SU1758416A1 - Датчик угловых перемещений - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике Цель изобретени  - повышение точности угловых перемещений датчика за счет уменьшени  остаточного напр хс ни  на его измерительных обмотках Датчик содержит неподвижный Ш-образный магни- топровод с расположенными на нем оЬмот кой 4 возбуждени  и измерительной обмоткой 5 и симметричный безобмоточный ротор 2. Крайние стержни 3 выполнены различными по высоте, благодар  чему измен ютс  зазоры между каждым из стержней и ротором 2 датчика, что позвол ет уменьшить величину остаточного напр жени  на катушках измерительной обмотки 5 при отсутствии ротора. 1 ил.

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано з системах, автоматического регулирования и управления для преобразования угловой информации в электрический сигнал.

Известны датчики угловых перемещений, содержащие симметричный Ш-образный магнитопровод статора с расположенными на нем обмотками возбуждения и измерительной и симметричный безобмоточный ротор.

Датчики такого типа отличаются простотой конструкции и имеют высокие массогабаритные показатели. Отсутствие обмоток на роторе обеспечивает повышенную надежность датчика, поскольку исключается необходимость применения токоподводящих устройств.

Однако такие датчики характеризуются недостаточной чувствительностью из-за наличия остаточного напряжения и пониженной точностью, обусловленной узким линейным участком выходной характеристики и электромагнитным моментом (моментом взаимодействия между подвижной и неподвижной частями датчика), оказывающим дестабилизирующее действие на работу датчика и всей системы в целом.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является датчик угловых перемещений, содержащий статор, выполненный в виде Ш-образного магнитопровода, у которого средний стержень превышает по ширине крайние стержни, обмотки возбуждения и измерительную, размещенные соответственно на среднем и крайних стержнях статора, и установленный с воздушным зазором симметрично относительно стержней статора безобмоточный ротор.

Для повышения точности известного датчика путем уменьшения влияния боковых потоков рассеяния в магнитной цепи средний стержень превышает по высоте крайние стержни на величину

Эо где b - расчетная величина воздушного зазора. численно равная среднему значению зазора между средним и крайними стержнями магнитопровода статора и ротором;

а и Зо - ширина крайних и среднего стержней магнитопровода статора соответственно.

При этом повышается линейность и симметричность выходной характеристики датчика и уменьшается дестабилизирующее действие электромагнитного момента, что обеспечивает повышение точности.

Однако в известной конструкции датчика перемещений наблюдается недостаточная чувствительность вследствие наличия значительной величины остаточного напряжения.

Цель изобретения - повышение чувствительности датчика.

Поставленная цель достигается тем, что крайние стержни Ш-образного магнитопровода выполнены разными по высоте, при этом эта разница высот пропорциональна разнице индуктивностей крайних катушек и соответствует минимальному фазовому сдвигу между напряжениями катушек крайних стержней Ш-образного магнитопровода при отсутствии ротора.

На чертеже представлена одна из возможных конструкций предлагаемого датчика.

Датчик содержит статор 1 и ротор 2. Статор выполнен из симметричного относительно нейтральной оси 0-0 Ш-образного магнитопровода 3, на среднем стержне которого расположена обмотка 4 возбуждения. На крайних стержнях расположена измерительная обмотка 5, представляющая собой встречное включение катушек крайних стержней.

Высота крайних стержней Ш-образного магнитопровода на 2т + е и 2т-е меньше по сравнению с высотой среднего стержня, причем е меньше т, пропорционально разнице индуктивностей крайних катушек и соответствует минимальному фазовому сдвигу между напряжениями катушек крайних стержней при отсутствии ротора.

Предлагаемый датчик работает следующим образом.

При подаче напряжения на обмотку 4 возбуждения возникает магнитный поток, наводящий ЭДС в катушках крайних стержней измерительной обмотки 5.

При симметричном относительно оси 00 положении ротора в катушках крайних стержней в случае идеальной симметрии датчика наводятся равные по величине ЭДС, фазы которых противоположны за счет встречного включения катушек крайних стержней.

На практике магнитная система отличается от идеальной по симметрии.

Несимметрия датчика может быть геометрической. электрической или магнитной, связанной с погрешностями при изготовлении датчика, которые усиливаются при вы полнении датчика в миниатюрных габаритах.

Для датчиков рассматриваемого типа несимметрия датчика на 75 - 90% определяется несимметрией статора.

При симметричном относительно оси 00 положении ротора наличие симметрии датчика приводит к появлению остаточного напряжения.

Различие выходных напряжений крайних катушек по амплитуде устраняется за счет смещения ротора датчика от нулевого положения, соответствующего геометрической нейтрали.

Различие выходных напряжений крайних катушек по фазовому сдвигу в предлагаемой конструкции в отличие от известной также устраняется. Это осуществляется за счет выполнения крайних стержней Ш-образного магнитопровода различными по высоте.

Для изображенной на чертеже конструкции крайние стержни выполняются на 2т + е и 2т - е меньше по высоте относительно высоты среднего стержня, где е меньше т, а величина е пропорциональна разнице индуктивностей крайних катушек и соответствует минимальному фазовому сдвигу между напряжениями ка тушек крайних стержней при отсутствии ро тора.

Для предлагаемой конструкции занижение высоты крайних стержней производит5 ся путем дозированного уменьшения высоты стержней до получения минимального фазового сдвига между напряжениями катушек крайних стержней на основании данных по индуктивностям крайних кату10 шек.

Это осуществляется, например, с помощью дозированного лазерного облучения крайних стержней Ш-образного магнитопровода.

Claims (1)

1. Формулаизобретения

   Датчикугловых перемещений, содержащий неподвижный Ш-образный магнитопровод, размещенные на его среднем 20 стержне обмотку возбуждения, а на крайних стержнях - катушки измерительной обмотки, соединенные встречно-последовательно, и ротор, выполненный в виде ферромагнитной пластины, отличающи25 й с я тем, что, с целью повышения чувствительности за счет уменьшения остаточного напряжения, крайние стержни Ш-образного магнитопровода выполнены разными по высоте.