SU887921A1 - Датчик углового положени - Google Patents

Description

(54) ДАТЧИК УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ

Изобретение относитс  к контрольноизмеритепьной технике и может найти применение в системах автоматического регулировани  частотных электроприводов переменного тока с синхронными, асинхронизированными синхронными и асинхро ными двигател ми, обеспечива  формирование сигналов, пропорциональных синусу и косинусу угла поворота. Известен датчик углового положени  индуктосин , имеющий статор с двухфазной измерительной обмоткой и дисковый ротор с обмоткой возбуждени , подключенной через скольз щие контактные токоподводы к источнику напр жени  повышенной часто ты 12. Выходные сигналы измерительных обмоток демодулируютс . Демодулированные сигналы представл ют собой периодические функции угла поворота, близкие к синусоидальным. Индуктосин обеспечивает высокую точность измерений, однако имеет р д недостатков. Основной из них наличие контактного токоподвода, что снижает надежность и исключает возможкость использовани  такого датчика при большой угловой скорости вращени  ротора .Выполнение индуктосина с малым зазором между ротором и статором обуславливает чувствительность датчика к аксиальным отклонением и неплоскостности ротора. Наиболее близким техническим реиением к изобретению  вл етс  датчик углового положени , содержащий высокочастотный источник тока, дисковый ротор и установленные по обе стороны от него два элемента статора, на одном из которых размешена плоска  секционированна  измерительна  обмотка, а на другом - обмотка возбуждени , подключенна  к высокочастотному источнику тока Г21. Дисковый ротор - электромагнитный экран - обеспечивает при вращении модул ции электромагнитного потока в зазоре между обмоткой возбуждени  и измерительной обмоткой и дриводит к амплитудной моду 1 ции выходного сигнала датчика. 38 Недостатком датчика  вл етс  наличие в демодулированном сигнале посто нной составл ющей, обусловленной размещением обмотки возбуждени  и измерительной обмотки на периферии элемента статора датчика относительно оси вращени  ротора , а также его однополюсностью. Наличие посто нной составл ющей снижает точность измерени  углов в широком диапазоне скоростей начина  от нул , когда схемные методы точной компенсации посто нной составл ющей неприменимы. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени . Цель достигаетс  благодар  тому, что обмотка возбуждени  выполнена в виде кольца, соосного с осью вращени  ротора, а ротор выполнен из частично металлизированного диэлектрика, наметаллизированные участки которого, образую.щие разноименные полюса, размещены поочередно по обе стороны от проекции окружности среднего диаметра кольца обмотки возбуж дени  на плоскость ротора. На фиг. 1 показан предлагаемый шести полюсной датчик, разрез; на фиг. 2 - ротор , разрез; на фиг. 3 - статор, разрез; на фиг. 4 - электрическа  схема датчика. На валу 1 датчика, соедин емом в про цессе измерени  с валом, положение которого контролируетс , установлен дисковый ротор 2, выполненный из частично металлизированного диэлектрика, например из фольгированного стеклотекстолита, небьющегос  стекла, фарфора и т.п. По обе стороны от дискового ротора 2 установлены два элемента 3 и 4 статора 5. На элемен те 3 статора 5 размещена плоска  секцио нированна  измерительна  обмотка 6, а на элементе 4 - обмотка 7 возбуждени , выполненна  в виде кольца, соосного с осью вращени  ротора 2 и утопленного в канавку ротора. Элементы 3 и 4 статора выполнены из магнитодиэлектрика и  вл ютс  магнитопроводами. Секции измерительной обмотки 6 образуют две системы печатных обмоток, сдвинутых между собой на угол ( 2.У1 JT) эл. радиан, где rt - целое число. Металлизаци  дискового ротора 2 выполнена таким образом, что неметаллизироёанные участки 8, образующие полюса, размещены по обе стороны от проекции 9 окружности среднего диаметра кольца обмотки 7 ваэбужцени  на плоскость дискового ротора 2. Обмотка 7 возбуждени  подключена к источнику напр жени . 1 Число полюсов определ етс  необходимой величиной редукции. Форма неметализированных участков 8 (полюсов) определ етс  функциональной зависимостью ныт ходного сигнала от угла поворота, которую еобходимо получить. Например, дл  получени  синусоидальной зависимости выходой ЭДС от угла поворота эта форма будет определ тьс  из соотношени  I A-sind, площадь полюсй; угол поворота ротора; посто нный коэффициент, завис щий от геометрии обмоток статора. Обе секции измерительной обмотки 6 подключены ко входам демодул торов (не показаны). Датчик работает следующим образом. , При выходе на обмотку 7 возбуждени  от высокочас1х гного источника Ю напр жени  питани  пр моугольной или синусоидальной формы с частотой 5О-10О кГц возбуждаетс  магнитное поле, силовые линии которого, имеющие .одинаковое направление и проход щие через одноименные полюса (неметаллизированные участки 8) навод т в каждой из Секций измерительной обмотки б ЭДС одного знака. ЭДС в секци х измерительной обмотки 6 равна алгебраической сумме ЭДС, наводимых потоками полюсов - неметаллизированных участков 8, которые в данный момент времени проектируютс  на площадь данной секции. При повороте дискового ротора 2 высокочастотный сигнал в измерительной обмотке 6 статора 5 измен етс  по амплитуде , в определенном положении проходит через ноль, измен   фазу на противоположную по отношению напр жению возбуждени . В двух положени х ротора, отличающихс  на полюсиое деление, напр жение на выходе измерительной обмотки 6 имеет одну а ту же амплитуду и противоположные фазы. Напр жени  на выходе двух демодул торов , подключенных к секци м измерительной обмотки 6, будут периодическими функци ми угла поворота, причем функци ми , симметричными относительно оси абсцисс, то есть не содержащими посто нных составл ющих и четных гармоник. Эти напр жени  имеют одинаковый вид, период их - 1/р оборота (где р число пар полюсов), а сдвиг по фазе на 1/4 р оборота.

Проводники секций измерительной обмотки известными методами могут быть расположены таким образом, чтобы напр жени  на выходах демодул торов в функции угла поворота мало отличались от синусоидальных функций.

Таким образом, выполнение обмотки возбуждени  в виде кольца, соосного с осью вращени  ротора, и ротора - из частично металлизированного диэлектрика с неметаллизированными участками - полюсами , размещенными поочередно по обе стороны от проекции окружности среднего диаметра кольца обмотки возбуждени  на плоскость ротора, позвол ет получить выходной сигнал, измен ющийс  как по амплитуде , так и по фазе и не имеющий посто нной составл ющей, что повьпиает точносгь измерений в широком диапазоне скоростей начина  от нулевой скорости. Ф о рмула изобретени Датчик углового положени , содержащий высокочастотный источник тока,

ковый ротор и установленные по обе стороны от. него два элемента статора, на одном из которых размещена плоска  секционированна  измерительна  обмотка, а на другом - обмотка возбуждени , подключенна  к высокочастотному источнику тока, отличающийс  тем, что, с целью по выщени  точности, обмотка возбуждени  выполнена в виде кольца, соосного с осью вращени  ротора, а ротор выполнен из частично металлизированного диэлектрика, неметаллизированные участки которого, образующие разноименные полюса, размещены поочередно по обе стороны от проекции окружности среднего диаметра кольца обмотки возбуждени  на плоскость дискового ротора.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Цикерман Л. Я., Котл р Р. Ю. Индуктивные преобразователи дл  автоматизации контрол  перемещений. М., Мащиностроение , 1966, с. 113.

2.Патент США № 4О25934, кл. 336-30, 1977 (прототип).

//

Claims (1)

1. Формула изобретенияДатчик углового положения, содержащий высокочастотный источник тока, дне ковый ротор и установленные по обе стороны От. него два элемента статора, на одном из которых размещена плоская секционированная измерительная обмотка, а на другом - обмотка возбуждения, подключенная к высокочастотному источнику тока, отличающийся тем, что, с целью по—, вышения точности, обмотка возбуждения выполнена в виде кольца, соосного с осью вращения ротора, а ротор выполнен из частично металлизированного диэлектрика, неметаллизированные участки которого, образующие разноименные полюса, размещены поочередно по обе стороны от проекции окружности среднего диаметра кольца обмотки возбуждения на плоскость дискового ротора.