Соленоидный бесконтактный датчик контроля положения и перемещения протяженного тела с магнитными неоднородностями

Соленоидный бесконтактный датчик контроля положения и перемещения протяженного тела с магнитными неоднородностями

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЛЕНОИДНЫЙ БЕСКОНТАКТНЫЙ ДАТЧИК КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ И ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПРОТЯЖЕННОГО ТЕЛА С МАГНИТНЫМИ НЕОДНОРОДНОСТЯМИ по авт. св. 9 903776, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости датчика, в него введены два регулируемых фазовращателя и два фазовых детектора, причем выходы первого и второго уэкополосных фильтров соединены соответственно с сигнальными входами первого и второго фазовых детекторов, опорные вхйды которых через соответствующие первый и второй регулируемые фазовращатели подключены к общей точке балансирующих потенциометров. (Л 4 00 4 to

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЯИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЯИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 903776 (21), 3443530/18-10 (22) 26.03.82 (46) 15.10.83. Бюл. 9 38 (72) A.B. Дорошков и А.М. Бестужев (71) Сумский филиал Харьковского ордена Ленина политехнического института им. В.И. Ленина (53) 621.317.39:531.7(088.8) ,(56) 1 ° Авторское свидетельство СССР

Р 903776, кл. G 01 P 3/52, 07.05.80 (прототип). (54)(57) СОЛЕНОИДНЫИ БЕСКОНТАКТНЫЙ

ДАТЧИК КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ И ПЕРЕМЕ„„SU„„1048412 д

3(5Д) G 01 Р 3/52; G Ol P 3/48

ЩЕНИЯ ПРОТЯЖЕННОГО ТЕЛА С МАГНИТНЬ МИ НЕОДНОРОДНОСТЯМИ по авт. св.

М 903776, отличающийся тем, что, с целью повышения помехо. устойчивости датчика, в него введены два регулируемых фазовращателя и два фазовых детектора, причем выходы первого и второго узкополосных фильтров соединены соответственно с сигнальными входами первого и второго фазовых детекторов, опорные входы которых через соответствующие первый и второй регулируемые фазовращатели подключены к общей точке балансирующих потенциометров.

1048412

Изобретение относится к устройствам автоматического контроля и регулирования, используемым при бесконтактном контроле положения и перемещения протяженных тел с магнитными метками, например при контроле 5 геофизических сейсмокос в процессе их постановки и выборки.

По основному авт. св. У 903776 известен соленоидный бесконтактный датчик контроля положения и переме- )Q щения протяженного тела с магнитными неоднородностями, содержащий цилиндрический каркас с подключенной к генератору синусоидальных колебаний обмоткой возбуждения, две последовательно включенные сигнальные обмотки, расположенные по обе стороны от обмотки возбуждения, выходы которых соединены через последовательно включенные первый и второй балансирующие потенциометры, ферромагнитный экран, две RC. — öeïî÷êè, компенсационную обмотку, расположенную совместно с возбуждающей, и два узкополосных фильтра, входы которых подключены к подвижным контактам балансирующих потенциометров, при этом один вывод компенсационной обмотки соединен с общей шиной, а второй с общей точкой балансирующих потенциометров, Rt--цепочки включены меж в . ЗО ду выводами сигнальных обмоток и входами узкополосных фильтров, а ферромагнитный экран выполнен в виде трех раздельных тороидальных корпусов, охватывающих соответствующие 35 обмотки (1 ).

Однако известный датчик обладает недостаточной помехоустойчивостью.

Прохождение через него электропроводящих деталей (тел), особенно цилин- 4() дрических, вызывает на его выходах появление подобных информационным сигналам помех, которые вызывают неустранимые сбои в работе всей системы контроля в целом, что недопустимо. физическая природа возникновения-помех обусловлена уменьшением коэффициента связи между возбуждающей и сигнальной обмотками вследствие возникновения наведенных токов в электропроводящих деталях, проходящих через датчик.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости датчика. указанная цель достигается тем, что в соленоидный бесконтактный датчик контроля положения и перемещения протяженного тела введены два регулируемых фазовращателя и два фазовых детектора, причем выходы первого и второго узкополосных фильтров соеди- бО иены соответственно с сигнальными входами первого и второго фазовых детекторов, опорные входы которых через соответствующие первый и второй регулируемые фазовращатели под» ключены к общей тонне балансирующих потенциометров.

Па фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Датчик состоит из цилиндрического каркаса 1 с возбуждающей обмоткой 2, подключенной к генератору 3 синусоидальных колебаний, двух сигнальных обмоток 4 и 5, включенных последова;тельно, выводы которых подсоединены непосредственно к крайним выводам последовательно включенных балансирующих потенциометров 6 и 7, а через

Рс цепочки 8 и 9 к их центральным контактам и входам узкополосных фильтров 10 и 11, двух фазовых детекторов 12 и 13, сигнальные входы которых порознь присоединены к выходам узкополосных фильтров, а опорные — через регулируемые фазовращатели 14 и 15 к общей точке балансирующих потенциометров и к одному из выводов компенсационной обмотки )6, намотанной поверх возбуждающей, второй вывод которой соединен с общей шиной узкополосных фильтров, и трех ферромагнитных тороидальных корпусов

17-19, охватывающих соответствующие обмотки.

Работает соленоидный бесконтактный датчик контроля положения и пе-. ремещения -протяженного тела с магнитными неоднородностями следующим образом.

Электрический сигнал генератора

3 синусоидальных колебаний подается на возбуждающую обмотку 2, вокруг которой возникает переменное электромагнитное поле, приводящее к возникновению ЭДС в компенсационной 16 и в сигнальных 4 и 5 обмотках. При отсутствии внутри датчика магнитного либо электропроводящего тела поле сосредоточено во внутреннем пространстве тороидальных корпусов 17-19 ферромагнитного экрана, поэтому коэффициенты связи между возбуждающей и сигнальными обмотками малы. Малы и величины ЭДС сигнальных обмоток.

В присутствии магнитной либо электропроводящей неоднородности конфигурация электромагнитного поля резко меняется. Коэффициенты связи резко возрастают при магнитном и уменьшаются при электропроводящем характере неоднородности. Пропорционально изменениям коэффициентов связи происходит и изменение ЭДС сигнальных обмоток. В то же время величина ЭДС компенсационной обмотки при введении неоднородности. пракТически остается неизменной (за счет расположения ее и возбуждающей в едином тороидальном корпусе 18) и равной

ЭДС сигнальных обмоток при отсутствии неоднородности внутри датчика.

1048412

Поскольку компенсационная обмотка и каждая из сигнальных включены в смежные плечи мостовых схем (другие плечи мостовых схем — это части балансирующих потенциометров б и 7 и цепочки 8 и 9 соответственно), а узкополосные фильтры 10 и 11 настроены на частоту основной гармоники и включены в диагонали этих мостовых схем, то напряжение на сигнальных выходах фазовых детекторов 12 и 13 минимально и равно остаточному. Ми-. нимизация остаточного напряжения достигается компенсацией фазовых разбросов путем регулировки -постоянных времени R5-цепочек ° Минимально в этот15 момент и напряжение на обоих выходах детекторов датчика, так как оно пропорционально произведению амплитуд и синусу разности фаз входных сигналов. При введении в датчик не- gp однородности баланс мостовых схем нарушается и на выходах датчика появляются сигналы, причем полярность сигналов в силу противофазного отличия напряжения в диагоналях обеих мостовых схем при введении неоднородностей магнитного и электропроводящего типов получается различной.

В динамическом режиме датчик работает следующим образом.

Когда контролируемое тело движется слева направо, то с вхождением магнитной метки сначала нарастает сигнал на 1-м выходе датчика (Фиг.1 и 2 ). Нарастание идет до тех пор, пока правая грань метки не достигнет правой стороны ферромагнитного тороидального корпуса 18. Далее идет формирование вершины импульса. до тех пор, пока левая грань метки не достигнет левой стороны ферромагнитно- 40

ro тороидального копуса 17. После этого амплитуда выходного сигнала уменьшается и, когда левая грань метки выходит за пределы зазора ферромагнитного тороидального корпуса 45

17, становится равной нулю. Аналогичным образом происходит формирование импульса на 2-м выходе датчика(фиг.1 и 2 ), причем его передний фронт соответствует вхождению правой грани 5p магнитной метки в ферромагнитный тороидальный корпус 19, а задний моменту выхода левой грани метки из ферромагнитного тороидального корпуса 18. Поскольку расстояние между ферромагнитными тороидальными корпусами с сигнальными обмотками выбирается не более длины магнитной метки,. то импульс на 2-м выходе возникает в момент формирования вершины импульса на 1-м выходе датчика, а эаканчивается в тот момент. времени, когда импульс на 1-м выходе уже отсутствует.

Когда контролируемое тело движется справа налево, то в результате прохождения каждой из магнитных меток через датчик также возникает по одному импульсу на обоих выходах.

Однако в этом случае первыми появляются импульсы на 2-м выходе датчика (фиг. 2 ь, i), а затем с запаздыванием на время прохождения левой грани метки расстояния .между тороидальными корпусами 18 и 17 импульсы на

1-м выходе датчика. И в этом случае, пока метка находится внутри всех трех корпусов 17-19, идет формирование вершин импульсов.

Процессы, происходящие при прохождении через датчик электропрово;дящих деталей, аналогичны описанным лишь с тем отличием, что выходные импульсы в силу уменьшения коэффициентов связи между обмотками имеют отрицательную полярность. Для максимизации амплитуды импульсов генерируемых датчиков при прохождении магнитных меток (соответственно минимизации амплитуд импульсов генерируемых при прохождении электропроводящих деталей) служат регулируемые фазовращатели 14 и 15, обеспечивающие фазировку.сигналов на выходах фазовых детекторов.

При работе предложенного устройства обеспечивается на выходах устройства разнополярность информационных сигналов и помех, возникающих при прохождении через датчик электропроводящих деталей, и тем самым повышение его помехоустойчивости, а следовательно,.надежности работы всей системы контроля положения и перемещения протяженных тел в целом.

1048412

М02нитНМ ЯР пкУ

Составитель М. Хаустов

Техред. Ж» Кастелевич Корректор A Повх

Редактор К. Волощук

Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 7924/51 филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4