SU402897A1 - Индуктивный фазовый датчик линейных перемещений - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к технике измерени  линейных перемещений (линейных величин ) с помощью электрических (электромагнитных ) методов, в частности, основанных на преобразовании линейной величины в фазовый угол между двум  электрическими напр жени ми (токами), синусоидально измен ющимис  во времени.

Известен индуктомин - индуктивный фазовый датчик линейных перемещений, содержащий измерительную линейку, выполненную в виде зигзагообразной обмотки из распределенных в рабочей плоскости по размеру шага отрезков проводника и индуктивно и геометрически св занную с измерительной линейкой через воздушный рабочий зазор синусно-косинусную обмотку.

Недостатком известного устройства  вл ютс  нестабильность выходного напр жени  устройства, а так же небольшое значение выходного напр жени , определ емое малой площадью поперечного сечени  обмотки возбуждени , а следовательно, и тока возбуждени .

Целью изобретени   вл етс  повышение стабильности работы устройства.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство введена втора  синусно-косинусна  обмотка, причем обмотки датчика выполнены бескаркасными из плоского проводника , спрессованного с изолирующим материалом , а синусно-косинусные обмотки сдвинуты между собой на половину шага и расположены кажда  против соответствующей рабочей поверхности измерительной обмотки (лииейки ).

Бескаркасна  конструкци  обмоток возбуждени  дает возможность использовать обе рабочие поверхности обмотки возбуждени  -

увеличить примерно вдвое выходное напр жение датчика и стабилизировать его независимо от колебани  рабочего зазора в процессе перемещени  за счет рационального (дл  конкретной конструкции) соединени  синусно-косинусных обмоток, расположенных по обеим сторонам обмотки возбуждени .

Бескаркасна  конструкци  обмоток принципиально не имеет ограничений по ширине, ибо используетс  в качестве исходного материала ленточный проводник (покрытый изол цией или переложенный ленточной изол цией ).

В этом случае дл  любого расчетного соотношени  размеров по толшине проводникового и изол ционного слоев, принимаемых дл  заданной цены оборота фазы, возможно иметь практически любую площадь поперечного сечени  проводников обмотки возбуждени  датчика и обеспечить на уровне рабочей

частоты системы управлени  заданную величину выходного напр жени  без применени  нреобразователей частоты и многокаскадных усилителей или при сокращении каскадов усилени . На фиг. 1 изображен общий вид датчика в изометрии; на фиг. . 2 - принципиальна  электрическа  схема. Измерительна  линейка 1 датчика конструктивно выполнена в виде бескаркасной обмотки стержневого типа по зигзагообразной схеме, где проводники 2 наход тс  на рассто нии от соседнего, соответствующем половине цены оборота фазы датчика. Все проводники разделены электроизол ционным материалом 3. Бобыщки 4 из электроизол ционного материала служат дл  закренленн  отдельных стержней между собой и к опорным кронштейнам 5. Рабочие поверхности обмоток покрыты тонким слоем полимерного электроизол ционного материала. Две синусно-косинусные обмотки 6 - идентичны , сопр жены по геометрии с элементами измерительной линейки и сдвинуты по фазе между собой на одну четверть цены оборота фазы датчика (ноловину щага намотки или 90 эл. град, удвоенного междуполюсного рассто ни ). По схеме кажда  из двух синусио-косинусных обмоток состоит из четного числа проводников в группе, соединенных между собой последовательно, параллельно или параллельно-последовательно . Число проводников, размеры и схема соединени  синусно-косинусных обмоток определ ютс  расчетными данными, в том числе заданными метрологическими характеристиками. В частности, щирина обмотки диктуетс  заданным выходным сопротивлением обмоток и допустимой величиной потери выходного напр жени . Особенностью схемы датчика  вл етс  (см. фиг. 2) применение двух систем синуснокосинусных обмоток, охватывающих обмотку возбуждени  - измерительную линейку с обеих сторон. Стержни бескаркасных синусно-косинусных обмоток установлены и закреплены в кассетах 7с выводом контактов групп или каждой обмотки в целом на коммутационную панель . 8. Последние осуществл ют соединени  также между стержн ми и несут выводы обмоток на фазосдвигающую цепочку (если в--качестве входной -обмотки рассматривать измерительную линейку). Принцип действи  датчика предлагаемой конструкцни в основном не отличаетс  от действн -известных конструкций и состоит в еледующем (при рассмотрении измерительной линейки входным элементом датчика): перем-енный ток питает обмотку возбуждени  - измерительную линейку 1, образу  около каждого.из проводников 2 переменные магнитнне пол  чередующейс  пол рности, охватывающие через воздушный рабочий зазор своими лини ми магнитной индукции проводНИКИ синусно-косинусных обмоток 6, и индуктиру  в них э.д.с. взаимной индукции. Если осевые плоскости проводников обмотки возбуждени  и одной из синусно-косинусных обмоток совмещены, то на выходе данной обмотки имеет место максимальное значение э.д.с. взаимной индукции. В то же врем  на зажимах другой обмотки, сдвинутой относительно первой на одну четверть цены оборота фазы, э.д.с. взаимной индукции равна нулю. Любое промежуточное положение осевых нлоскостей проводников обмотки возбуждени  (измерительной линейки) и синусио-косннусных обмоток вызывает но вление на зажимах каждой из обмоток э.д.с. нанр жени  взаимной индукции, пропорционального соответственно синусу и косинусу электрических углов в пределах половины цены оборота фазы (180 эл. град.), функционально завис щих от линейного перемещени  синусно-косинусных обмоток относительно измерительной линейки. Подача выходных напр жений от каждой синусно-косинусной обмотки на фазосдвигающую цепочку при зпачении ее параметров €о. (где сй 2 /, / - частота в гц, R - сопротивление в ом, С - емкость в фарадах) дает возможность получить на выходе датчика напр жение вида f/Bbix fjsin((), где - амплитуда напр жени  каждой обмотки, а а - выходной измерительный сигнал в виде электрического фазного угла в пределах 180 эл. град, или половины цены оборота фазы датчика, пронорциональный значению измер емой линейной величины (перемещени ), Суммирование выходных напр жений (токов ) одноименных обмоток датчика, пропорциональных синусу и косинусу от располо женных по обеим сторонам измерительной линейки, обеспечивает посто нство выходных напр жений, в пределах заданного допуска, независимо от колебаний воздущных рабочих зазоров и исключает по вление низкочастотной модул ции. Предмет изобретени  Индуктивный фазовый датчик линейных перемещений, содержащий измерительную линейку, выполненную в виде зигзагообразной обмотки из распределенных в рабочей плоскости по размеру щага отрезков проводника и индуктивно и геометрически св занную с измерительной линейкой через воздущный рабочий зазор синусно-косинусную обмотку , отличающийс  тем, что, с целью повыщени  стабильности работы устройства, в него введена втора  синусно-косинусна  обмотка , причем обмотки выполнены из ленточных проводников, жестко скрепленных изолирующим материалом, а синусно-косинусные обмотки сдвинуты между собой на половину щага и расположены кажда  против соответствующей рабочей новерхности измерительной обмотки.

Ucosut

UsLnui

I,