Датчик перемещений

Датчик перемещений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий два относительно подвижных элемента , на одном из которых размещена непрерывная обмотка, выполненная в виде щкалы с щагом Т, а на другом - чередующиеся между собой секции двух пространственно смещенных синусной и косинусной обмоток, выполненные в.виде лежащих в одном слое двух проводников с разным направлением токов в них и соединительного проводника, отличающийся тем, что, с целью увеличения полезного сигнала и уменьщения погрещности датчика от влияния высших пространственных гармоник, расстояние S между проводниками каждой секции обмоток выбрано из условия 4--f Ь S - -Ь, где b - щирина проводников, а соединительный проводник каждой секции состоит из двух частей, расположенных в разных слоях.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК з<51> и 01 В 7/00

j4;ÐÙÙ wPАЯ

1

Ц i Щ ) Q 0.

1% ф Цф в 1г ю» с1 . 1с . мьлмтиы

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3374061/25-28 (22) 04.01.82 (46) 23.05.83. Бюл. № 19 (72) Г. И. Алкин, В. Н. Макарцев, В. Л. Ройтер и В. В. Лучинин (53) 621.317:39:531.71 (088.8) (56) 1. Патент США № 3064218, кл. 336 — 129, 1962.

2. Авторское свидетельство СССР № 848985, кл. G 01 В 7/00, 1981 (прототип). (54) (57) ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий два относительно подвижных элемента, на одном из которых размещена непрерывная обмотка, выполненная в виде шкалы с шагом Т, а на другом — череду„„SU„„1019218 A ющиеся между собой секции двух пространственно смещенных синусной и косинусной обмоток, выполненные в виде лежащих в одном слое двух проводников с разным направлением токов в них и соединительного проводника, отличающийся тем, что, с целью увеличения полезного сигнала и уменьшения погрешности датчика от влияния высших пространственных гармоник, расстояние S между проводниками каждой секции обмоток выбрано из условия + b($(-Ь

4 в где b — ширина проводников, а соединительный проводник каждой секции состоит из двух частей, расположенных в разных слоях.

1019218

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в индукционных датчиках перемещений с печатными обмотками, применяемых например, для измерения перемещений подвижных узлов станков, машин и приборов.

Известны датчики перемещений типа индуктосин, содержащие два относительно подвижных элемента, на одном из которых размещена непрерывная обмотка, выполненная в виде шкалы, с шагом Т, а на другом— пространственно смещенные секционированные синусно-косинусные обмотки (1).

Недостатком таких датчиков является погрешность, обусловленная наличием низших гармоник, кратных шагу расположения секций синусной и косинусной обмоток.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является датчик перемещений, содержащий два относительно подвижных элемента, на одном из которых размещена непрерывная обмотка, выполненная в виде шкалы с шагом Т, а на другом — чередующиеся между собой секции двух пространственно смещенных на величину Т/4 синусной и косинусной обмоток, выполненные в виде лежащих в одном слое двух проводников с разным направлением токов в них и соединительного проводника.

В этом датчике каждая секция синусной или косинусной обмоток состоит из двух проводников, расположенных в одном слое перпендикулярно направлению перемещения и соединенных с помощью соединительного проводника, расположенного в том же слое.

Это ограничивает величину возможного расстояния между проводниками секции значением (- — b), где Ь вЂ” ширина прот водника, из-за необходимости размещения секции другой обмотки, смещенной на величину Т/4 (2).

Недостаткми такого датчика являются малый уровень полезного сигнала и неполная компенсация высших гармонических составляющих вследствие указанного ограничения расстояния между двумя ближайшими проводниками с разным направлением токов в каждой секции.

Целью изобретения является увеличение полезного сигнала и уменьшение погрешности датчика от влияния высших пространственных гармоник.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике перемещений, содержащем два относительно подвижных элемента, на одном из которых размещена непрерывная обмотка, выполненная в виде шкалы с шагом Т, а на другом — чередующиеся между собой секции двух пространственно смещенных синусной и косинусной обмоток, выполненные в виде лежащих в одном слое двух проводников с разным направлением токов в них и соединительного проводника, расстояние S между проводниками каждой

30 секции обмоток выбрано из условия + т 4

+b (S — — b, где b — ширина проводников, 2 а соединительный проводник каждой секции состоит из двух частей, расположенных в разных слоях.

На фиг. 1 представлен вариант датчика перемещений в линейном исполнении; на фиг. 2 — фрагмент выполнения соединительных частей обмоток.

Датчик перемещений содержит непрерывную обмотку 1, расположенную на одном из подвижных элементов датчика, а также синусную 2 и косинусную 3 обмотки, расположенные на другом элементе датчика.

Секции непрерывной обмотки 1 расположены с шагом Т, а секции синусной и косинусной обмоток, каждая из которых состоит из двух проводников 4 и 5, соответственно, чередуются между собой и размещены на расстоянии Т/4.

Соединительные проводники, связывающие электрические проводники 4 — 4 или

5 — 5 соответственно, выполнены с помощью двухслойной печати (фиг. 2) и состоят из двух частей), одна из которых, например часть 6 расположена в одном слое, а часть

7 расположена в другом слое.

Аналогично может быть выполнен датчик и в круговом исполнении.

Датчик перемещений работает следующим образом.

К непрерывной обмотке 1 подводится напряжение синусоидальной формы. При взаимном перемещении обмотки 1 относительно синусной 2 и косинусной 3 обмоток в них наводится ЭДС, амплитуда которой пропорциональна величине перемещения.

В датчике перемещений при указанном исполнении синусной 2 и косинусной 3 обмоток взаимная индуктивность М г, обмоток 1 и 2 может быть определена формулой

M ã= Z A„sinn х, C1)

Л I,Ç,5 т

C„sin г sin т sin т плитуда и-й гармоники взаимоиндукции М», г — шаг непрерывной обмотки 1;

a — ширина проводников обмотки 1;

Ъ вЂ” ширина проводников обмоток 2 и 3;

Ь вЂ” расстояние между ближайшими проводниками с разным направлением токов секции;

x — перемещение;

С вЂ” конструктивный коэффициент.

Взаимная индуктивность М, z обмоток 1 и 3 определяется аналогично.

Из формулы (1) следует, что коэффициент sin †"« описывает особенности представленной конструкции. Очевидно, что для устранения высших пространственных гармоник, например 3, 5, 7 и т. д., достаточно. выбрать расстояние S равным —, — —,— и т. д. Так что с учетом ширины проводйиков эта величина определяется пределами 1p(+b<$

1019218

Составитель В. грузинский

Техред И. Верес Корректор О. Билак

Тираж 602 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам Изобретений и открытий !

13035, Мосина, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Н. Джугаи

Заказ 3685 32 гармоники А, за счет указанного коэффициента также имеет большую величину по сравнению с датчиком перемещений, в котором соединительный проводник расположен в одном слое с проводниками секции, так как в нем S = Т/4.

Благодаря указанному выполнению синусной и косинусной обмоток данного датчика внутри каждой секции любой из этих обмоток расположены два проводника, принадлежащие разным секциям другой обмотки с одинаковым направлением токов в

C них, вследствие чего в выходном сигнале отсутствуют субгармонические составляющие по перемещению. Варьируя расстояние между проводниками каждой секции, устраняют различные высшие гармонические составляющие по перемещению при одновременном отсутствии субгар мои ических составляющих.

В результате этого уменьшается погрешность датчика перемещений от влияния высших пространственных гармоник и увеличивается амплитуда полезного сигнала.