SU1527485A1 - Индуктивный датчик перемещени с фазовым выходом - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  линейных и угловых перемещений объектов. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений и надежности в работе датчика. Синусоидальное напр жение с выхода источника 1 переменного напр жени  поступает через первичную обмотку трансформатора 2 на индуктивный преобразователь 6. При перемещении объекта 9 контрол  (например, в сторону увеличени  зазора) уменьшаетс  по амплитуде сигнал с выхода индуктивного преобразовател  6 и увеличиваетс  сигнал с выхода вторичной обмотки трансформатора 2. Сигнал с выхода вторичной обмотки трансформатора 2, пройд  через масштабирующий контур 3, содержащий фазовращатель 4 и масштабирующее звено 5, поступает на вход сумматора 7 и фазометра 8. На второй вход сумматора 7 поступает сигнал с индуктивного преобразовател  6. Сигнал с выхода сумматора 7 поступает на второй вход фазометра 8, с выхода которого выдаетс  сигнал, пропорциональный перемещению. 3 ил.

Description

ел to

4

00

ел

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  линейных и угловых перемещений объектов.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений и надежности в работе датчика.

На фиг„1 приведена электрическа  блок-схема датчика; на фиг.2 - схема конструкции датчика; на фиг.З - векторна  диаграмма сигналов датчика .

Индуктивный датчик с фазовым выходом (фмг.О содержит источник 1 i переменного напр жени , трансформатор 2, масштабирующий контур 3 в виде последовательно включенных фазовращател  4 и масштабирующего звена 5, индуктивный преобразователь 6, сумматор 7, фазометр 8. Контролируетс  перемещение объекта 9.

Первична  обмотка трансформатора 2 включена между выходом источника 1 переменного напр жени  и сигнальным выводом катзшки индуктивного преобразовател  6, а сигнальный вывод вторичной обмотки трансформатора 2 соединен с входом фазовращател  4 масштабирующего контура 3.

Конструктивно индуктивный преобразователь 6 (фиг.2) представл ет собой размещенные в броневых ферромагнитных чашках 10 и 11 с центральными сердечниками соответственно катушку 12 индуктивности и трансформатор из первичной 13 .и вторичной 14 обмоток. Со стороны открытого торца ферромагнитной чашки 10 размещен объект 9 контрол , а со стороны закрытого торца размещен трансформатор , причем открытый торец чашки 11 обращен в сторону закрытого торца чашки 10, который выполн ет функцию замыкающей пластины магнитопровода трансформатора.

Индуктивный датчик перемещений работает следующим образом.

Синусоидальное напр жение J (фиг.1) с выхода источника 1 переменного напр жени , имеющего малое внутреннее сопротивление, через первичную обмотку трансформатора 2 по- ступает на катушку индуктивного преобразовател  6. При перемещении объекта 9 контрол , например, в сторону увеличени  зазора X уменьшаютс  индуктивность, а также индуктив0

5

0

5

0

5

0

5

0

ное и полное сопротивление катушки индуктивности преобразовател .

Так как источник 1 переменного напр жени  имеет малое внутреннее сопротивление, то при уменьшении полного сопротивлени  катушки индуктивности индуктивного преобразовател  6 уменьшаетс  по амплитуде сигнала Uj, снимаемый с сигнального вывода катушки индуктивного преобразовател  6, а сигнал U, снимаемый с вторичной обмотки трансформатора 2, возрастает по амплитуде.

Сигналы и и и „сдвинуты между собой по фазе на 180° за счет соответствующего включени  вторичной обмотки трансформатора 2 и св заны с перемещением X зависимостью, кой к экспоненциальной

+ с

и. и,

X

где и

(1)

0 сигнал с сигнального вывхэда катушки индуктивного преобразовател  при Х.0; показатель степени экспо- ненциальности функции беретс  со знаком + дл  возрастающей функции и со знаком - дл  убывающей функции .

На выходе масштабир тощего контура 3 формируетс  сигнал U , амплитуда которого определ етс  передаточными функци ми фазовращател  4 и масштабирующего звена 5.

Фаза сигнала Uj путем подбора элементов фазовращател  4 сдвигаетс  относительно сигнала U, на угол

180

Vjj более

90

но менее

а необходимое значение его определ етс  из услови  обеспечени  оптимальной линейности выходной характеристики. Сигналы и и и J , измен ющиес  в функции перемещени  X, геометрически суммируютс  на сумматоре 7. Сигнал Uc с выхода сумматора 7 и сигнал vU ц подаютс  на фазометр 8, с выхода которого снимаетс  зависимость фазы 1|(х) результирующего сигнала от измер емого перемещени  X

sinVo

cos у/ и.

(2)

55 где X - текущее значение измер емого перемеп;ени ; у - начальный угол фаз между сигналами Uy- и uj ;

и

Ux,,

и - выходные сигналы, промодулированные по амплитуде в

функции перемещени .

Изменение по амплитуде сигнала

, в функции перемещени , например,

по возрастающему закону приводит к изменению сигнала uj по убывающему закону. В результате одновременного изменени  по амплитуде сигналов и и и в разных направлени х приращение фазы результирующего сигнала у(х) на единицу перемещени  увеличиваетс , что приводит к увеличению чувствительности и точности преобразовани .

На векторной диаграмме (фиг.З) индексом JC обозначены сигналы преобразовател , соответствующие началу диапазона измерени , без индекса к- соответствующие текущему значению измер емого перемещени .

Из векторной диаграммы видно, что при одновременном изменении по ампли туде сигналов U и Uj в разных направлени х увеличиваетс  приращение фазы L/CX) результирующего сигнала на единицу перемещени , а, следовательно , и точность преобразовани .

Изменение напр жени  питани  U ,, вследствие изменени  температуры,

1527485

воздействи  других дестабилизирующих факторов не вызьшают паразитного изменени  фазы с/(х) результирующего сигнала.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Индуктивный датчик перемещени  с фазовым выходом, содержащий источник переменного напр жени , индуктивный преобразователь, масштабирующий контур в виде последовательно соединенных фазовращател  и масщтабирующего звена, сумматор, первый вход которого соединен с выходом масштабир тоще- го контура, фазометр, первьй вход которого подключен к выходу масштабирующего контура, второй вход - к выходу сумматора, отличающий- с   тем, что, с целью повыщени  точности измерений и надежности, он снабжен трансформатором, первична  обмотка которого включена между источником переменного напр жени  и индуктивным преобразователем, сигнальный вьшод вторичной обмотки трансформатора подключен к входу масштабирующего контура, а второй вход сумматора подключен к точке соединени  первичной обмотки трансформатора и индуктивного преобразовател .

   73

   Фиг2

   и

   .З