SU781540A1

SU781540A1 - Displacement transducer

Info

Publication number: SU781540A1
Application number: SU782616239A
Authority: SU
Inventors: Степан Иванович Бойко
Original assignee: Предприятие П/Я А-3640
Priority date: 1978-05-15
Filing date: 1978-05-15
Publication date: 1980-11-23

Description

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ(54) TRAVEL TRANSMITTER

1one

Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности, дл преобразовани неэлектрических величин, например перемещений, в электрический 5 сигнал.The invention relates to instrumentation engineering and can be used, in particular, for converting non-electrical quantities, for example displacements, into an electrical 5 signal.

Известен измеритель линейных перемещений , содержащий катушку возбуждени , коаксиально расположенные с кольцевым зазором между собой элементы Ю магнитопровода и измерительную катушку , размещенную в зазоре, степень воздействи магнитного потока на которую определ етс приращением пройденного катушкой пути A linear displacement meter is known, comprising an excitation coil, coaxially arranged with an annular gap between them, the elements Yu of the magnetic conductor and a measuring coil placed in the gap, the degree of magnetic flux influence on which is determined by the increment of the path traveled by the coil.

Указанный измеритель обладает сравнительно низкой точностью и нелинейностью выходной характеристики из-за неравномерности распределени магнитного потока вдоль полюсов кольцевого 20 зазора, он также не позвол ет измер ть малые перемещени .This meter has a relatively low accuracy and non-linearity of the output characteristic due to the uneven distribution of the magnetic flux along the poles of the annular gap 20, it also does not allow to measure small displacements.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению вл етс преобразователь перемещений, со-25 держащий магнитопровод щий винт с однозаходной винтовой резьбой заданного шага, св зываемый с контролируемым объектом, цилиндрический каркас с двухзаходной резьбой на внешней . 30The closest to the technical essence of this invention is a displacement transducer, having a magnetically conducting screw with a single threaded screw of a predetermined pitch, connected to a controlled object, a cylindrical frame with a double threaded to an external one. thirty

поверхности и две измерительные обмотки , размещенные в пазах, двухзаходной резьбы 2 . iijar двухзаходной резьбы равен половине заданного шага резьбы магнитопровод щего винта.surfaces and two measuring windings placed in the slots of two-way thread 2. The iijar of the two-way thread is equal to half of the specified thread pitch of the magnetic conductor screw.

Недостатком этого устройства вл етс то, что преобразователь имеет сравнительно невысокую точность и линейность выходной характеристики, обусловленные как неравномерным силовым взаимодействием каркаса с измерительной обмоткой и магнитопровод щего винта (это приводит к изменению чувствительности в рабочем диапазоне перемещений), так и наличием в выходном сигнале высших гармоник из-за нелинейности характеристики намагничивани магнитопровода.A disadvantage of this device is that the converter has a relatively low accuracy and linearity of the output characteristic, due to both the uneven force interaction of the frame with the measuring winding and the magnetic conductive screw (this leads to a change in sensitivity in the working range of displacements) and the presence of higher harmonics due to the nonlinearity of the magnetization characteristics of the magnetic circuit.

Цель изобретени - повышение точности измерени малых перемещений и линейности выходной характеристики.The purpose of the invention is to improve the accuracy of measuring small displacements and linearity of the output characteristic.

Указанна цель достигаетс тем, что преобразователь снабжен обмоткой возбуждени и цилиндрическим полым магнитопроводом, на внутренней поверхности которого Нанесена однозаходна резьба с шагом, равным шагу резьбы магнитопровод щего винта и охватывающим с зазором магнитопровод щий винт так, что выступы однозаходных резь.б противолежат друг другу/ шаг t. двухэаходной резьбы каркаса и шаг t резь бы полого магнитопровода св заны соотношением ( ,) где b- - ширина выступов резьбы магнитопровода} п - количество витков резьбы магнитопровода; X - величина измер емого перемеще ни , а выступы двухзаходной резьбы разделе ны на участки продольными канавками, измерительные обмотки выполнены секционированными , секции одной из измерительных обмоток уложены вдоль нечет ных участков, а другой - вдоль четных участков пазов двухзаходной резьбЫ. На фиг, 1 схематически изображен предлагаемый преобразователь, общий вид; на фиг. 2 - развертка цилиндрического каркаса с измерительными обмотками на фоне {показана точками) области сконцентрированного вдоль выступов резьбы магнитопровода магнитного пол , объ сн юща принципиальную сторону осуществлени функциональной зависимости выходной электродвижущей силы от малого перемещени .. Преобразователь (фиг. 1) имеет замкнутую магнитную систему, состо щую из коаксиально установленных магнитопровод щего винта 1, цилиндрического полого магнитопровода 2 и втулки 3. На сме сных цилиндрических поверхност х винта 1 и магнитопровода 2 на несены однОзаходные винтовые резьбы с заданным шагом t, . Винт. 1 и цилиндрический полый магнитопровод 2 установлены с кольцевым зазором таким образом,.Что выступы 4 резьб расположены друг напротив друга , а между их торцовыми поверхност ми размещаетс обмотка 5 возбуждени В кольцевом воздушном зазоре размещен цилиндрический каркас 6, св занный с объектом, перемещение которого контро лируетс с помощью толкател . На внеш ней поверхности каркаса 6 нанесена двухзаходна винтова резьба, разделенна на участки продольными канавками 7,шаг 1 которой (дл стабилизации приращени магнитной индукции подрезьбовидным выступом в кольцевом зазоре) св зан с шагом t резьбы полого магнитопровода соотношением l-fcrM b - ширина вьаступов резьбы магни топровода ; п - количество витков резьбы маг нитопровода; X - величина измер емого переме щени . Рассто ние между канавками заходо резьб выбираетс с учетом краевой де формации магнитного пол под выступами резьбы магнитопровода не меньше, ирины выступов. Ширина, выступов резьбы магнитопровода выбираетс исход из того, что она должна быть значительно меньше ирины резьбовых пазов и большее величины зазора между магнитопровод щим винтом и цилиндрическим магнитопровоБ пазах двухзаходной резьбы размещены секции двух измерительных обмоток 8 и 9, причем секции 10 одной из них уложены вдоль нечетных участков пазов, а секции 11 другой - вдоль четных участков пазов. За начальное положение каркаса прин то состо ние, при котором выходной сигнал, снимаемый с измерительных обмоток, минимален, причем один из продольных пазов, раздел ющих выступы двухзаходной резьбы каркаса на участки, занимает среднее -положение на фоне области сконцентрированного вдоль резьбовидных выступов магнито провода магнитного пол . Устройство работает следующим образом . При подаче напр жени переменного тока в обмотку 5 возбуждени преобразовател в его двух измерительных обмотках 8 и 9 индуцируютс ЭДС, пропорциональные площади сконцентрированного под выступами резьбы магнитопровода магнитного пол , охватываемой каждой из обмоток.Перемещение .каркаса с измерительными обмотками относительно выступов магнитопровода вызь7вает взаимно противоположные приращени , злектродвижутиих сил измерительных обмоток, обусловленные изменением охватываемых каждо-й из обмоток площадей сконцентрированного магнитного пол , пропорциональных измер емому перемещению. Благодар вышеуказанной разности шагов однозаходной и двухзаходной резьб обеспечиваетс усреднение взаимно противоположных приращений в функции шага резьбы магнитного потока в измерительных обмотках и св занных с ними приращений электродвижущих сил во всем диапазоне измерени перемещени . В результате повышаетс линейность выходной характеристики преобразовател . Так как преобразователь чувствителен к перемещени м х, меньшим, чем ширина b выступов резьбы магнитопровода , повышаетс разрешающа способность , а следовательно, и его точность, Формула изобретени Преобразователь перемещени , содержащий магнитопровод щий винт с однозаходной винтовой резьбой заданного шага., св зываемый с контролируемым объектом, цилиндрический каркас сThis goal is achieved by the fact that the converter is provided with an excitation winding and a cylindrical hollow magnetic core, on the inner surface of which a single thread is applied with a step equal to the thread pitch of the magnetic screw and the magnetic screw covering the gap with a gap so that the protrusions of the single-thread threads are opposite each other. step t. the two-way thread of the skeleton and the pitch t of the thread of the hollow magnetic circuit are related by the relation (,) where b- is the width of the protrusions of the magnetic circuit thread; X is the size of the measured displacement, and the protrusions of the two-way thread are divided into sections by longitudinal grooves, the measuring windings are made sectionalized, sections of one of the measuring windings are laid along odd sections, and the other along even sections of the grooves of two-way threads. Fig, 1 schematically shows the proposed Converter, a General view; in fig. 2 - a sweep of a cylindrical frame with measuring windings against the background (shown by dots) of the magnetic field area concentrated along the protrusions of the magnetic field, explaining the principle side of the functional dependence of the output electromotive force on small displacement. The converter (Fig. 1) has a closed magnetic system, consisting of a coaxially mounted magnetic conductor 1, a cylindrical hollow magnetic conductor 2, and a sleeve 3. On the mixed cylindrical surfaces of the screw 1 and socket 2 on worn single-threaded screw thread with a given step t,. Screw. 1 and the cylindrical hollow magnetic core 2 are installed with an annular gap in this way. With the protrusions 4 of the threads located opposite each other, and between the end surfaces there is an excitation winding 5 In the annular air gap there is a cylindrical frame 6 associated with the object displaced by It is driven by a pusher. On the outer surface of the frame 6, a double-threaded screw thread is applied, divided into sections by longitudinal grooves 7, step 1 of which (to stabilize the magnetic induction increment by the sub-tab in the annular gap) is connected with the thread pitch t of the hollow magnetic circuit by the l-fcrM ratio b - the width of the vertical threads magnetite conductor; n is the number of turns of the thread of the magnetic line; X is the size of the measured displacement. The distance between the grooves of the drive threads is selected taking into account the edge deformation of the magnetic field under the protrusions of the thread of the magnetic circuit, not less, and the protrusions of the protrusions. The width of the protrusions of the thread of the magnetic circuit is chosen based on the fact that it should be significantly smaller than the iris of the threaded grooves and the larger gap between the magnetic conductor and the cylindrical magnetic guide grooves of the two-way thread are placed in two measuring windings 8 and 9, and section 10 of one of them is laid along odd areas of grooves, and section 11 of the other - along the even areas of the grooves. The initial position of the frame is the state in which the output signal taken from the measuring windings is minimal, with one of the longitudinal grooves dividing the protrusions of the two-way thread of the frame into sections, occupies an average position against the background of the region of the magnetic the floor The device works as follows. When applying AC voltage to the excitation winding 5 of the converter in its two measuring windings 8 and 9, an EMF is induced proportional to the area of the magnetic field concentrated under the protrusions of the magnetic field magnetic field covered by each of the windings. electromotive forces of the measuring windings, due to the change in the area covered by each of the windings of the concentrated mag proportional to the displacement measured. Due to the aforementioned difference in the steps of single and double threaded threads, averaging of mutually opposite increments as a function of the thread pitch of the magnetic flux in the measuring windings and the associated increments of electromotive forces in the entire range of displacement measurements is provided. As a result, the linearity of the output characteristic of the converter is increased. Since the transducer is sensitive to movements smaller than the width b of the protrusions of the thread of the magnetic conductor, the resolution and, consequently, its accuracy is increased, the invention transference transducer containing a conductive screw with a single-threaded screw thread of a predetermined pitch. object cylindrical frame with

Claims

Claim

A displacement transducer comprising a magnetically conductive screw with a single thread of a predetermined pitch., Connected to a controlled object, a cylindrical frame with a double thread on the outer surface and two measuring windings located in the grooves of a two-thread, characterized in that, in order to increase the accuracy of small measurements • of displacements and linearity of the output characteristic, the converter is equipped with an excitation winding and a cylindrical hollow magnetic circuit, on the inner surface of which is applied single-thread with a step equal to the thread pitch of the magnetic screw And covering with a gap the magnetic screw so that the protrusions of the single-thread threads are opposite each other, the double-thread pitch. the thread of the frame and the pitch t of the thread of the hollow magnetic circuit are connected by the relation “-tj #"

VNIIIPI Order 8109/39 Circulation 801 Signed where b is the width of the protrusions of the magnesium thread · * wire;

η is the number of threads of the magnetic circuit thread;

x is the magnitude of the measured displacement, and the protrusions of the two-way thread are divided into sections by longitudinal grooves, the measuring windings are sekded, the sections of one of the measuring windings are laid along the odd sections, and the other along even sections of the grooves of the two-way thread.