SU994917A1

SU994917A1 - Linear displacement sensor

Info

Publication number: SU994917A1
Application number: SU813337139A
Authority: SU
Inventors: Исаак Рувимович Добровинский; Виктор Васильевич Марченко; Владимир Александрович Иванов; Александр Петрович Чепасов; Валерий Анатольевич Шлычков
Original assignee: Пензенский Политехнический Институт
Priority date: 1981-08-05
Filing date: 1981-08-05
Publication date: 1983-02-07

Description

Изобретение относится к системам автоматического контроля и преобразования перемещений в электрический сигнал, а именно к датчикам линейных перемещений.The invention relates to systems for automatic control and conversion of displacements into an electrical signal, namely, linear displacement sensors.

Известен датчик перемещения, со- ⁵держащий генератор переменного тока, выходы которого подключены к бифилярной обмотке, уложенной в пазы кодового элемента, выходы которых подключены к фазовому детектору, два подвижных считывающих элемента, выходы которых подключены к усилителям импульсных сигналов [1 ].Known displacement sensor, co- ⁵ holding the alternator, the outputs of which are connected to a bifilar winding is laid into the grooves chip, the outputs of which are connected to the phase detector, two movable sensing element, the outputs of which are connected to amplifiers pulse signals [1].

Недостатком такого датчика явля- _{5ется низкая механическая надежность вследствие наличия перемещающихся проводов, снимающих информацию о перемещении Кроме того, такой датчик не определяет направление перемеще- 20 ния, что также ведет к сбоям в работе. . ·.The disadvantage of this sensor is _{5 is the low mechanical reliability due to the presence of moving wires that remove information about the movement. In addition, such a sensor does not determine the direction of movement, which also leads to malfunctions. . ·.

Наиболее близким по техническому решению к изобретению является дат2 чик линейных перемещений, содержащий носитель кодовой информации, выполненный в виде меандра, подключенный к генератору высокой частоты, устройство съема информации, выполненного в виде подвижного элемента с измерительной обмоткой С 2].The closest technical solution to the invention is a linear displacement sensor, comprising a code information carrier made in the form of a meander, connected to a high frequency generator, and an information pickup device made in the form of a movable element with a measuring coil C 2].

Однако такой датчик обладает низкой точностью и надежностью из-за наличия перемещающихся токоподводящих проводов и из-за амплитудного принципа представления информации. Кроме того, такой датчик не определяет направление перемещения и име ет высокую температурную погрешность.However, such a sensor has low accuracy and reliability due to the presence of moving current-carrying wires and due to the amplitude principle of information presentation. In addition, such a sensor does not detect the direction of movement and has a high temperature error.

Целью изобретения является повышение точности датчика.The aim of the invention is to improve the accuracy of the sensor.

Поставленная цель достигается тем, что в датчик линейных перемещений , содержащий неподвижный элемент, выполненный в виде плоской обмотки в форме меандра, подключенную к генератору высокой частоты, и подвижный элемент, введены два ферритодых кольца, на которых рас положены измерительные обмотки, включенные встречно, подвижный эле мент выполнен в виде плоской обмот ки в форме меандра, концы которой замкнуты проводником, расположенным внутри ферритовых колец.This goal is achieved by the fact that in the linear displacement sensor containing a fixed element made in the form of a flat winding in the form of a meander connected to a high-frequency generator, and a movable element, two ferrite rings are introduced, on which the measuring windings are connected, included in the opposite direction, movable The element is made in the form of a flat winding in the form of a meander, the ends of which are closed by a conductor located inside the ferrite rings.

На чертеже схематично изображен датчик линейных перемещений.The drawing schematically shows a linear displacement sensor.

Датчик содержит генератор 1 высо кой частоты, неподвижную плоскую обмотку 2 в виде меандра, подвижный элемент 3, выполненный в виде плоской обмотки 4 в виде меандра, ферри Iтовые кольца 5 с измерительными обмотками 6.The sensor contains a high frequency generator 1, a fixed flat winding 2 in the form of a meander, a movable element 3 made in the form of a flat winding 4 in the form of a meander, ferrite IT rings 5 with measuring windings 6.

Датчик линейных перемещений работает следующим образом.The linear displacement sensor operates as follows.

При подключении генератора 1 к обмотке 2, являющейся носителем кодовой информации, в короткозамкнутом меандре обмотки 4 наводится ЭДС за счет потокосцепления между неподвижной и подвижной обмотками 2 и 4 датчика. Значение этой ЭДС определяется положением витков меандра обмотки 4 относительно меандра обмотки 2, являющейся носителем кодовой информации. В короткозамкнутом меандре протекает переменный ток, который, создавая магнитное поле, трансформирует свою энергию в измерительные обмотки 6 двух ферритовых колец 5. Так как направление тока этих колец изменяется , то для увеличения амплитуды выходного сигнала их обмотки включены’встречно.When the generator 1 is connected to the winding 2, which is the carrier of the code information, an EMF is induced in the short-circuited meander of the winding 4 due to flux linkage between the fixed and movable windings 2 and 4 of the sensor. The value of this EMF is determined by the position of the turns of the meander of the winding 4 relative to the meander of the winding 2, which is the carrier of code information. An alternating current flows in a short-circuited meander, which, creating a magnetic field, transforms its energy into measuring windings 6 of two ferrite rings 5. Since the current direction of these rings changes, then their windings are turned on to increase the amplitude of the output signal.

При перемещении подвижного элемента 3, а следовательно короткозамкнутого меандра обмотки 4 вдоль носителя кодовой информации, фаза сигнала, снимаемая с измерительных обмоток 6 ферритовых колец 5,изменяется на противоположную через каждый шаг меандра носителя кодовой информации, так как изменяется направление тока в сосед- . „ о них витках этого меандра. Это изменение фазы измерительного сигнала на 180° подсчитывается в устройстве обработки информации (не показано) и по нему судят о перемещении подвижного объекта.When moving the movable element 3, and therefore the short-circuited meander of the winding 4 along the code information carrier, the phase of the signal taken from the measuring windings 6 of the ferrite rings 5 changes through the opposite direction through each step of the meander of the code information carrier, since the current direction changes to the neighboring one. „About them the turns of this meander. This 180 ° change in the phase of the measuring signal is calculated in an information processing device (not shown) and is used to judge the movement of a moving object.

Кроме этого, при перемещении короткозамкнутого меандра изменяется количество витков, участвующих в пе994917 4 редаче информации, т.е. изменяется сам уровень выходного сигнала.In addition, when moving the short-circuited meander, the number of turns involved in transmitting information changes, i.e. the output level itself changes.

При полном перекрытии обеих меандров его значение максимально, ₅ а когда в зацеплении участвуют всего по одному, двум виткам меандров, т.е. при максимуме перемещения, величина выходного сигнала имеет минимальное значение. При перемещении 10 короткозамкнутого меандра вдоль носителя кодовой информации этот уровень распределяется по определенному закону, т.е. по значению выходного сигнала можно определить направ 1<; ление перемещения, а при кратковременном отключении питания восстановить приблизительное значение перемещения короткозамкнутого меандра.When both meanders are completely overlapped, its value is maximum, ₅ and when only one, two turns of meanders are involved in the engagement, i.e. at maximum displacement, the value of the output signal has a minimum value. When moving 10 short-circuited meander along the carrier of code information, this level is distributed according to a certain law, i.e. by the value of the output signal it is possible to determine direction 1 <; movement, and in case of short-term power failure restore the approximate value of the movement of the short-circuited meander.

Использование в качестве съема ин формации ферритовых колец с измерительными обмотками исключает наличие перемещающихся проводов, что ведет к повышению точности и надежности ₂₅ устройства, а увеличение количества витков в измерительных обмотках повышает чувствительность датчика пере мещения.The use of ferrite rings with measuring windings as a readout eliminates the presence of moving wires, which leads to an increase in the accuracy and reliability of device ₂₅ , and an increase in the number of turns in the measuring windings increases the sensitivity of the displacement sensor.

Таким образом, благодаря исклю3Q чения подвижных контактов повышается надежность датчика перемещения, причем точное измерение перемещения осуществляется по фазовому признаку, а· восстановление значения перемещения при сбоях в работе дат35 чика осуществляется по амплитудному признаку.Thus, thanks to the exclusion of moving contacts, the reliability of the displacement sensor increases, moreover, the exact measurement of displacement is carried out according to the phase sign, and the restoration of the displacement value in case of malfunctions of the sensor is carried out according to the amplitude sign.

Экономический эффект от исполь'зования изобретения обусловлен отмеченными его техническими преимуществами.The economic effect of the use of the invention is due to its technical advantages.

Claims

1. USSR author's certificate K. CLO 05/20, 1970.

2. USSR author's certificate No. 39700, cl. G 01 D 5/20, 1972 .. 5 (prototype).

L ± J UJ

I +1 1 14-J I I LiJ