SU1234725A1 - Датчик угловых перемещений - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области измерительной техники и может быть использовано в системах автоматического контрол  и регулировани . Цель изобретени  - повьппение точности контрол . Датчик (Д) содержит ферромагнитный ротор, статор с Ш-образным магнитопроводом, на среднем стержне которого размещена обмотка возбужде на крайних стержн х - катушки выходной обмотки, включенные встречно . Поверхности магнитопровода ротора и статора, кроме ребер и поверхностей , выход щих в рабочий зазор, покрыты материалом с малым удельным электросопротивлением, причем толщина покрыти  Л выполнена по соотно- шёншо и -1пК/2 /1Г где f - частота питающего напр жени , f4- магнитна  прочищаемрсть материала покрыти ; V злектропроводность материала; К -коэффициент уменьшени  реактивного момента. В изобретекии осуществл етс  экранирование всех потоков рассе ни , кроме рабочего потока, что обеспечивает высокую линейность выходной характеристики. Уменьшение реактивного момента и улучшение линейности выходного напр жени  привод т к уменьшению расхождени  нуле- В1ЛХ значений реактивного момента и выходной характеристики, что повышает точность. I з.п. ф-лы, 2 ил. W to оэ 4 Ю СД

Description

Изобретение относитс  к измери - тельной технике и может быть исполь- зовано в системах автоматического контрол  и регулировани .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности путем уменьшени  реактивного момента и ухода нулевых значений реактивного момента и выходного напр жени .

На фиг. 1 представлен датчик, . общий вид; на .фиг. 2 - то же, вид сбоку.

Датчик содержит ротор I, представл ющий сш 1етричное относительно нейтральной оси 0-0 ферромагнитное тело и статор 2, рыполненный из Ш-об- раэного магнитопровода 3, на стержн х 4, 5 и 6 которого расположены катушки обмотки возбуждени  7 и выходной обмотки 8 и 9. Последн   представл ет собой две встречно включенные катушки 8 и 9 крайних стержней 4 и 6 магнитопровода 3. Ш-образнмй магнитопровод 3 выполнен из ферромагнитного материала. Грани 10 магнитопровода 3, кроме выход щих в рабочий воздушный зазор 11, имеют покрытие 12 из материала с малым электросопротивлением, при этом покрытие 12 имеет разрьгоы на одном иди нескольких ребрах ГЗ. Ротор 1 выполнен также из ферромагнитного материала с покрытием 15 граней, кроме выход щих в воздушный зазор П. Покрытие 14 имеет разрывы на одном или нескольких ребрах 16,

Датчик работает следующим образом.

При подач-е напр жени  на обмотку возбу сдени  7 статора 2 возникает маг итшай поток, навод щий ЭДС в катуижах выходной обмотки 8 и 9. Яри симметричном относительно нейтральной оси О-О положении ротора в катушках 8 и 9 крайних стержней 4 и 6 навод тс  равные по величине ЭДС, фазы которых противоположны за счет.встречного включени  катушек 8 и 9. Это положение ротора 1 соответствует минимальному выходному сигналу и  вл етс  нулевым положением выходной характеристики. Нулевое положение выходной характеристики отличаетс  от геометрической нейтрали за счет погрешностей изготовлени  магнитопровода и наличи  потоков рассе ни , вли ние которых усиливаетс  в случае вьшолнени  датчика в минимальных габаритах. Покрытие маг

нитопровода материалом с малым удельным электросопротивлением приводит к ослаблению потоков рассе ни , наличие разрывов покрыти  на ребрах исключает ослабление рабочего потока, проход щего через воздушньй зазор. Это приводит к совпаденшо нулевого положени  датчика с геометрической нейтралью.

В отличие от известных в предлагаемом устройстве осуществл етс  полное экранирование всех потоков, кроме рабочего, через воздушный зазор.

При смещении ротора 1 от симметричного относительно оси 0-0 положени  равенство магнитных проводимостей под крайними стержн ми магнитопровода 3 нарушаетс , магнитный поток перераспредел етс  и наводит в катушках 8 и 9 обмотки разные по величине ЭДС, в результате чего наблюдаетс - нарастание выходного сигнала. Выходное напр жение катушек 8 и 9 обмотки определ етс  в соответствии с выра- жением

и.

-и

W,

где

W,

G -G 1 W. G +G

-напр жение питани ;

-числа витков обмоток

(1)

5

Vi

и W,

выходной и возбуждени  соответственно;

G и G - магнитные проводимости, определ емые выражением G, G

G

(2)

-I (3)

где GO - магнитна  проводимость через , средний стержень;

- магнитные проводимости через крайние стержни.

При этом

г .- и - 1 &

а, р.

I+uG. (х);

1+uG, (х),

(4)

(5)

S

где FO - магнитна  проницаемость воздуха;

а - ширина крайнего стержн ;

1 - размеры Ш-образного магни- топровода в поперечном направлении;

X - смещение ротора от нейтрального положени ;

S - величина воздушного зазора. Линейность выходной характеристики определ етс  степенью линейности

зависимости изменени  магнитной проводимости от смещени  ротора.

Отклонение от линейного закона происходит вследствие дополнительных потоков рассе ни , которым соответст- вугот проводимсэсти AG (х) и4С(х), имеющие нелинейную зависимость от перемещени  X.

В предлагаемом устройстве осуществл етс  экранирование всех потоков рассе ни , кроме рабочего потока воз- дущного эазора, в том:числе и экранирование потоков, которым соответству- :ют магнитные проводимости ДО,(х) и ЛО,(х), и таким образом обеспечиваетс  высока  линейность выходной характеристики .

Уменьшение реактивного момента достигаетс  за счет уменьшени  зав-и- симости суммарной магнитной прово- д№юсти от положени   кор . « Величина реактивного момента определ етс  выражением

м- Ф ci(G,+G) - 2 (G +GJ аы

(6)

1 где - магнитный поток;

6i - угол поворота ротора; G иG - магнитные проводимости через

крайние стержни, выражени  дл  кото1 ---..

рых приведены выше.

После подстановки выражен ий (4) и (5)в выражение (6) получают

,(x))

М

dx

, (x)+uGjx)J

(7)

В предлагаемом устройстве свод тс  к минимуму члены &G, (х) и ), зависимые от перемещени  х, что приводит к уменьшению производной

aG,(x)-HaG(x)

d dx

за счет чего достигаетс  реактивного момента М.

уменьшение

Уменьшение реактивного момента и улучшение линейности выходного на- 50 пр жени  привод т к уменьшению расхождени  нулевых значений реактивного момента и выходной характеристики, что способствует повышению точности.

Степень ослаблени  реактивного мо-55 мента определ етс  толщиной экранируемого покрыти , его материалом И рабочей частотой питающего напр жени .

5 to t5

20

5

0

С достаточной степенью точности коэффициент К ослаблени  реактивного момента определ етс  выражением

М Н

М - реактивный момент датчика с покрытием;

Нд - реактивный момент датчика без покрыти 

Н - напр женность магнитного пол  на границе магнитопровода с покрытием;

Нд - напр женность магнитного пол  на границе магнитопровода без покрыти .

Наличие экрана приводит к ослаблению магнитного пол , так что на рассто нии Z напр женность магнитного пол  Н определ етс  соотношением

,

при этом на рассто нии, равном длине волны Л , т.е. при

7-А- 2

происходит практически полное эЛра- нирование.

При 2 U ослабление магнитного пол  происходит в соответствии с соот- ношени м .,.

I f

--НР

гтт

40

45

35 (

Ослабление реактивного м «ента определ етс  выражением . .. М Н -2Wnff..v

-м:-н7

где л- толщина покрыти ;

р- магнитна  проницаемость материала ; покрыти  ; f электропроводность материала

покрыти .

Отсюда толщина покрыти  выбираетс  из соотношени  1пК

д 2j Tr:fpy

При использовании в качестве материала с малым удельным электросопротивлением меди т Гн

р 4П10- -- ;

,8 10 |-.

а толщина покрыти  определ етс  выражением

-1пК 1пК

2 nf4Tr 10- 5,8- l6 9,6П|

Claims (2)

1. Датчик угловых перемещений, содержащий ферромагнитньй ротор, статор с Ш-обраэнь м магнитопроводом, на среднем стержне которого размещен обмотка возбуждени , а на крайних стержн х - катушки выходной обмотки, включенные встречно, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что, с целью повышени  точности путем уменьшени  реактивного момента и ухода нулевых значений реактивного момента и выходного напр жени , поверхности маг- нитопровода ротора и статора, кроме ребер и поверхностей, выход щих з рабочий зазор, покрыты материалом с малым удельным электросопротивлением , а толщина покрыти  выполнена по соотношению

2/Rf

|где р - магнитна  проницаемость материала покрыти ;

f - частота питающего напр жени ;

электропроводность материала покрыти ;

коэффициент уменьшени 

у М

-

реактивного момента;

Mj, - реактивный момент датчика без покрыти ;

М - реактивный момент датчика с покрытием f

2. Датчик по п. 1, о т л и - ч а 10 щ и и с   тем, что в качвст- ве материала покрыти  использована

медь.

/

/4

в Фиг. /

Составитель в. Трегубов Редактор Л. Повхан Техред Л.Сердюкова Корректор В. Бут га

Заказ 2977/46 Тираж 705Подписное

ВНЙИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб.-, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

/ff

fPus.B