SU1173209A1 - Magneto-elastic transducer of force - Google Patents

Magneto-elastic transducer of force Download PDF

Info

Publication number
SU1173209A1
SU1173209A1 SU823380739A SU3380739A SU1173209A1 SU 1173209 A1 SU1173209 A1 SU 1173209A1 SU 823380739 A SU823380739 A SU 823380739A SU 3380739 A SU3380739 A SU 3380739A SU 1173209 A1 SU1173209 A1 SU 1173209A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
windings
measuring
magnetizing
planes
sensor
Prior art date
Application number
SU823380739A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Эдуард Вячеславович Голован
Станислав Петрович Карцев
Надежда Сергеевна Рубан
Леонид Петрович Сигал
Original Assignee
Киевский институт автоматики им.ХХУ съезда КПСС
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Киевский институт автоматики им.ХХУ съезда КПСС filed Critical Киевский институт автоматики им.ХХУ съезда КПСС
Priority to SU823380739A priority Critical patent/SU1173209A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1173209A1 publication Critical patent/SU1173209A1/en

Links

Abstract

.МАГНИТОУПРУГИЙ ДАТЧИК УСИЛИЯ , содержащий многоэлементный сер-; дечник, намагничивающие и перпендикул рные им измерительные обмотки, расположенные под углом 45 к направлению измер емого усили , причем намагничивающие обмотки соединены согласно, а измерительные - последовательно и согласно, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности за счет линеаризации выходной характеристики, намагничивакщие и размещенные в параллельных плоскост х измерительные обмотки расположены в каждом первом элементе сердечника, а в каждом втором элементе расположены дополнительные I обмотки, плоскости которых параллельны плоскост м измерительных об (Л моток, при этом дополнительные обмотки включены последовательно и согласно с измерительными.MAGNETIC ELASTIC SENSOR OF EFFORT containing multielement ser-; A sensor magnetizing and perpendicular measuring windings located at an angle of 45 to the direction of the measured force, the magnetizing windings being connected according to, and the measuring windings consistently and according to, characterized in that, in order to improve the accuracy by linearizing the output characteristic, the magnetizing and The measuring windings placed in parallel planes are located in each first element of the core, and in each second element there are additional I windings whose planes x are parallel to the measuring planes of about (L coil, with additional windings connected in series and in accordance with the measuring.

Description

1one

. Изобретение относитс  к силоиэмерительной технике и может быть применено в весоизмерительных устройствах и в устройствах измерени  усилий прокатки.. The invention relates to force-measuring equipment and can be applied in weighing devices and in devices for measuring rolling forces.

Известен магнитоупругий датчик усилий, содержащий магнитопровод с размещенными на нем измерительной обмоткой, подключенной к pei-истрирующему прибору, и намагничивающей обмоткой, включенной в цепь питани , а также дл  повышени  точности измерени  путем улучшени  линейности выходных характеристик дополнительную обмотку и узел коррекции, выполненный в виде контактирующего с основным дополнительного магнитопровода с обмотками и включенный последовательно в цепь дополнительной обмотки, а последн   расположена на основном магнитопроводе. При этом гшрвична  обмотка узла коррекции включена параллельно первичной обмотке основного магнитопровода в цепь источника питани  lj .A magnetoelastic force sensor is known, which contains a magnetic core with a measuring winding connected to it, and a magnetizing winding connected to the power supply circuit, as well as to improve the accuracy of measurement by improving the linearity of the output characteristics and the correction unit, made in the form in contact with the main additional magnetic circuit with the windings and connected in series to the additional winding circuit, and the latter is located on the main magnetic circuit gadfly. In this case, the secondary winding of the correction unit is connected parallel to the primary winding of the main magnetic circuit in the power supply circuit lj.

Однако данньй датчик характеризу етс  во-первых, повышенным потреблением мощности, котора  необходима дл  питани  первичной обмотки узла коррекции, во-вторых, пониженной статической устойчивостью, так как при неизменном поперечном сечении увеличиваетс  высота датчика за сче узла коррекции, представл ющего собой дополнительньм магнитопровод, контактирующий с основным по плоскости , перпендикул рной направлению приложени  нагрузки, А это в свою очередь, ограничивает верхний преде измер емых усилий. Кроме того, осуществленный в датчике способ линеаризации снижает чувствительность.However, this sensor is characterized, firstly, by increased power consumption, which is necessary to power the primary winding of the correction unit, and secondly, by reduced static stability, since with a constant cross section, the sensor height increases due to the correction unit, which is an additional magnetic circuit, in contact with the main plane, perpendicular to the direction of application of the load, And this, in turn, limits the upper limit of the measured forces. In addition, the linearization method implemented in the sensor reduces sensitivity.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  многоэлементный магнитоупругий датчик , содержащий многоэлементный сердечник ,, набранный из листов электротехнической стали. В каждом элементе сердечника имеетс  четьфе отверсти , в которые уложены взаимно перпендикул рно намагничивающа  и измерительна  обмотки, причем пло.кости обмоток составл ют угол 45 к направлению действи  измер емой сипы 2 .The closest in technical essence to the present invention is a multi-element magnetoelastic sensor containing a multi-element core, assembled from electrical steel sheets. In each element of the core there is a chain of holes in which mutually perpendicularly magnetizing and measuring windings are stacked, and the winding plates have an angle of 45 to the direction of action of the measured vortex 2.

Однако данное устройство характе ризуетс  относительно невысокой точ остью из-за нелинейности выходнойHowever, this device is characterized by relatively low accuracy due to the nonlinearity of the output

732092732092

характеристики. Возникает необходимость усложнени  конструкции измерительного устройства, так как приходитс  вводить электроиньй блок линеаризации. Кроме того, датчики больших усилий характеризуютс  большой Л потребл емой мощностью, что объ сн етс  работой сердечника данного датчика в режиме магнитного насьщени specifications. There is a need to complicate the design of the measuring device, since it is necessary to introduce an electric-line linearization unit. In addition, high-force sensors are characterized by a large L of power consumption, which is explained by the operation of the core of this sensor in magnetic saturation mode.

0 дл  снижени  вариации выходного сигнала . Так, например, дл  измерени  усилий пор дка 4-5 тыс.тс при частоте питающего напр жени  50 Гц необходим источник на 5 кВт.0 to reduce output variation. Thus, for example, to measure forces in the order of 4–5 thousand tons at a supply voltage frequency of 50 Hz, a 5 kW source is required.

5 Целью изобретени   вл етс  уменьшение потребл емой мощности,- повьш1ение точности измерени  (при одновременном упрощении конструкции) за счет линеаризации выходной характеристики и повышени  чувствительности датчика.5 The aim of the invention is to reduce power consumption, to increase measurement accuracy (while at the same time simplifying the design) by linearizing the output characteristic and increasing the sensitivity of the sensor.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в магнитоупругом датчике усили , содержащем многоэлементньшThe goal is achieved by the fact that in a magnetoelastic force sensor containing multiple elements

5 сердечник, намагничивающие и перпендикул рные им измерительные обмотки, расположенные под углом 45 к направлению измер емого усили , причем намагничивающие обмотки соединены согласно, а измерительные - последовательно и согласно, намагничивающие и размещенные в параллельных плоскост х , измерительные обмотки распо- ложены в каждом первом элементе серC дечника, а в каждом втором элементе расположены дополнительные обмотки, плоскости которых параллельны плоскост м измерительных обмоток, при этом дополнительные обмотки включены5 the core, the magnetizing and perpendicular measuring windings for them, located at an angle of 45 to the direction of the measured force, the magnetizing windings being connected according, and the measuring windings sequentially and according to, magnetizing and placed in parallel planes, measuring windings located in each ground an element of the serc of the sensor, and in every second element there are additional windings, the planes of which are parallel to the planes of the measuring windings, while the additional windings are included

IQ последовательно ,и согласно с измерительньми .IQ consistently, and according to the measurement.

Ток намагничивани , создаваемый в обмотке намагничивани  источником переменного тока, обуславливает маг5 нитньш поток в сердечнике датчика. При этом схема соединени  обмоток намагничивани  отдельных элементов между собой такова, что существует поток самоиндукции, сцепленный толь0 ко с намагничивающей обмоткой в каждом нечетном (четном) элементе, основной поток взаимоиндукции, сцепленный с намагничивающей и измерительной обмотками в каждом нечетномThe magnetizing current generated in the magnetizing winding by the alternating current source causes a magnetic flux in the core of the sensor. In this case, the connection circuit of the magnetization windings of individual elements among themselves is such that there is a flow of self-induction coupled only with the magnetizing winding in each odd (even) element, the main flow of mutual induction coupled with the magnetizing and measuring windings in each odd

5 (четном) элементе, и поток взаимоиндукции , охватывающий все обмотки сердечника и проход щий через все его элементы.5 (even) element, and mutual induction flow, covering all windings of the core and passing through all its elements.

3 3

На фиг. 1 схематически изображен за вл емый магнитоупругий датчик усилий, на фиг. 2 - кривые зависимости выходных сигналов, снимаемых только с измерительной, только с дополнительной обмоток и с обеих обмоток , включенных последовательно, от величины измер емого усили .FIG. 1 shows schematically the claimed magnetoelastic force sensor; FIG. 2 - curves of output signals taken only from the measuring signal, only from the additional windings and from both windings connected in series, on the magnitude of the measured force.

Магнитоупругий датчик усили  (фиг.1) состоит из трехэлементного сердечника 1, крайние (нечетные) элементы которого содержат намагничивающие 2 и 3 и измерительные 4 и 5 обмотки, плоскости которых взаимно перпендикул рны.и ориентированы под углом 45 к направлению измер емого усили , а также из дополнительной обмотки 6, располагаемой в среднем (четном) элементе сердечника преимущественно в плоскости, параллельной плоскост м измерительных обмоток 4 и 5The magnetoelastic force sensor (Fig. 1) consists of a three-element core 1, the extreme (odd) elements of which contain magnetizing 2 and 3 and measuring 4 and 5 windings whose planes are mutually perpendicular and oriented at an angle of 45 to the direction of the measured force, and also from the additional winding 6, which is located in the middle (even) core element, mainly in a plane parallel to the planes of the measuring windings 4 and 5

При подключении намагничивающей обмотки датчика к источнику переменного тока и при разомкнутых измерительной и дополнительной обмотках в магнитопроводе по вл етс  магнитньй поток, сцепленньй частично только с обмоткой намагничивани  (поток самоиндукции), частично с обмоткой намагничивани  и измерительной (основной поток взаимоиндукции) иWhen the magnetizing sensor winding is connected to the AC source and when measuring and additional windings are open, magnetic flux appears in the magnetic circuit, partially coupled only with the magnetizing winding (self-induction flow), partly with the magnetizing winding and measuring (primary mutual induction flow) and

094094

сцепленный со всеми обмотками дат- чика.coupled with all sensor windings.

При действии измер емого усили  на торцовую часть поверхности сердечника магнитопровода происходит деформаци  магнитного потока. Потокосцеплени  измерительной и дополнительной обмоток измен ютс  таким образом , что их выходные характеристики обратны друг другу.Under the action of the measured force on the frontal part of the surface of the core of the magnetic core, magnetic flux deformation occurs. The flux linkages of the measuring and auxiliary windings are changed in such a way that their output characteristics are inverse to each other.

Суммарный сигнал, снимаемый с измерительной и дополнительной обмоток , включенных последовательно,  вл етс  линейной функцией измер емого усили .The sum signal taken from the measuring and additional windings connected in series is a linear function of the measured force.

На фиг. 2 крива  1 представл ет собой зависимость сигнала, снимаемого с измерительной обмотки датчика , от измер емого усили , крива  2 зависимость сигнала, снимаемого р дополнительной обмотки датчика, от измеренного усили , крива  3 - зависимость сигнала, снимаемого с измерительной и дополнительной обмоток при последовательном их включении .FIG. 2 curve 1 represents the dependence of the signal taken from the measuring winding of the sensor on the measured force, curve 2 the dependence of the signal removed by the additional sensor winding on the measured force, curve 3 the dependence of the signal taken from the measuring and additional windings power on.

За вл емый магнитоупругий датчш усилий по ср авнению с прототипом обеспечивает снижение потребл емойThe claimed magnetoelastic data on the comparison with the prototype ensures the reduction of the consumed

мощности на 30-50% и повышение точности характеристики и абсолютной чувствительности примерно вдвое.power by 30-50% and increase the accuracy of the characteristics and absolute sensitivity of approximately doubled.

Claims (1)

МАГНИТОУПРУГИЙ ДАТЧИК УСИЛИЯ, содержащий многоэлементный сердечник, намагничивающие и перпенди- /MAGNETOELASTIC EFFICIENT SENSOR, containing a multi-element core, magnetizing and perpendi- / кулярные им измерительные обмотки, расположенные под углом 45° к направлению измеряемого усилия, причем намагничивающие обмотки соединены согласно, а измерительные - последовательно и согласно, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет линеаризации выходной характеристики, намагничивающие и размещенные в параллельных плоскостях измерительные обмотки расположены в каждом первом элементе сердечника, а в каждом втором элементе расположены дополнительные обмотки, плоскости которых параллельны плоскостям измерительных обмоток, при этом дополнительные обмотки включены последовательно и согласно с измерительными.measuring windings located at an angle of 45 ° to the direction of the measured force, the magnetizing windings being connected in accordance and the measuring ones sequentially and in accordance, characterized in that, in order to increase the accuracy by linearizing the output characteristic, the magnetizing and placed in parallel planes windings are located in each first element of the core, and in each second element additional windings are located, the planes of which are parallel to the planes of the measuring coil, with additional windings connected in series and in accordance with the measuring. сfrom SU ...>1173209SU ...> 1173209 1 1eleven
SU823380739A 1982-01-11 1982-01-11 Magneto-elastic transducer of force SU1173209A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823380739A SU1173209A1 (en) 1982-01-11 1982-01-11 Magneto-elastic transducer of force

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823380739A SU1173209A1 (en) 1982-01-11 1982-01-11 Magneto-elastic transducer of force

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1173209A1 true SU1173209A1 (en) 1985-08-15

Family

ID=20992020

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU823380739A SU1173209A1 (en) 1982-01-11 1982-01-11 Magneto-elastic transducer of force

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1173209A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5883312A (en) * 1995-09-27 1999-03-16 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Magnetostrictive sensor structure

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
. 1. Авторское свидетельство СССР № 552528, кл. G 01 L 1/12, 04.09.75. 2. Михайлов О.П., Цейтлин Л.Н. Измерительные устройства в системах адаптивного управлени станками. М., Машиностроение, 1978, с. 84-85 (прототип). *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5883312A (en) * 1995-09-27 1999-03-16 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Magnetostrictive sensor structure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0137347B1 (en) A detector circuit for current measurements
CN110031666B (en) Direct current heavy current measuring device and measuring method
GB2265722A (en) Current measuring transducer operating on the compensation principle
Hristoforou et al. Tensile stress distribution sensors based on amorphous alloys
CN105264389A (en) Current measurement device and current calculation method
CN110657914A (en) Signal compensation device for magnetoelastic sensor
SU1173209A1 (en) Magneto-elastic transducer of force
CN108827500B (en) High-elasticity piezomagnetic body based on piezomagnetic effect and high-elasticity force cell
US3664187A (en) Transducer for measuring mechanical forces
Sonoda et al. An ac and dc current sensor of high accuracy
US4286211A (en) Direct current detecting device using saturable reactors
Dahle The pressductor and the torductor—Two heavy-duty transducers based on magnetic stress sensitivity
CN1044990A (en) Auto measurement equipment for magnetic material
KR20050063872A (en) An electronically compensated current transformer for instrumentation
US3279247A (en) System and apparatus for measuring and detecting mechanical stress
SU1339674A1 (en) Apparatus for determining magnetic characteristics of transformer
Trendafilov Magnetoelastic force-measuring transducer
RU2345336C1 (en) Magnetoelastic magnetoisotropic transformer
SU821970A1 (en) Magnetoelastic torque transducer
SU905665A1 (en) Compensating dynamometer
SU1004895A1 (en) Current pickup
SU352155A1 (en) MAGNETIC ANISOTROPIC CONVERTER
RU2127887C1 (en) Instrument ac transducer
SU868553A1 (en) Electromagnetic testing device
Frost-Smith The study of a magnetic inverter for amplification of low-input-power dc signals