SU1415050A1 - Variable-induction position pickup - Google Patents
Variable-induction position pickup Download PDFInfo
- Publication number
- SU1415050A1 SU1415050A1 SU874179578A SU4179578A SU1415050A1 SU 1415050 A1 SU1415050 A1 SU 1415050A1 SU 874179578 A SU874179578 A SU 874179578A SU 4179578 A SU4179578 A SU 4179578A SU 1415050 A1 SU1415050 A1 SU 1415050A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- windings
- sections
- voltage
- sensor
- phase
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к измерительной технике и имеет целью повьше- ние надежности работы индуктивного датчика положени ротора электрической машины, например вентильного двигател , относительно осей его ста- торных Обмоток. Датчик положени содержит посто нньй магнит 1, св зываемый с ротором машины, и два замкнутых неподвижных магнитопровода 2 и 3, на участках с уменьшенным на 20-30% поперечным сечением которых размещены измерительные обмотки 4 и 5, обра- зукнцие мостовую схему вместе с полуобмотками согласующего трансформатора 9, вторична обмотка которого подключена к входу фазочувствительного усилител -демодул тора 12, управл ющего работой силовых транзисторов 21 и 22. При прохождении посто нного магнита 1 мимо магнитопроводов 2 и 3 происходит поочередное периодическое насыщение их участков, на которых расположены обмотки 4 и 5, что при- :водит к формированию модулированного по фазе и амплитуде напр жени , огибающа которого имеет увеличенную крутизну нарастани и спада, что делает датчик положени практически нечувствительным к колебани м питакщё- го его напр жени переменного тока. 3 ил. G «The invention relates to a measurement technique and is aimed at increasing the reliability of an inductive rotor position sensor of an electric machine, for example, a valve motor, with respect to the axes of its statorial windings. The position sensor contains a permanent magnet 1 connected to the rotor of the machine, and two closed stationary magnetic cores 2 and 3, in areas with a 20-30% reduced cross section of which the measuring windings 4 and 5 are placed, forming a bridge circuit together with the semi-windings matching transformer 9, the secondary winding of which is connected to the input of a phase-sensitive amplifier, a demodulator 12, which controls the operation of the power transistors 21 and 22. With the passage of a constant magnet 1 past the magnetic cores 2 and 3 alternately they periodically saturate their sections where windings 4 and 5 are located, which leads to the formation of a voltage and phase modulated moduli whose envelope has an increased gradient of rise and fall, which makes the position sensor practically insensitive to oscillations its ac voltage. 3 il. G "
Description
сл :дnext: d
Фиг.}Fig.}
1one
1414
Изобретенг-Е относитс к измерительной технике и позвол ет определить угловое положение ротора элект- |)Ической машины, например вентильного двигател , относительно осей его статорных обмоток.The invention, E, relates to a measurement technique and makes it possible to determine the angular position of a rotor of an electric machine, such as a valve motor, relative to the axes of its stator windings.
Целью изобретени вл етс повыше щк. надежности- работы ицауктивного д&тчика положени ротора электрической машины при колебани х амплитуды питающего его напр жени за счет увеличени крутизны нарастани и спада огибающей модулированного по фазе и амплитуде напр жени на его выходе, -которое после преобразовани в разно- пэл рные импульсы напр жени используетс дл управлени двум силовыми транзисторами, работающими в противо- фазе, и момент изменени фазы на ВО эл.град. напр жени на выходе ко- тррых соответствует совпадению маг- н|итной оси ротора и оси обмотки ста- ,The aim of the invention is to increase the click. the reliability of the operation of the reactive g & t position of the rotor of an electric machine with fluctuations in the amplitude of the supply voltage by increasing the steepness of the rise and fall of the envelope modulated in phase and amplitude of the voltage at its output, which after conversion into different voltage pulses It is used to control two power transistors operating in the opposite phase, and the moment of the phase change on the BO el. the voltage at the output of the coils corresponds to the coincidence of the magnetic axis of the rotor and the axis of the winding
I На фиг.-1 приведена электрическа индуктивного датчика; на фиг.2 из положений магнита относитель- нЬ магнитопроводов датчика положени на фиг.З - диаграмма напр жени U (t) на его выходе.I Fig. -1 shows an electrical inductive sensor; 2, from the positions of the magnet relative to the magnetic conductors of the position sensor in FIG. 3, a voltage diagram of U (t) at its output.
Индуктивный датчик положени рото- рр электрической машины относительно осей ее статорных обмоток содержит п сто нньй магнит 1, предназначенный Д|п св зи с роторомJ.и два замкнутых магнитопровода 2 и 3, установленных ни статоре в плоскости, проход щей ч1.рез ось соответствующей статорной ормотки машины, и смещенных один относительно другого на 180 эл.град. При использовании одного двухполюсного магнита 1 магнитопроводы 2 и 3 установлены диаметрально противоположно , как показано на фиг.1. На участ- ках магнитопроводов, более удаленных в радиальной плоскости относительно продольной оси вращени магнита 1, размещены измерительные обмотки 4 и 5, соединенные между собой началом и концом с одной стороны,причем точка 6 их соед1-шени подключена к одному вьюоду источ1Д1ка питани переменного тока через разв зывающий транс- форматор 7, а противоположные, выводы c6ei-ix обмоток. 4 и 5 присоединены к первичной обмотке согласующего трансформатора 8, отвод от средней точки которой присоединен, к другому выводу источника питани через указанный трансформатор 7. Таким образом, изме0An inductive position sensor rotor of an electric machine with respect to the axes of its stator windings contains a permanent magnet 1 designed for communication with the rotor J. and two closed magnetic cores 2 and 3 installed either on the stator in the plane passing the cutting axis. machine stator, and offset from one another by 180 al. When using one bipolar magnet 1, the magnetic cores 2 and 3 are installed diametrically opposed, as shown in FIG. Measuring windings 4 and 5 interconnected with each other by the beginning and end on one side are located on the sections of the magnetic cores that are more distant in the radial plane relative to the longitudinal axis of rotation of the magnet 1, and the point 6 of their connection is connected to the same AC power supply view. through the decoupling transformer 7, and the opposite, the conclusions of the c6ei-ix windings. 4 and 5 are connected to the primary winding of the matching transformer 8, the outlet from the midpoint of which is connected, to another output of the power source through the specified transformer 7. Thus, the change
00
5five
5050250502
рите.пьные обмотки 4 и 5 датчика образуют смежш.ш плечи мостовой схемы, два других плеча которой образованы полуобмотками первичной обмотки согласующего трансформатора 8. Вторичные обмотки 9 и 10.этого трансформатора подключены на вход фазочувствитель- ного усилител -демодул тора П, выполненного на диоде 12 и транзисторе 13, питание которого осуществл етс от обмотки 4 трансформатора 7 через выпр мительный мост 15 и сглаживающий RC-фильтр 16. Нагрузкой усилите- 5 л -демодул тора вл ютс , например, блокированные диодами 17 и 18 эмит- тер-базовые переходы сиповых транзисторов 19 и 20,работающих в противо- фазе.The 4 and 5 sensor windings form the adjacent arms of the bridge circuit, the other two arms of which are formed by the primary windings of the matching transformer 8. The secondary windings 9 and 10. of this transformer are connected to the input of a phase-sensitive amplifier-demodulator P, made on the diode 12 and the transistor 13, which is powered from the winding 4 of the transformer 7 through a rectifying bridge 15 and a smoothing RC filter 16. The load of the 5-ld-demodulator is, for example, blocked by the emitter-diodes 17 and 18 P Passing seeps transistors 19 and 20 operating in antiphase.
Участки магнитопроводов 2 и 3, на которых размещены измерительные обмотки 4 и 5, выполнены с меньшим на 20- 30% сечением, чем остальные участки этих нагнитопроводов, что обеспечивает их периодическое насьщ1ение при соответствующем положении магнита 1.The sections of the magnetic cores 2 and 3, on which the measuring windings 4 and 5 are placed, are made with a cross section that is smaller by 20-30% than the rest of these pumping lines, which ensures their periodic saturation with the corresponding position of the magnet 1.
Игадуктивный датчик положени работает следующим образом.The ipaductive position sensor operates as follows.
При подаче напр жени 1, от .When applying voltage 1, from.
0 трансформатора 8 на датчик в его измерительных обмотках 4 и 5 потекут токи, мгновенные значени которых определ ютс , при прочих равных услови х , магнитным состо нием участков магнитопроводов 2, и 3, на которых они расположены. В свою очередь магнитное состо ние этих участков магнитопроводов зависит от величины и взаимного направлени в них полей, созданньк вращающимс посто нным магнитом 1 и токами, протекающими по обмоткам 4 и 5. При вращении посто нного магнита 1 сердечники 2 и 3 периодически и поочередно насыщаютс , благодар чему на обмотке 9 согласую щего трансформатора 8 по вл етс высокочастотный сигнал У, модулированный по фазе и амплитуде (фиг.2). Частота огибающей модулированного сигнала равна частоте вращени , ротора.0 transformer 8 on the sensor in its measuring windings 4 and 5 currents flow, the instantaneous values of which are determined, ceteris paribus, by the magnetic state of the sections of the magnetic cores 2 and 3, on which they are located. In turn, the magnetic state of these sections of the magnetic cores depends on the magnitude and mutual direction of the fields created by the rotating permanent magnet 1 and the currents flowing through the windings 4 and 5. During the rotation of the permanent magnet 1, the cores 2 and 3 periodically and alternately saturate, whereby a high-frequency signal Y, modulated in phase and amplitude, appears on the winding 9 of a matching transformer 8 (Fig. 2). The frequency of the modulated signal envelope is equal to the frequency of rotation of the rotor.
0 При инвертировании фазы сигнала U, которое происходит в момент времени, когда один из магнитопроводов выходит из насьпцени , а другой насыщаетс под действием пол вращающегос 0 When inverting the phase of the signal U, which occurs at the moment of time when one of the magnetic cores comes out of the nascene and the other is saturated by the action of the rotating field
5 посто нного магнита 1, фазочувстви- тельньй усилитель-демодул тор 11 обеспечивает изменение пол рности напр жени на выходе фильтра 16 и соответствующее ему изменение направле55 permanent magnet 1, a phase-sensitive amplifier-demodulator 11 provides a change in the polarity of the voltage at the output of the filter 16 and a corresponding change in the direction of the 5
00
3141505031415050
токов, протекающих пр входным цети уч м то п мcurrents flowing pr input circuit training u to m to p m
п м силовых транзисторов 19 и 20, Обмотка 10 положительной обратной св зи способствует быстрому перемагничи ванию сердечника трансформатора 9, благодар чему существенно повьшает- с крутизна фронтов выходного напр жени фазочувствительного усилител - демодул тора 11 и практически устран етс зона нечувствительности с нулевым уровнем сигнала, расположенна между импульсами разной пол рности. В результате отпадает необходимость в дополнительных источниках запирающих напр жений дл надежного обеспечени режима отсечки транзисторов 19 и 20 при отсутствии на их входах управл ющего напр жени .In power transistors 19 and 20, the winding 10 of the positive feedback contributes to the rapid re-magnetization of the core of the transformer 9, thereby significantly increasing the steepness of the fronts of the output voltage of the phase-sensitive amplifier-demodulator 11 and virtually eliminating the dead zone with zero signal level located between pulses of different polarity. As a result, there is no need for additional sources of blocking voltages to reliably provide the cut-off mode of the transistors 19 and 20 in the absence of control voltage at their inputs.
Благодар вьтолнению участков маг нитопроводов 2 и 3, зан тых обмотками , с меньшим на 20-30%.. сечением, чем сечение их участков, наход щихс ближе к магниту 1, крутизна фронтов огибающей напр жени Uy становитс значительно больше при одной пол рDue to the fulfillment of sections of magnetic lines 2 and 3, occupied by windings, with a smaller section of 20-30%, than the section of their sections that are closer to magnet 1, the steepness of the fronts of the voltage envelope Uy becomes much larger
ности, чем при другой (фиг.З). Это обеспечивает стабилизацию параметров положительных полупериодов напр жени удвоенной частоты (области пoлoжитeль-2Q ных напр жений Ну, лежащие внутри , ромбов на фиг.З) при изменении веиthan with the other (fig.Z). This ensures the stabilization of the parameters of the positive half-periods of the doubled frequency voltage (the field of positive-2Q voltages Well, lying inside, the rhombus in Fig. 3) when changing
питPete
в широкихin wide
личины напр жени пределах.Licensed voltage limits.
Данный эффект обусловлен тем, что магнитные потоки подмагничивани и возбуждени на одних участках каждого магнитопровода совпадают по направлению , а на других - направлены встречно. При смене пол рности напр жени Uf, места согласного (встречного ) действи магнитных потоков перемещаютс на противоположные части магнитопроводов датчика.This effect is due to the fact that the magnetic fluxes of magnetization and excitation in some areas of each magnetic core coincide in direction, while in others they are directed oppositely. When the polarity of the voltage Uf is changed, the places of the consonant (counter) effect of the magnetic fluxes move to the opposite parts of the sensor magnetic cores.
Очевидно, что быстрее насьпцаютс те з астки магнитопроводов, в которы потоки возбуждени и подмагничивани совпадают по направлению. После насыщени такого участка скорость нарастани тока в измерительной обмотке датчика определ етс остаточной индуктивностью обмотки в насыщенном состо нии соответствующего магнитопровода . При неодинаковом сечении участков магнитопроводов датчик обладает свойством измен ть величину остаточной индуктивности при насыщении различных участков его магнитопроводов .Obviously, those of the magnetic cores, in which the excitation and biasing currents coincide in direction, are fastened more quickly. After saturation of such a section, the rate of current increase in the measuring winding of the sensor is determined by the residual inductance of the winding in the saturated state of the corresponding magnetic circuit. In case of unequal cross-section of the sections of the magnetic cores, the sensor has the property of changing the value of the residual inductance when different sections of its magnetic cores are saturated.
ью yu
Так, например, остаточна рмдук- тивность обмотки А (5) при нась цении участка магнитолровода, зан того обмоткой , значительно меньше, чем остаточна индуктивность той же обмотки при насыщении участка магнитопровода, расположенного ближе к оси вращени магнита 1.Thus, for example, the residual potential of winding A (5) when the portion of the magnetic conductor occupied by the winding is located is much less than the residual inductance of the same winding upon saturation of the portion of the magnetic circuit located closer to the axis of rotation of the magnet 1.
Это объ сн етс тем, что в первом случае насыщенна часть сердечника не охвачена измерительной обмоткой, и величина остаточной индуктивности этой обмотки, в основном, определ етс сечением насыщенного участка и относительной магнитной.проницаемостью насыщенного участка, тогда как во втором случае она определ етс относительной магнитной проницаемосразомкнутого ненасыщенного сердечника , охваченного обмоткой, так как насыщенный участок, примыкающий к магниту 1, можно заменить эквивалентным воздуганым зазором This is due to the fact that in the first case the saturated part of the core is not covered by the measuring winding, and the residual inductance value of this winding is mainly determined by the cross section of the saturated section and the relative magnetic permeability of the saturated section, while in the second case it is determined by the relative magnetic permeability of an open unsaturated core covered by a winding, since the saturated region adjacent to magnet 1 can be replaced by an equivalent air gap
Различие- индyкт iвнocти насыщенной.Distinction is indivisibility saturated.
ью yu
Q Q
5five
0i0i
5five
00
5five
обмотки в разные полуперкоды напр жени -питани датчика обуславливает в эти интервалы времени неодинаковую скорость нарастани тока в измерительной обмотке после насыщени соот- ветствукхцего участка магнитопроводар а следовательно, и неодинаковую крутизну огибающей выходного напр жени и на обмотке 9 в разные полупериоды (фиг.З).windings into different half-currents of the sensor supply voltage causes, at these time intervals, an unequal current rise rate in the measuring winding after saturation of the corresponding section of the magnetic conductor and, therefore, unequal steepness of the output voltage envelope and winding 9 in different half-periods (FIG. 3) .
Дл обеспечени большей эффективности работы усилител -демодул тора ДПР необходимо обмотку .9 трансформатора 8 так.подключить к входу транзистора 13, чтобы он насыщалс в те полупериоды напр жени Uy, при которых его огибающа имеет большую крутизну (положитель ные полупериоды напр жени UY на осциллограмме (фиг.З). Так как в эти моменты времени крутизна изменени огибающей напр жени Uy намного больше, чем в отрицательный период, то услови работы транзистора 13 демодул тора 11 будут мало критичны к изменению питающего датчикIn order to provide greater efficiency of the amplifier DDP demodulator, it is necessary to wind the .9 transformer 8 so that it is connected to the input of the transistor 13 so that it saturates in those half-periods of the voltage Uy, at which its envelope has a large slope (positive voltage half-periods UY on the oscillogram (Fig. 3). Since at these times the steepness of the change in the envelope voltage Uy is much greater than in the negative period, the operating conditions of the transistor 13 of the demodulator 11 will be of little critical to the change in the sensor supply
напр жени и„ в широких пределах, питvoltage and „wide limits
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874179578A SU1415050A1 (en) | 1987-01-12 | 1987-01-12 | Variable-induction position pickup |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874179578A SU1415050A1 (en) | 1987-01-12 | 1987-01-12 | Variable-induction position pickup |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1415050A1 true SU1415050A1 (en) | 1988-08-07 |
Family
ID=21279740
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU874179578A SU1415050A1 (en) | 1987-01-12 | 1987-01-12 | Variable-induction position pickup |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1415050A1 (en) |
-
1987
- 1987-01-12 SU SU874179578A patent/SU1415050A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Овчинников И.Е., Лебедев Н.И. Бесконтактные двигатели.посто нного тока. - М.: Наука, 1979, с. 82-93. Авторское свидетельство-СССР № 377850, кл. G 08 С 19/06, 1973. . * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6453754B1 (en) | Magnetoinductive flowmeter for moving fluids | |
US6031740A (en) | Method of regulating the coil current of electromagnetic flow sensors | |
JPH0373240B2 (en) | ||
GB2305021A (en) | Stator winding lay-out for an electric motor | |
US5070264A (en) | Position sensor | |
US4059014A (en) | Electromagnetic flowmeter | |
US6798635B2 (en) | Method and arrangement for determining the position of an electromagnetic actuator | |
JPS6248480B2 (en) | ||
SU1415050A1 (en) | Variable-induction position pickup | |
JPS62207163A (en) | Brushless dc motor | |
RU2095923C1 (en) | Synchronous electric motor with integral multifunctional exciter without brushes | |
SU997216A1 (en) | Method of stabilizing single-phase communication electric motor rotational speed | |
US3226629A (en) | Converter-controller transformer system | |
SU868602A1 (en) | Galvanomagnetic amplitude-frequency measuring converter of continuous action | |
SU983924A1 (en) | Controllable thyratron electric motor | |
US3573474A (en) | Error signal generating system | |
SU881525A1 (en) | Position uductive pickup | |
SU1150564A1 (en) | Summing-up transducer of electric signals having galvanic separation of electrical circuits | |
US2825018A (en) | Inductively operated rotary mechanism | |
SU1265739A1 (en) | Stabilized secondary electric power source | |
SU688966A1 (en) | Transformer-type sensor of power diode electric motor rotor position | |
SU765944A1 (en) | Inductive angular displacement sensor | |
JPS61122504A (en) | Detecting device for rotating position | |
SU1000951A1 (en) | Dc electric motor checking device | |
FI116106B (en) | Procedure for controlling a synchronous machine |