SU1128106A1 - Масштаб линейного индуктивного измерительного преобразовател - Google Patents

Abstract

1. МАСШТАБ ЛИНЕЙНОГО ИНДУКТИВНОГО , ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ,, содержащий лентообразный носитель и изолированно уложенную на нем плоскую меандрообразную обмотку, главные, проводники которой перпендикул рны продольной оси масштаба, отличающийс  тем, чтЬ обмотка выполнена в виде двух параллельно расположенных в общей плоскоети вдоль продольной оси масштаба и электрически соединенных на однрм из его концов ветвей 3, имеющих одинаковый шаг t главных проводников4. 8

Description

2.Масштаб по п. 1, отличающийс  TeMj что одна из ветвей 3 обмотки сме1цеиа относительно другой ветви в направлении продольной оси масштаба на велинну 5 , не превьш1аюшую шага i .

3.Масштаб линейного индуктивного измерительного преобразовател , содер жащий лентообразный Носитель и изолированно уложенную на нем плоскую меац дрообразнзто обмотку, отличающийс  тем, что обмотка выполнена в виде двух параллельно расположенных в общкА плоскости вдоль продольной ОСИ масштаба и электрически сое дине ньрс на одном из его концов ветвей 3, имеющих одинаковый шагi

главных проводников 4, проводники д ветв х расположены под углами проти воположных знаков относительно продольной оси масштаба, ограниченных по величине условием превышени  шага i длины проекции главных проводников 4 на направление продольной оси масштаба.

t.

4. Масштаб по п. 3, отличающийс  тем, что одна из ветвей 3 обмотки смещена относительно другойветви в направлении продольной оси масштаба на величину, котора  в сумме с наибольшей из проекций главных проводников 4 на ту же ось не превышает шага t -.

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано в измерительных преобразовател х перемещени  индукционного типа Известны индзгктивные измерительные преобразователи перемещени , (ин дуктосин), состо щие из двух элементов , один из которых предст-авл ет меру по длине и назьгоаетс  масштабом , а второй, значительно короче, н зываетс  ползуном. Сигнал переменног тока формируетс  за счет взаимоиндук ции между плоскими .меан 1рообразными обмотками, которые у обоих элементов индуктосина расположены в плоскости друг против друга. У масштаба одна токова  цепь, а у ползунка - их две. Питание йолучает или ползунок, или масштаб. Преобразователь работает как трансформатор, выходной сигнал которого измен етс  по амплитуде и фазе или только по фазе, в соответствии со способом питани  преобразовател , в зависимости от взаимного перемещени  его элементов по отношению друг к другу. Дп  измерени  используетс  перемещение в плоскрсти меандрообразных обмоток прео.бразова . тел  при соблюдении посто нства промежутка между масштабом и ползунком. : Известна конструкци  масштаба, плоска  которого состоит из Ютавных проводов, перпендикул рных к направлению измер емого перемещени , и расположенных с точным шагом, например, 1 мм, и вспомогательных соединений, которые образуют с главными проводами меандр. Главный провод и соединени  вли ют на форму передаваемого сигнала, которьй повтор етс  с шагом меандра,.соответствующим удвоенному шагу главных проводов (Пути совершенствовани  измерительных преобразователей типа индуктосин. Экспресс-информаци , вып. 3, ЦНИИТЭИприборостороени , М., 1975, с. 3). Чтобы можно было измер ть любую выбранную часть шага меандра, необходимо сигнал соответствующего шага интерполировать. При интерпол ции возникает ошибка, главной причиной которой  вл етс  то, что интерполированный сигнал не находитс  в простой зависимости с взаимным перемещением обоих элементов преобразовател . Эта ошибка систематическа  и называетс  периодической погрешностью в отличие от суммарной погрешности, выражающей неточность цедой длины масштаба. Зависимость выходного сигнала от взиамного перемещени  обоих элементов преобразовател  определ етс  способом питани  и оценки сигнала. Дп  любого способа питани  и оценки обусловлена конструкцией меандрообразной обмотки масштаба. Известно что на эту зависимость имеет также вли ние соот ношение ширины провода к шагу, соотношение длины главного провода к дли не соединений меандра, а таклсе то, где и на каком рассто нии от меандра уложен провод, соедин ющий конец меа дра с выводом. Ввиду того, что у меа дрообразной обмотки, кроме омическог сопротивлени , имеетс  также и емкость по отношению к основанию, к ко торому она прикреплена, и так как у масштаба обычно-многократно больша  длина, чем длина противолежащего элемента (ползунка), имеет зйачение также и то, в каком месте длины масштаба производитс  лзмерение. Части масштаба, кроме той части, которую занимает ползунок, 1вл ютс  несиммет ричной переменной.нагрузкой вида активного сопротивлени  и емкости. .При большие длинах измерени  в обмотку масштаба навод тс  паразитные перем.енные сигналы из посторонних магнитных полей. Кроме того-, на нее оказывают вли ние разные заземл ющие потенциалы. Все эти факты ухудшают периодическую погрешность настолько, что стрем тс  найтиреше ние дл  их ограничени . Известны технические решени , KOToiftie обеспечивают ограничение пе риодической погрешности путем изменени  конструкции обмотки масштаба. Одно из них предусматривает раз1 ещение по обеим сторонам меандра по одному экранирующему проводнику, параллельному направлению измер емо перемещени . Сигнал, наводимый в меандр, возвращаетс  с его концов экранирующими проводами.. Таким обра зом, меандр лежит внутри петли, котора  экранирует вли ние переменног паразитного пол . Если представить себе ползунок в качестве первичной части трансформатора или в качестве iгенератора, то одновременно с его движением вдоль масштаба мен етс  распределение сопротивлений частей обмотки, оставшихс  перед и за гене ратором. С изменением распределени  сопротивлений мен етс  также и распределение емкостей по отношению к земле, причем изменени ми индуктивно Iти можно у меандрообразной обмотки дл  переменных частот пренебречь. Если у электронного устройства, подключенного к выводам масштаба, имеетс  симметричный вход с заземленной 06 .4 средней точкой, то в этом случае вследствие асимметрии масштаба проис ходит разбаланс этого входа и изменение амплитуды и распределени  периодической погрешности вдоль длины масштаба, так что, Например, на тсонце масштаба погрешность мсжет быть в несколько раз больше, чем в начале. Выбор оптимальной геометрии меандрообразной: обмотки, обеспечивающей приемлемую периодическую погрешность , действителен только на малом участке масштаба. Другое решение предусматривает в конструкциимасштаба два параллель1ЫХ провода, бифил рНо уложенных по обе стороны воображаемого меандра. Этот воображаемый меандр таков, чтобы результирующий шаг главных прово- .дов был равен 1 мм, а оба провода 1на конце масштаба соединены. Преимуществом этого решени  по отношению к известному  вл етс  его симметри  (см. там же, с. 17-21). Трудности однако возникают вслед-; ствие применени  двойных соединений меандра, благодар  чем наружные coei динени  длиннее, чем внутренние, и по ним протекают токи в обратных направлени х , главные .провода выполне-ны разной длины по отношению к одной стороне меандра из-за чего невозможно обеспечить требуемое синусоидальное изменение взаимоиндукции между обмотками масщтабами и ползунка. Кроме того, повыпенные требовани  предъ вл ютс  к точности монтажа ползун-; ка. Все.указанное делает проблематичным эффект .уменьшени  периодической погрешности по длине масштаба исключаетс , однако ее величина оказьшаетс  неприемлемо большой. Предлагаемый масштаб линейного индуктивного измерительного преобразовател  содержит лентообразный носитель и изолированно уложенную на нем плоскую меандрообразную обмотку, главные проводники 4 которой перпендикул рны продольной оси масштаба, в котором обмотка выполнена в виде двух параллельно расположенных в общей плоскости вдоль продольной оси масштаба и электрически соединенных на одном из его концов ветвей 3, имеющих одинаковый шаг t главных проводников 4. Одна: из ветвей 3 обмотки может быть смещена относительно друго ветви в направлении продохшной оси масштаба на величину 5 , не превышающую шага i . В другом варианте исполнени .масштаба обмотка выполнена в виде двух параллельно расположенных в общей плоскости вдоль продольной оси масштаба и электрически соединенных на одном из его концов ветвей 3, имеющш одинаковй шаг i главных проводников 4, проводники в ветв х расположе ны под углами противоположных знаков относительно продольной оси масштаба ограниченных по величине условием .превьшенй  шага -fc длины проекции главных проводников 4 на направление продольной оси масштаба. Одна из вет вей 3 обмотки может быть смещена относительно другой ветви в направле НИИ продольной оси масштаба на величину , котора  в сумме с наибольшей из- проекций главных проводников 4 на I ту же ос:ь не превышает, шага t . Положительньй эффект изобретени  заключаетс  в том, что оно- обеспечивает ограниченную по величине периодическую погрешность неизменной на всей длине масштаба, т.е. до несколь ких метров. Приемлема  периодическа  погрешность обеспечена применением известного простого меандра, оптимал ные пропорции которого известны и дают возможность примен ть оправдавшие себ  компенсированные исполнени  ;полззшков. Посто нство значени  периодической погрешности достигаетс  leM, что у масштаба две ветви обмотки подключены в общую цепь так, что их пассивные асти остаютс  симмет-т ричными при любом положенииползунка , имеющего св зь с обеими обмотками между началом- и концом масштаба. Симметри  обеих ветвей обмоток масштаба  вл етс  также эффективньм средством дл  исключени  вли ни  паразитных магнитных полей, воздейст:вующих на обе ветви обмотки одновременно . Преимущества сохран ютс  независимо ОТ того, подаетс  пита иие на ползунок или масштаб. В первом случае выходной сигнал масштаба, подаваемый в предварительный усипит .ель,  вл етс  симметричньш по отношению к его входам, так как сопротив лени  пассивных частей и паразитные емкости, а также другие паразитные св зи измен ютс  на обоих входаэс оди наково, соразмерно с перемещением ползунка. Во втором случае это эналогично . Эффект изобретени  сохран етс  и тогда, когда меандры обеих ветвей обмотки смещены по отношению друг к другу на значение 5 , так что . главные провода обеих ветвей не св заны друг с другом. Смещение вплоть до значени , равного шагу t главных проводников, сказываетс  на пе- . риодической погрешности одинаково, как увеличение ширины проводов, которую мы выбираем оптимальной в зависимости от высоты и шага меандра. Смещение дает возможность работать с более узкими.проводами, что иногдатехнологически выгодно и приносит определенную экономию материала. Эффект изобретени  сохран етс  и тогда, когда главные провода обеих ветвей не перпендикул рны к продольной оси масштаба, причем положение и путь ползунка не мен ютс . Угол наклона пррводников про вл етс  как увеличение их ширины, так что углом наклона можно также, как и. смещением, оптимизировать геометрию обмоТки .дл  минршизации периодической погрешности . Углы наклона главных проводников обеих ветвей мо.гут быть выбраны умышленно разными, чтобы высшие гармонические составл ющие максимально компенсировались в кривой периодической погрешности обмотки. Ограничение на максимальное значение углов наклона вытекает из того, что перпендикул рна  проекци  контура главных проводов должна быть меньше, чем шаг главных проводников. Ясно, что вли ние угла на клона на полезную ширину провода будет, одинаковым, идет ли речь в б угл,е .большем или меньшем на определенное (одинаковое) значение чем 90°. Угол наклона и смещение проводников можно с одинаковым эффектом примен ть одновременно, если сумма двух вли ни не превысит значение величины шага главных проводов. Экономическое значение изобретени  заключаетс  в том, что оно увеличивает точность контрол  больших линейных перемещений с помощью измерительных устройств на.принципе индуктосина Повышение точности заключаетс  в уменьшении роста периодической погрешности и в ограничении ее. изменений по длине масштаба. На фиг. 1 изображен масштаб,, поперечный разрезI на фиг. 2 - первый вариант масштаба, вид сверху},на фиг. взаимное смещение обеих вет вей; на фиг. 4 - изображение угла наклона главных проводов обеих ветве обмотки. Масштаб (фиг. 1) содержит лентообразный носитель 1, на котором известным способом на слое 2 изол ции уложена плоска  меандрообразна  обмотка, состо ща  из двух ветвей 3 и из.гртовленна  известным способом, например, из медной фольги. Созданна  таким образом обмотка  вл етс  носителем меры длины и образует масштаб . Обе ветви 3 обмотки образованы главными проводниками 4, расположенными на рассто нии один от другого с щагом t , и вспомогательными соед нени ми 5 и 6. Обе ветви 3 электриче ки соединены на одном конце масштаба , например, токопроврд щей полосой 7, так что обе ветви 3 оказьшаютс  соединенными последовательно и 1 68 . снабжены выводами 8 и 9. В варианте исполнени  обе ветви 3 могут быть взаимно смещены в направлении продольной оси масштаба на величину .3 , не превьшающую шага t соседних главных проводников 4. Возможен угол наклона главньк проводников 4 (в одной ветви 3 - О , а в другой - р ) или одинаковый в обеих ветв х, отличающийс  от угла 90. Предельный угол наклона ограничен проекцией главных проводников 4 на направление продольной оси мас:лтаба, котора  должна быть ь еньше рассто ни  между соседними главными проводниками 4. Применение таких измерительных преобразователей целесообразно на больших станках с ЧПУ, горизонтальных, фрезерных станков и T.n.j а также в среде с сильнымипаразитньми пол ми, например, при элёктроэрозивной обработке . « 5 te

Claims (4)

1. МАСШТАБ ЛИНЕЙНОГО ИНДУКТИВНОГО, ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ,, содержащий лентообразный носитель и изолированно уложенную на нем плоскую меандрообразную обмотку, главные, проводники которой перпендикулярны продольной оси масштаба, о т л и ч а ю щи й с я тем, что обмотка выполнена в виде двух параллельно расположенных в общей плоскости вдоль продольной оси масштаба и электрически соединённых на одн.ом из его концов ветвей 3, имеющих одинаковый шаг t главных проводников¹ 4.

Фиг.]

2. Масштаб по π. 1, отличающийся тем» что одна из ветвей 3 обмотки смещена относительно другой ветви в направлении продольной оси масштаба на велиину 5 , не превышающую шага i .

3. Масштаб линейного индуктивного измерительного преобразователя, содер· жащий лентообразный носитель и изолированно уложенную на нем плоскую меац дрообразную обмотку, отличающийся тем, что обмотка выполнена в виде двух параллельно расположенных в общей плоскости вдоль продольной оси масштаба и электрически соединеных на одном из его концов ветвей 3, имеющих одинаковый шаг t главных проводников 4, проводники в ветвях расположены под углами проти воположных знаков относительно продольной оси масштаба, ограниченных по величине условием превышения шага длины проекции главных проводников 4 на направление продольной оси масштаба.

4. Масштаб по п. 3, отличающийся тем, что одна из ветвей 3 обмотки смещена относительно другой ветви в направлении продольной оси масштаба на величину, которая в сумме с наибольшей из проекций главных проводников 4 на ту же ось не превышает шага t -.