SU763670A1

SU763670A1 - Motion transducer

Info

Publication number: SU763670A1
Application number: SU782676596A
Authority: SU
Inventors: Евгений Алексеевич Артюхов; Григорий Львович Геравкер
Original assignee: Предприятие П/Я В-8624
Priority date: 1978-10-23
Filing date: 1978-10-23
Publication date: 1980-09-15

Description

Изобретение относитс к контрольноизмерительной технике и может быть ис ,пользовано,в частности дл высокоточного измерени линейных перемещений. 5.The invention relates to reference measurement technology and can be used, in particular, for highly accurate measurement of linear displacements. five.

Известны индуктивные преобразователи перемещений, содержащие относительно подвижные сосредоточенную обмотку и ферромагнитный сердечник Ш.Known inductive displacement transducers containing relatively mobile concentrated winding and ferromagnetic core Sh.

Недостатком их вл ютс ограничен-JO на точность и относительно небольшой диапазон измер емой перемещений.The disadvantage of them is that the JO is limited in accuracy and a relatively small range of measurable displacements.

Более совершенными в этом отношении вл ютс преоб разователи перемещений , выполненные в виде воздушного 5 трансформатора (индуктосина), содержащего перемещающиес одна относительно Другой группы распределенных обмоток .More advanced in this respect are displacement transducers, made in the form of an air transformer 5 (inductosin) containing one moving relative to another group of distributed windings.

Наиболее близким по технической 20 сущности к данному изобретению вл -. преобразователь перемещений, выполненный в виде ли ейного индуктосина , содержащего относительно перемещающиес линейку и головку и разме- 25 «ценные на них, соответственно, обмотку возбуждени и приемные синусную и косинусную обмотки, в этом индуктосине с целью снижени вли ни нестабильности воздушного зазора на пог- доThe closest to the technical essence of this invention 20 vl -. displacement transducer, made in the form of linear inductosin, containing relatively moving ruler and head and size 25 "valuable on them, respectively, excitation winding and receiving sine and cosine windings, in this inductosin in order to reduce the effect of air gap instability on weathering before

решность индуктосина синусна и косинусна обмотки разбиты на секции, чередующиес вдоль обмоточного пространства и включенные так, чтобы тркц в любых част х соседних секций имели противоположное направление 2.The inductosin sine and cosine winding resoluteness is divided into sections alternating along the winding space and turned on so that the tubes in any parts of the adjacent sections have the opposite direction 2.

Однако разрешающа способность известного индуктосина ограничена технологическими возможност ми размещени большого числа витков на единице длины линейки или головки.However, the resolution of a known inductosin is limited by the technological possibilities of placing a large number of turns per unit length of the ruler or head.

Цель изобретени - повышение разрешающей способности преобразовател индуктосина.The purpose of the invention is to increase the resolution of the inductive transducer.

Поставленна цель достигаетс тем что шаг t, обмотки возбуждени выполнен неравным шагу tj приемных синусной и косинусной обмотки, а ширина t витка в пределах одного шага каждой из обмоток выполнена одинаковой дл всех обмоток и выбрана из услови The goal is achieved by the fact that the step t, the field windings are made unequal to the step tj of the receiving sine and cosine windings, and the width t of the coil within one step of each of the windings is the same for all windings and is chosen from

гг,;,; г .t| (1), т,;;; ь, а)yy,;,; r. t | (1), t ;;;; b, a)

гдеТ,- ширина витка эквивалентнойwhereT, is the width of the turn equivalent

обмотки;windings;

- длина равных между собой участков обмотки возбуждени и какой-либо одной из приемных Обмоток; ц - число пар полюсов обмотки возбуждени , укладывающихс на участке длиной р - число пар полюсов одной из приемных обмоток, укладывающихс на таком же участке длиной , К - целое число, равное наибольшему общему делителю чисел Р-, и pg . Нафиг. 1 изображен преобразовател перемещений, общий вид на фиг, 2 Схема выполнени , его обмоток. Преобразователь перемещений, выпол ненный в виде ленточного индуктосина, содержит неподвижную линейку 1 и св зыввймую с контролируемым объектом головку 2, Головка и линейка разделены воздушным зазором. На линейке 1 размещена обмотка 3 возбуждени , а на головке 2 - приемные (синусна обмотка 4 и косинусна обмотка 5). Витки всех обмоток инду.ксина имеют форму йр моугольных зигзагов, длинные сторо ны которых ориентированы перпендикул рно направлению контролируемого пе ремещени . Рассто ни между одноименными сторонами двух соседних витков, т.е. шаг tt обмотки 3 возбуждени и шаг tj. приемных (синусной и косинусной) обмоток 4 и 5 выполнены неодинаковыми, а ширина Т витков называема минимальным полюсным рассто нием, выполне на у всех обмоток одинаковой. Преобразователь работает следукадим образом. При перемещении головки 2 с обмотками 4 и 5 относительно линейки 1 с размещенной на ней обмоткой 3 возбуждени , котора подключена к.источнику напр жени переменного тока, в приемных обмотках 4 и 5 будут индукти роватьс , соответственно, напр жени Ug и и описываемые следунидими уравнени ми в функции времени t It.-l jUt xCoscot sinatb UK .C о SCO t с о &a.t U где U - выходное напр жение приемной синусной обмотки 4 ( амплитудное значение); Цц- выходное напр жение приемной-конусной обмотки 5 (U(i, , его амплитудное значение); коэффициент трансформации между обмоткой 3 возбуждени и приемными обмотками . 4 и 5; iL) - углова частота напр жени питани (несуща частота{ц Sl 2Jrfoi - углова частота напр жени огибающей (частотаf огибающей ), завис ща от перемещени . Уравнени огибающих Цц выходных напр жений Uc и U , соответственно дл синусной и косинусной обмоток 4 5, могут быть записаны в функции ремени следующим образом .-,a.S:nntHUorU,,,o,.(3) или в функции перемещени .o.-SinZTf:, J.oi-U mat-CoS.iW; , (.i,) где Ц - величина перемещени головки .2 относительно линейки 1; жй- эквивалентное полюсное рассто ние (ширина витка эквивалентной обмотки). Эквивалентное полюсное рассто ние tjugопредел ет собой такое продольное перемещение головки 2 относительно линейки 1, которое соответствует полному периоду изменени фазы огибающих выходных напр жений приемных обмоток 4 и 5 и определ етс выражением (2). Обозначив через коэффициент К, электрического преобразовани масштаба ПГ- : получим из уравнени (2), что1},(5). Таким образом, коэффициент К,показывает , какое число эквивалентных полюсных рассто ний т,|,укладываетс на участке длиной , а следовательно, какому числу периодов изменени огибак дих DC 01 и ико2.выходных напр жений индуктосина соответствует перемещение головки 2 на величину f относительно линейки 1. Чем меньше tjjue индуктосина, тем выше его точность и разрешающа способность tsK Z.Ji , Очевидно, что уменьшение может быть достигнуто увеличением коэффициента К,„ электрического преобразовател масштаба, т.е. увеличением числа пар полюсов Р, и на участке обмоточного пространства индуктосина длиной i . Однако увеличение числа пар полюсов на участке неизменной длины, т.е. уменьшение ширины Т витков обмоток индуктосина, ограничено технологическими возможност ми изготовлени таких обмоток. Это ограничение преодолеваетс в данном изобретении за счет того, что обмотки индуктосина выполнены более разр женными по сравнению с обмоткаг-ш известного индуктосина. Разр женна обмотка отличаетс от обычной, выполн емой с шириной Т витка , равной половине шага t, пропуском по крайней мере одного или двух витков , что позвол ет увеличить ширину проводника, из которого выполн етс обмотка. Если же прин ть ширину проводника обычной обмотки за предельную, то выполнение разр женной обмотки таКИМ проводником при соответствующем уменьшении остальных размеров (шага обмотки) приводит к уменьшению t,ne - the length of equal parts of the field winding and any one of the receiving windings; η is the number of pole pairs of the excitation winding laying on a section of length p - the number of pole pairs of one of the receiving windings laying on the same section of length, K is an integer equal to the greatest common divisor of the numbers P-, and pg. Nafig 1 shows a displacement transducer, a general view of FIG. 2, a schematic diagram of its implementation, its windings. The displacement transducer, made in the form of ribbon inductosin, contains a fixed ruler 1 and a head 2 connected to the object to be controlled, the head and ruler are separated by an air gap. Line 1 contains excitation winding 3, and on head 2, receiving windings (sinus winding 4 and cosine winding 5). The coils of all the windings of the induxaxin are in the form of irregular zigzags, the long sides of which are oriented perpendicular to the direction of the controlled displacement. The distances between the like sides of two adjacent turns, i.e. excitation winding step tt 3 and step tj. the receiving (sine and cosine) windings 4 and 5 are unequal, and the width T of turns is called the minimum pole distance, performed on all the windings of the same. The converter works in the following way. When moving the head 2 with the windings 4 and 5 relative to the ruler 1 with the excitation winding 3 placed on it, which is connected to the source of alternating current voltage, the receiving windings 4 and 5 will induce, respectively, the voltage Ug and described by the following equations as a function of time t It.-l jUt xCoscot sinatb UK .C о SCO t с о & at U where U is the output voltage of the receiving sinus winding 4 (amplitude value); CC is the output voltage of the receiving-cone winding 5 (U (i, its amplitude value); the transformation ratio between the excitation winding 3 and the receiving windings. 4 and 5; iL) is the angular frequency of the supply voltage (carrier frequency {q Sl 2Jrfoi - the angular frequency of the envelope voltage (frequency of the envelope), depending on the displacement. The equations of the envelopes Tsc of the output voltages Uc and U, respectively, for the sine and cosine windings of 4 5, can be written in the belt function as follows .-, aS: nntHUorU, ,, o,. (3) or in the transfer function .o.-SinZTf :, J.oi-U mat-CoS.iW;, (.i,) where C - the amount of movement of the head .2 relative to the ruler 1; zh-equivalent pole distance (width of the turn of the equivalent winding). Equivalent pole distance tjug determines the longitudinal movement of the head 2 relative to the ruler 1, which corresponds to the full period of the phase change of the envelopes of the output voltages windings 4 and 5 and is determined by the expression (2). Denoting by the coefficient K, the electrical conversion of the scale PG-: we obtain from equation (2) that 1}, (5). Thus, the coefficient K shows how many equivalent pole distances t, |, fit into a section of length, and consequently, what number of periods of change of the bending curve of DC 01 and its output voltage of inductosyn corresponds to the displacement of head 2 by the value of f relative to the ruler 1. The smaller the tjjue inductosin, the higher its accuracy and resolution tsK Z.Ji. Obviously, the reduction can be achieved by increasing the coefficient K, the electric scale converter, i.e. by increasing the number of pairs of poles P, and in the area of the winding space of inductosin of length i. However, the increase in the number of pairs of poles in the area of unchanged length, i.e. the reduction of the width T of the turns of the inductosine windings is limited by the technological possibilities of manufacturing such windings. This limitation is overcome in the present invention due to the fact that the windings of inductosin are made more relaxed compared to the winding of the known inductosin. The discharged winding differs from the usual winding, performed with a width T of a turn equal to half step t, by omitting at least one or two turns, which makes it possible to increase the width of the conductor from which the winding is made. If, however, we take the width of the conductor of a conventional winding as the limiting one, then the performance of a discharged winding by such a conductor with a corresponding decrease in the other dimensions (winding pitch) leads to a decrease in t, ne

а следовательно, к увеличению . точ.- ности индуктосина за счет большей разрешающей способности.and therefore to an increase. inductosin accuracy due to higher resolution.

Следует, однако, отметить, что увеличение ширины проводника, а следовательно , и ширины т витка ограничено условием (2), так как при увеличении 1Г уменьшаютс амплитуды огибающих UcotH и«,1И эти огибающие вырождаютс в пр мые, т.е. эффект взаимодействи разреженных обмоток исчезает.It should be noted, however, that an increase in the width of the conductor and, consequently, the width of the turn of the turn is limited by the condition (2), since with increasing 1G the amplitudes of the envelopes UcotH and уменьш decrease, 1 and these envelopes degenerate into straight lines, i.e. the effect of the interaction of rarefied windings disappears.

Claims

1. Ageikan DI and others. Sensor control and regulation, engineering, 1965, p. 80

five

2. US patent No. 2915722, 336-115, 1957 (prototype).