RU2121146C1

RU2121146C1 - Transmitter of angular accelerations

Info

Publication number: RU2121146C1
Application number: RU97113215A
Authority: RU
Inventors: Е.П. Абрамцев
Original assignee: Абрамцев Евгений Петрович
Priority date: 1997-07-16
Filing date: 1997-07-16
Publication date: 1998-10-27

Abstract

FIELD: instrumentation. SUBSTANCE: stator with magnetic circuit is fabricated in the form of three concentric rings joined by radial straps and two measurement and one output windings. Rotor has two permanent magnets which like poles are directed in opposition. One of magnets is located inside and the other one outside magnetic circuit. Each measurement winding is manufactured in the form of two short-circuited sections connected in parallel, placed in diametrical opposition and wound one on inner and the other one on outer rings of magnetic circuit. Output winding is wound on each section of middle ring of magnetic circuit. EFFECT: increased sensitivity and value of output signal of transmitter. 1 dwg

Description

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для измерения угловых ускорений вращающихся частей машин и приборов. The invention relates to information-measuring technology and can be used to measure angular accelerations of the rotating parts of machines and devices.

Известен датчик угловых ускорений, содержащий ротор с постоянным магнитом, статор с двумя раздельными кольцевыми магнитопроводами с измерительными и выходными обмотками, при этом разделительные полуобмотки первого магнитопровода соединены с измерительными полуобмотками второго магнитопровода через выпрямители, а второй магнитопровод снабжен диаметральной перемычкой, на которой расположена выходная обмотка (авт. свид. СССР N 551556, кл. G 01 P 15/08, 1977 г. ). Согласно описанию изобретения точность такого датчика довольно высока. A known angular acceleration sensor containing a rotor with a permanent magnet, a stator with two separate ring magnetic circuits with measuring and output windings, while the separation half-windings of the first magnetic circuit are connected to the measuring half-windings of the second magnetic circuit through rectifiers, and the second magnetic circuit is equipped with a diametrical jumper on which the output winding is located (auth. certificate. USSR N 551556, class G 01 P 15/08, 1977). According to the description of the invention, the accuracy of such a sensor is quite high.

Недостатком известного датчика является то, что индукция в нем создается электрическими обмотками и, естественно, зависит от колебаний питающего напряжения. Для стабилизации же его необходимо применять дополнительное оборудование, что и технически и экономически не выгодно, так как приводит к усложнению и удорожанию устройства, увеличению его габаритных размеров. Кроме того, наличие выпрямителей дополнительно усложняет конструкцию и снижает надежность. В связи с этим к рекламируемой точности измерений данного датчика следует относиться с определенной осторожностью. A disadvantage of the known sensor is that the induction in it is created by electric windings and, of course, depends on fluctuations in the supply voltage. To stabilize it, it is necessary to use additional equipment, which is technically and economically not profitable, as it leads to a complication and cost of the device, an increase in its overall dimensions. In addition, the presence of rectifiers further complicates the design and reduces reliability. In this regard, the advertised measurement accuracy of this sensor should be treated with some caution.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является датчик угловых ускорений, содержащий ротор с постоянным магнитом, статор с магнитопроводом и измерительной и выходной обмотками, магнитопровод выполнен в виде двух концентричных колец, соединенных радиальными перемычками, измерительная обмотка выполнена в виде двух короткозамкнутых диаметрально противоположных секций, намотанных на внутреннее кольцо магнитопровода, а выходная обмотка - на каждую секцию другого кольца магнитопровода (авт. свид. СССР N 420936, кл. G 01 P 15/08, 1974, прототип). The closest in technical essence to the invention is an angular acceleration sensor containing a rotor with a permanent magnet, a stator with a magnetic circuit and a measuring and output windings, the magnetic circuit is made in the form of two concentric rings connected by radial jumpers, the measuring winding is made in the form of two short-circuited diametrically opposite sections, wound on the inner ring of the magnetic circuit, and the output winding on each section of the other ring of the magnetic circuit (ed. certificate. USSR N 420936, class G 01 P 15/08, 1974, p ototip).

Данный датчик обладает недостаточной чувствительностью и малой мощностью выходного сигнала. This sensor has insufficient sensitivity and low output power.

Задачей изобретения является повышение чувствительности и мощности выходного сигнала. The objective of the invention is to increase the sensitivity and power of the output signal.

Для этого датчик угловых ускорений, содержащий ротор с постоянным магнитом, статор с магнитопроводом и измерительной и выходной обмотками, магнитопровод выполнен в виде двух концентричных колец, соединенных радиальными перемычками, измерительная обмотка выполнена в виде двух короткозамкнутых диаметрально противоположных секций, намотанных на внутреннее кольцо магнитопровода, а выходная обмотка намотана на каждую секцию второго кольца магнитопровода, магнитопровод снабжен третьим расположенным снаружи концентричным кольцом, соединенным с вторым кольцом магнитопровода радиальными, расположенными в створе с основными перемычками магнитопровода, дополнительной измерительной обмоткой, выполненной в виде двух короткозамкнутых диаметрально противоположных секций, намотанных на третье кольцо магнитопровода, а ротор датчика снабжен дополнительным магнитом, расположенным концентрично основному магниту с направлением одноименных полюсов встречно один другому. For this, the angular acceleration sensor containing a rotor with a permanent magnet, a stator with a magnetic circuit and measuring and output windings, the magnetic circuit is made in the form of two concentric rings connected by radial jumpers, the measuring winding is made in the form of two short-circuited diametrically opposite sections wound on the inner ring of the magnetic circuit, and the output winding is wound on each section of the second ring of the magnetic circuit, the magnetic circuit is equipped with a third concentric ring located outside connected with the second ring of the magnetic circuit radial, located in the alignment with the main jumpers of the magnetic circuit, an additional measuring winding made in the form of two short-circuited diametrically opposite sections wound on the third ring of the magnetic circuit, and the sensor rotor is equipped with an additional magnet located concentrically to the main magnet with the direction of the opposite poles one to another.

Такое выполнение датчика позволяет повысить чувствительность и величину выходного сигнала датчика. This embodiment of the sensor improves the sensitivity and magnitude of the output signal of the sensor.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема предлагаемого датчика; на фиг. 2 - разрез A - A на фиг. 1. In FIG. 1 shows a structural diagram of the proposed sensor; in FIG. 2 is a section A - A in FIG. one.

Датчик угловых ускорений содержит неподвижный магнитопровод в виде двух концентричных колес 1 и 2 и ротор 3 с магнитом 4. Кольца 1 и 2 магнитопровода соединены радиальными перемычками. На внутреннем кольце 1 равномерно намотана первичная измерительная обмотка, выполненная в виде двух короткозамкнутых обмоток 5 и 6, каждая из которых занимает половину кольца. На кольце 2 магнитопровода располагается вторичная измерительная обмотка, выполненная в виде секций 7 - 10. The angular acceleration sensor contains a stationary magnetic circuit in the form of two concentric wheels 1 and 2 and a rotor 3 with a magnet 4. The rings 1 and 2 of the magnetic circuit are connected by radial jumpers. On the inner ring 1, the primary measuring winding made in the form of two short-circuited windings 5 and 6, each of which occupies half the ring, is evenly wound. On the ring 2 of the magnetic circuit there is a secondary measuring winding made in the form of sections 7 - 10.

Магнит 4 расположен внутри кольца 1 магнитопровода. Magnet 4 is located inside the ring 1 of the magnetic circuit.

Магнитопровод датчика снабжен расположенным снаружи третьим концентричным кольцом 11, соединенным с кольцом 2 магнитопровода радиальными, расположенными в створе с основными перемычками магнитопровода. The magnetic core of the sensor is equipped with an external third concentric ring 11 connected to the ring 2 of the magnetic core radial, located in alignment with the main jumpers of the magnetic core.

На дополнительном кольце 11 магнитопровода равномерно намотана дополнительная первичная измерительная обмотка, выполненная в виде двух короткозамкнутых обмоток 12 и 13, каждая из которых занимает половину кольца. Ротор 3 датчика снабжен дополнительным постоянным магнитом 14, вертикальная ось которого совпадает с вертикальной осью основного магнита 4. Магнит 14 по сравнению с магнитом 10 обладает большей магнитной энергией, так как имеет большую магнитную массу и поэтому создает большую величину индукции. An additional primary measuring winding made in the form of two short-circuited windings 12 and 13, each of which occupies half the ring, is uniformly wound on the additional ring 11 of the magnetic circuit. The sensor rotor 3 is equipped with an additional permanent magnet 14, the vertical axis of which coincides with the vertical axis of the main magnet 4. Magnet 14, in comparison with magnet 10, has a greater magnetic energy, since it has a large magnetic mass and therefore creates a large induction value.

Ротор 3 соединен с контролируемым объектом (не показан). The rotor 3 is connected to a controlled object (not shown).

Датчик угловых ускорений работает следующим образом. The angular acceleration sensor operates as follows.

При вращении ротора 3 с магнитами 4 и 14 с постоянной скоростью в первичных измерительных обмотках 5, 6 и 12, 13 генерируются токи трапецеидальной формы, а во вторичных измерительных обмотках 6 - 9 при переходе магнитов от одной обмотки к другой будет наводиться сигнал в виде коротких импульсов. Так как длительность этих импульсов мала, действующим значением генерируемых токов можно пренебречь. При вращении же магнитов 4 и 14 с постоянным угловым ускорением форма наведенного сигнала будет отличаться от трапецеидальной, и его действующее значение будет иметь значительную величину, которая и будет являться мерой углового ускорения. When the rotor 3 is rotated with magnets 4 and 14 at a constant speed, trapezoidal currents are generated in the primary measuring windings 5, 6 and 12, 13, and in the secondary measuring windings 6 - 9, when the magnets move from one winding to another, a signal will be induced in the form of short pulses. Since the duration of these pulses is small, the effective value of the generated currents can be neglected. When rotating magnets 4 and 14 with constant angular acceleration, the shape of the induced signal will differ from the trapezoidal one, and its effective value will be significant, which will be a measure of angular acceleration.

Наличие в магнитопроводе датчика дополнительного кольца с дополнительной первичной измерительной обмоткой, а в роторе датчика - дополнительного постоянного магнита обеспечивает в данном датчике увеличение градиента магнитной проводимости и тем самым - более интенсивное изменение сигнала в выходной обмотке датчика, что повышает его чувствительность и мощность выходного сигнала. The presence of an additional ring with an additional primary measuring coil in the sensor’s magnetic circuit, and an additional permanent magnet in the sensor’s rotor provides an increase in the magnetic conductivity gradient in the sensor and, therefore, a more intense change in the signal in the sensor’s output winding, which increases its sensitivity and output signal power.

Claims

An angular acceleration sensor containing a rotor with a permanent magnet, a stator with a magnetic circuit and measuring and output windings, a magnetic circuit is made in the form of two concentric rings connected by radial jumpers, a measuring winding is made in the form of two short-circuited diametrically opposite sections wound on the inner ring of the magnetic circuit, and the output the winding is wound on each section of the second ring of the magnetic circuit, characterized in that in it the magnetic circuit is equipped with a third concentric external the second ring connected to the second ring of the magnetic circuit radially located in alignment with the main jumpers of the magnetic circuit, an additional measuring winding made in the form of two short-circuited diametrically opposite sections wound on the third ring of the magnetic circuit, and the sensor rotor is equipped with an additional permanent magnet located concentrically to the main magnet with direction poles of the same name meet one another.