SU1647227A1 - Электромагнитный преобразователь перемещени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике. Цель изобретени  - повышение точности за счет снижени  температурной погрешности и повышение быстродействи  за счет отсутстви  переходных процессов. Поставленна  цель достигаетс  путем введени  датчика температуры и трубчатого подвижного второго магнито- провода с внутренним выступом, размещени  обмоток возбуждени  между кольцевыми выступами первого магнитопровода, а взаимно смещенных измерительных обмоток между обмотками возбуждени  одна над другой, при этом внутренний выступ предназначен дл  перемещени  над измерительными обмотками. При работе устройства в част х первого магнитопровода, на которых размещены измерительные обмотки , создаютс  два противоположных, равных по величине, потока, создающие в измерительных обмотках линейно измен ющиес  с одинаковым коэффициентом пропорциональности ЭДС. Напр жение на выходе датчика температуры пропорционально изменению сопротивлени  обмотки датчика, а следовательно, температуре. Путем подбора напр жени  опорного источника и коэффициентов преобразовани  схем достигаетс  независимость выходного сигнала от температуры. 3 ил. ё

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано в быстродействующих цифровых системах автоматики и устройствах контрол  положени  объектов.

Цель изобретени  - повышение точности за счет снижени  температурной погрешности и повышение быстродействи  за счет отсутстви  переходных процессов.

На фиг. 1 показана схема преобразовател  перемещени ; на фиг. 2 - конструктивное выполнение датчика; на фиг. 3 -графики зависимостей амплитуд выходных сигналов датчика от координаты подвижного элемента преобразовател .

Преобразователь содержит (фиг. 1) источник 1 питани , состо щий из последовательно соединенных задающего генератора 2 напр жени  и преобразовател  3 напр жени  в ток, причем выход преобразовател  3,  вл ющийс  первым входом источника 1, подключен к входу датчика 4 перемещени . Выход задающего генератора 2 напр жени ,  вл ющийс  вторым выходом источника 1, подключен к входу формировател  5, выход которого соединен с управл ющими входами первого 6 и второго 7 устройств выборки-хранени . К выходам датчика 4 подключены соответственно информацио- ные входы первого 6 и второго 7 устройств

О 4 ч1 Ю КЭ -Ч

выборки-хранени , а также датчик 8 температуры . Выходы первого 6 и второго 7 устройств выборки-хранени  соединены соответственно с первым и вторым входами первой схемы 9 вычитани , подключенной к сходу делител  схемы 10 умножени -делени , Выход устройства 6 соединен также с входом делимого схемы 10. Датчик 8 через детектор 11 св зан с входом второй схемы 12 вычитани , выход которой через цели- 13 напр жени  св зан с первым входом сумматора 14. К вторым входам схемы 12 и суммэтора 14 подключен источник 15 опорного напр жени ,«

Датчик 4 (фиг. 1 и 2) содержит последо- взтелы-ю включенные первую 16 и вторую 17 обмотки возбуждени , а также первую 18 и вторую 19 измерительные обмотки, размещенные на первом магнитопроводе 20, который имеет первый 21 и второй 22 кольцевые выступы, ограничивающие зону установки секций 16 и 17, Второй трубчатый подвижный магнитопровод 23 с внутренним кольцевым выступом 24 выполнен из ферромагнитного материала и механически св - зон с контролируемым объектом (не показан). Возле одного из кольцевых выступов (например, левого на фиг. 2} первого магнитопровода20 установлен датчик 8,выполненный в виде бифил рной обмотки, включенной последовательно с обмотками 16 и-17 возбуждени .

Преобразователь работает следующим образом.

Формирователь 5 импульсов преднзз- начен дл  формировани  импульсбв а моменты времени, когда синусоидальное напр жение проходит свой положительный максимум, на выходах обмоток 18 и 19 (т.е. когда непр жение на втором выходе источ- ника 1 проходит через нуль один раз за период колебани ),

Величина напр жени  источника 1В еы- бираетс  рапной

U0 kii г0 13п,

где kn - масштабный коэффициент преобразовани  схемы детектора 11;

TO - значение активного сопротивлени  обмотки датчика 8 при номинальной температуре;

зт амплитудное значение тока на первом выходе источника 1.

Коэффициент /3 преобразовани  схемы делител  13 выбираетс  равным

@-а$с/авг, .

где а&с. «ег,-удельное изменение соответственно размеров основани  и сопротивлени  обмотки датчика 8 на 1°С (коэффициент

теплового расширени  и температурный коэффициент активного сопротивление).

Задающий генератоо 2 вырабатывает переменное напр жение

IJ2 - Vs sin О) L

с амплитудой /2, круговой частотой (№ 2 тг (г - врем , Т - период напр жени  Ш} Выходной сигнал задающего генератора 2 управл ет работой преобразовател  3, выходной ток которого 3 равен

э bm sin an.

Пренебрега  много «меньшим магнитным сопротивлением первого магии гопровода 20 и второго магнигопроаодз 23 по сравнению с магнитным сопрсхшвгением воздушных зазоров между зысгупа :-: п ч 22 и вторым магнитопрооодом 23 ч внутренним выступом 24 и первым магнмте- проводом 20, можно показать, что м..гнит- ные поток, проход щие в первом мап-што про воде 20 можду одним из выступов (например, 21) и внутренним выступом 24, а также между выступом 22 и внутренним выступом 24, практически равны по модулю о любом положении выступа 24 и противоположны, а так как обмотки 18 и 19 смещены относительно друг друга на рассто ние с 0, то в пределах диапазона преобразовани  перемещений подвижного магнитопровода 23 зависимости величин амплитуд выходных сигналов измерительных обмоток 18 и 19 датчика 4 от координаты х представл ютс  линейными функци ми (фиг, 3) соответственно

Vie kx, Vis k(x-c),

где k 0 - коэффициент преобразовани  датчика 4 дл  каждой измерительной обмотки , зависимый от колебаний температуры окружающей среды и нерабочих смещений подвижного магнитопровода 23.

В моменты времени U, (0,5 + А)Т, где Я- нуль или целое число, выходные сигналы измерительных обмоток 18 и 19 достигают своих амплитудных значений (с учетом их знака - положительных или отрицательных), а величина (Jz 0. При переходе времени t моментов. tA знак выходного напр жени  задающего генератора 2 мен етс  с положительного на отрицательный, что вызывает срабатывание формировател  5 импульсов, по выходным импульсам Us которого устройствами 6 и 7 производитс  выборка и поддержание на своих выходах (запоминание) уровней сигналов Vig и Vig.

Выходное напр жение первой схемы 9 вычитани 

Ug Ue - U7 kc О

представл ет собой делимое в математической операции, реализуемой схемой 10

UPx

Uio - Ux kio Ui4 Tjf kio UM - ,

где Uio - выходное напр женке схемы Ш, представл ющее собой вместе с чем общее иыходное напр жение U преобразовател ;

kio масштабный коэффициент схему 10 ( элементы обработки выходной информации датчика 4 функционируют в стационарном тепловом режиме, поэтому величина Но  вл етс  стабильной);

U 5б - выходной напр жение сумматора 14.

Бмфил рность нзглотки датчика 8 дает возможность использовать его в схеме преобразовател  как активное сопротивление г с известные температурным коэффициентом авъ данного активного сопротивлени . Значение коэффициента теплового (линейного ) расширени  авс материала магнито- провод  20 также известно, Следовательно,

г г0 (1 + ctet А©);

с с0(1 + авс А©), где А©- отклонение температуры установочной среды датчика 4 от номинального значени ;

TO, Co значени  соответственно активного сопротивлени  сбмотки датчика 8 и рассто ни  взаимного сдвига обмоток 18 и 19 на магнитопроводе 20 при номинальной температуре.

. С аыхода детектора, 11 снижаетс  напр жение , пропорциональное амплитуде rism не пр жени , выдел емого в обмотке датчм.м 8

Uп kn г I3m,

где Hi - стабильный коэффициент преобразовани  ; этекторз 11.

На выходе второй схемы 12 вычитани  выдел етс  напр жение

U12 U11-U0.

Тогда после несложнь-х преобразований имеем

Ui.-k-iiohm ccez А© «вг U0A0;

U13 /JU12I

Uvt Ul3 + Uo U0 (1 + «ос Ав) г

- tJo- COriSt . Со

Таким образом, выражение дл  выход- ного напр жени  будет

U ю - ko kio x kx,

т.е. оно пропорционально перемещению и не зависит оттепловых, механических и доу- гих факторов.

Таким обрзеом, в предложенном преобразователе значение погрешности уменьшаетс  в 2-3 раза по сравнению с

0

5

0

5

0

5

0

5

5

Claims (1)

1. известным, увеличиваетс  быстродействие за счет отсутстви  переходных процессов и определ етс  частотой источника питани . Формула изобретени  Электромагнитный преобразователь перемещени , содержащий источник питани , датчик с взаимно смещенными отнсси- тельно друг друга идентичными и размещенными одна над другой первой и второй измерительными обмотками, расположенными на первом магнитопроводе, и первой обмотксй возбуждени , подключенной к первому выходу источника питани , источник опорного напр жени  и первую схему вычитани , отличающийс  тем, ч го, с целью повышени  точности и быстродействи  преобразовани , в него введены втора  обмотка возбуждени , включенна  последовательно с первой,Б горой магнито- провод, выполненный подвижным, трубчатым , с внутренним кольцевым выступом, датчик температуры, выполненный в виде обмотки, включенной последовательно с второй обмоткой возбуждени , первое и второе устройства выборки-хранени , формирователь импульсов, схема умножени - делени , втора  схема вычитани , детектор, сумматор и делитель напр жени , первый магнитопровод выполнен с первым и вторым кольцевыми выступами, выходы измерительных обмоток подключены к информационным входам соответственного первого и второго устройств выборки-хранени ,-выход первого устройства выборки- хранени  соединен с первым входом первой схемы вычитани  и с входом делимого схемы умножени -делени , з выход второго устройства выборки-хранени  подключен к второму входу первой схемы вычитани , выход которой подключен к входу делител  схемы умножени -делени , второй выход источника питани  через формирователь импульсов соединен с управл ющими входами первого и второго устройств выборки- хранени , выход датчика температуры св зан через детектор с первым входом второй схемы вычитани , выход которой через делитель напр жени  соединен с первым входом сумматора, выход сумматора подключен к входу множител  схемы умножени -делени , зыход источника опорного напр жени  подключен к второму входу второй схемы вычитани  и к второму входу сумматора, перва  и втора  обмотки возбуждени  размещены между выступами первого магнитопровода, между обмотками возбуждени  равномерно намотаны перва  и втора  измерительные обмотки, второй магнитопровод предназначен дл  соединени  с объектом измер емых перемещений и дл  перемещений, при которых его мерительных обмоток между обмотками внутренний выступ находитс  вне зоны из- возбуждени .

   77 fgJH/J

   фиг.1

   2023 1 16 IS 24 19 17 22

   .j.///

   V Ч ЛЧ У M I Ап /

   Редактор В.Данко

   фиг. 5(

   Составитель К.Молчанов

   Техред М.МоргенталКорректор М. Шароши