The known sensor for one measurement cycle allows you to measure only one movement.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей датчика путем одновременного измерения линейного перемещения другого параллельно расположенного объекта. The purpose of the invention is the expansion of the functionality of the sensor by simultaneously measuring the linear displacement of another parallel object.

Это достигается тем, что магнитомодуляционный индуктивный датчик линейных перемещений, содержащий зигзагообразный магнитопpовод, размещенные неподвижно на его двух параллельных участках две сосредоточенные обмотки переменного тока, предназначенные для включения в мостовую схему измерения, и одну обмотку подмагничивания постоянного тока, установленную с возможностью перемещения вдоль одного из прямолинейных участков зигзагообразного магнитопровода, снабжен сосредоточенными дополнительными обмоткой переменного тока и обмоткой подмагничивания постоянного тока, магнитопровод выполнен в виде П-образного зигзага, на одном из участков которого, параллельном участку с первой обмоткой подмагничивания, размещена дополнительная обмотка подмагничивания, установленная с возможностью линейного перемеще- ния и предназначенная для связи со вторым объектом контроля, а на другом участке магнитопровода, расположенном в той же плоскости, что и участок магнитопровода с одной из обмоток переменного тока, размещена неподвижно дополнительная обмотка переменного тока, предназначенная для включения в мостовую схему измерения. В варианте исполнения датчик снабжен вторым выполненным в виде П-образного зигзага магнитопроводом, двумя дополнитель- ными обмотками постоянного тока и одной дополнительной обмоткой переменного тока, предназначенной для включения в мостовую схему измерения, второй магнито- провод расположен в той же плоскости, что и первый с совмещением хотя бы двух спинок зигзагообразных выступов обоих магнитопроводов, причем другие их зигзагооб- разные выступы образуют единый замкнутый прямоугольный участок, две обмотки переменного тока размещены на соответствующих спинках обоих магнитопроводов, две другие обмотки переменного тока размещены на одной паре параллельных стержней замкнутого прямоугольного участка, а две дополнительные обмотки подмагничивания постоянного тока установлены с возможностью линейного перемещения вдоль второй пары параллельных стержней замкнутого прямоугольного участка обоих магнитопроводов и предназначены для связи с третьим и четвертым объектами контроля соответственно. This is achieved by the fact that the magnetomodulating inductive linear displacement transducer containing a zigzag magnetic conductor, stationary on its two parallel sections, two concentrated AC windings designed to be included in the bridge measurement circuit, and one DC magnetization winding, mounted to move along one of rectilinear sections of a zigzag magnetic circuit, equipped with concentrated additional alternating current winding and winding along magnetization of direct current, the magnetic circuit is made in the form of a U-shaped zigzag, on one of the sections of which, parallel to the section with the first magnetization winding, there is an additional magnetization winding, installed with the possibility of linear movement and intended to communicate with the second control object, and on the other a section of the magnetic circuit located in the same plane as the section of the magnetic circuit with one of the AC windings, an additional alternating current winding is fixed, intended for inclusion in a bridge measurement circuit. In the embodiment, the sensor is equipped with a second magnetic circuit made in the form of a U-shaped zigzag, two additional DC windings and one additional AC winding, designed to be included in the bridge measurement circuit, the second magnet wire is located in the same plane as the first with the combination of at least two backs of the zigzag protrusions of both magnetic cores, with their other zigzag protrusions forming a single closed rectangular section, two AC windings are placed on the respective backs of both magnetic cores, two other alternating current windings are placed on one pair of parallel rods of a closed rectangular section, and two additional DC bias windings are mounted with the possibility of linear movement along the second pair of parallel rods of a closed rectangular section of both magnetic circuits and are intended for communication with the third and fourth objects of control, respectively.

На фиг.1 приведена конструктивная схема магнитомодуляционного индуктивного датчика линейных перемещений; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.3 - электрическая схема соединения обмоток датчика; на фиг.4 - конструктивная схема варианта датчика. Figure 1 shows a structural diagram of a magnetomodulating inductive linear displacement sensor; figure 2 is a view along arrow a in figure 1; figure 3 is an electrical diagram of the connection of the sensor windings; figure 4 is a structural diagram of a variant of the sensor.

Датчик содержит выполненный в виде П-образных зигзагов магнитопровод 1, размещенные на трех боковых его участках неподвижные обмотки 2, 3 и 4 индуктивности, а на двух его средних прямолинейных участках - две подвижные обмотки 5 и 6 подмагничивания, соединенные параллельно и подключенные к источнику со стабильным постоянным током. Обмотки 2, 3 и 4 индуктивности и дополнительная постоянная индуктивность 7 (фиг.3) включены в мостовую схему измерения. Подвижные обмотки 5 и 6 подмагничивания в процессе измерения соединяются с соответствующими объектами (не показаны), перемещение которых измеряется. The sensor contains a magnetic circuit 1 made in the form of U-shaped zigzags, fixed windings 2, 3 and 4 of inductance located on its three lateral sections, and two movable magnetization windings 5 and 6, connected in parallel and connected to the source with stable direct current. The windings 2, 3 and 4 of the inductance and an additional constant inductance 7 (figure 3) are included in the bridge measurement circuit. During the measurement process, the movable windings 5 and 6 of the magnetization are connected to the corresponding objects (not shown), the movement of which is measured.

Датчик работает следующим образом. The sensor operates as follows.

Мостовая схема измерения (фиг.3) сбалансирована при среднем положении подвижных обмоток 5 и 6 (см. фиг.1). При перемещении, например, обмотки 5 вдоль магнитопровода она создает поток, который замыкается через воздушный зазор по обе стороны среднего стержня так, как показано на фиг.1. При перемещении этой обмотки, например, в левую сторону магнитная индукция увеличивается в левой части, а в правой - уменьшается. Это приводит к разбалансу моста. Таким образом, с изменением положения координаты подвижной обмотки пропорционально изменяется напряжение на выходе мостовой схемы измерения датчика. The bridge measurement circuit (figure 3) is balanced with the average position of the movable windings 5 and 6 (see figure 1). When moving, for example, the winding 5 along the magnetic circuit, it creates a stream that closes through the air gap on both sides of the middle rod as shown in Fig. 1. When this winding is moved, for example, to the left side, the magnetic induction increases on the left side, and on the right - decreases. This leads to an imbalance of the bridge. Thus, with a change in the position of the coordinates of the movable winding, the voltage at the output of the bridge measuring circuit of the sensor proportionally changes.

Аналогично при перемещении второй подвижной обмотки 6 в ту или другую сторону от нейтральной линии магнитопровода датчика напряжение на выходе мостовой схемы также изменяется пропорционально величине перемещения. При одновременном перемещении обеих подвижных обмоток 5 и 6 снимаемое с выходных зажимов датчика напряжение пропорционально алгебраической сумме линейных перемещений двух объектов. Similarly, when the second movable winding 6 is moved to one side or the other from the neutral line of the sensor magnetic circuit, the voltage at the output of the bridge circuit also changes in proportion to the amount of displacement. With the simultaneous movement of both movable windings 5 and 6, the voltage removed from the output terminals of the sensor is proportional to the algebraic sum of the linear movements of two objects.

В варианте исполнения (фиг.4) магнитомодуляционный индуктивный датчик снабжен вторым выполненным в виде П-образного зигзага магнитопроводом 8, двумя дополнительными обмотками постоянного тока 9 и 10 и одной дополнительной обмоткой 11 переменного тока, предназначенной для включения в мостовую схему измерения. Второй магнитопровод 8 расположен в той же плоскости, что и первый с совмещением хотя бы двух спинок зигзагообразных выступов обоих магнитопроводов 1 и 8. При этом зигзагообразные выступы этих магнитопроводов образуют единый замкнутый прямоугольный участок. Две обмотки 2 и 4 переменного тока размещены на соответствующих совмещенных спинках обоих магнитопроводов 1 и 8, а две другие обмотки 3 и 11 переменного тока размещены на одной паре параллельных боковых стержней замкнутого прямоугольного участка. Две дополнительные обмотки 9 и 10 подмагничивания постоянного тока установлены с возможностью линейного перемещения вдоль второй пары параллельных стержней замкнутого прямоугольного участка обоих магнитопроводов 1 и 8 и предназначены для связи с третьим и четвертым объектами контроля соответственно (не показаны). In the embodiment (Fig. 4), the magnetomodulating inductive sensor is equipped with a second magnetic circuit 8 made in the form of a U-shaped zigzag, two additional DC windings 9 and 10, and one additional AC winding 11, intended to be included in the bridge measurement circuit. The second magnetic circuit 8 is located in the same plane as the first with the combination of at least two backs of the zigzag protrusions of both magnetic cores 1 and 8. In this case, the zigzag protrusions of these magnetic cores form a single closed rectangular section. Two AC windings 2 and 4 are located on the respective aligned backs of both magnetic circuits 1 and 8, and two other AC windings 3 and 11 are placed on one pair of parallel side rods of a closed rectangular portion. Two additional windings 9 and 10 of DC bias are installed with the possibility of linear movement along the second pair of parallel rods of a closed rectangular section of both magnetic circuits 1 and 8 and are intended for communication with the third and fourth monitoring objects, respectively (not shown).

В мостовой измерительной схеме варианта датчика постоянная индуктивность 7 отсутствует, а вместо нее задействована обмотка 11 переменного тока. In the bridge measuring circuit of the sensor variant, there is no constant inductance 7, and instead an alternating current winding 11 is involved.

Claims

1. MAGNETIC MODULAR INDUCTIVE LINEAR MOVEMENT SENSOR, comprising a zigzag magnetic circuit, stationary on its two parallel sections, two concentrated alternating current windings intended to be included in the bridge measurement circuit, and one direct current magnetization winding, mounted to move along one of the rectilinear straight sections magnetic circuit, characterized in that, in order to expand the functionality, it is equipped with concentrated additional with an alternating current winding and a DC magnetizing winding, the magnetic circuit is made in the form of a U-shaped zigzag, on one of the sections of which, parallel to the first magnetization winding, there is an additional magnetization winding installed with the possibility of linear movement and designed to communicate with the second control object and on another section of the magnetic circuit located in the same plane as the section of the magnetic circuit with one of the AC windings An alternating current winding designed to be included in the bridge measurement circuit.

2. The sensor according to claim 1, characterized in that it is equipped with a second magnetic circuit made in the form of a U-shaped zigzag, two additional DC windings and one additional AC winding, designed to be included in the bridge measurement circuit, the second magnetic circuit is located in the same planes as the first, with the combination of at least two backs of the zigzag protrusions of both magnetic cores, with their other zigzag protrusions forming a single closed rectangular section, two alternating current windings placed on the respective combined backs of both magnetic cores, two other AC windings are placed on one pair of parallel rods of a closed rectangular section, and two additional DC bias windings are mounted with the possibility of linear movement along the second pair of parallel rods of a closed rectangular section of both magnetic cores and are intended for communication with third and fourth objects of control, respectively.