Устройство для измерения угловой скорости и ускорения

Устройство для измерения угловой скорости и ускорения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ t УГЛОВОЙ СКОРОСТИ И УСКОРЕНИЯ,содержащее последовательно установленные в корпусе соосно с валом индуктор датчика скорости и индуктор датчика ускорения, измерительную обмотку, размещенную на индукторе датчика ускорения , закрепленный на валу ротор, состоящий из якоря с обмоткой, расположенного в индуктора дат чика скорости, и электропроводного стакана, расположенного в зазоре индуктора датчика ускорения, отличающееся тем, что, с целью .повышения точности измерения за счет уменьшения величины пульсаций ЭДС датчика ускорения, число полюсов индуктора датчика скорости равно или кратно числу полюсов индуктора датчика ускорения, а индуктор датчика с 3 скорости установлен с возможностью поворота и аксиального смещения от (/) носительно индуктора датчика ускорения . О а 00 00 со:

ÄÄSUÄÄ 1068813

СОКИ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(59 б 01 Р 3 44 6 01 Р 15 11

С

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ния.

/Я

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2922428/18-10 (22) 06.05.80 (46) 23 ° Ol ° 84. Бюл. В 3 (72) В.Д. Завгородний, М.Ф. Ненека, В.И Черников и A.A. Есин (7l) Львовский ордена Ленина политехнически и институт им.Ленинского комсо 7 39.531 77 088.8) свидетельство ,(56) 1 ° Автрское

В 480017 тромеханическо2, Разр аботка электр ускорения. го.датчика ск р ко Ости и

077399. Львов, т ации 71

Львовский политех хнически

1.975 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

УГЛОВОИ СКОРОСТИ И УСКОРЕН ИЯ содержастановленные щее последовательно у в корпу пусе соосно с валом индуктор датчика скорости и индуктор датчика скорения, измерительную обмотку, размещенную на индукторе датчика ускорения, закрепленный на валу ротор, состоящий из якоря с обмоткой, расположенного в зазоре индуктора дате чика скорос рости и электропроводного стакана,.расположенного в зазоре индуктора датчика ускорения, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью по вышения точности измерения за,счет меньшення величины пульсац Ц ийЭС датчика ускорения, числ уменьщ о полюсов индуктора датчика скорости равно или кратно числу полюсов инду ктора датчика ускорения, а индукт р д о атчика

O становлен с возможностью скорости устан м ения отповор ота и аксиального смещ нос ительно индуктора датчи у ка скоре1068813

Изобретение относится к измерительной технике и.может быть использовано при измерении угловых скорос" тей и ускорений.

Известен датчик угловых скоростей и ускорений, содержащий электропро-. водящий ротор, расположенный в зазоре магнитопровода $1).

Указанная конструкция датчика не позволяет одновременно измерять угловую скорость и ускорение, так как . при питании обмоток возбуждения постоянным током датчик работает в режиме измерения ускорения, а при питании обмоток возбуждения переменным током — в режиме измерения скорости, что сужает функциональные возможности датчика.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения угловой скорости и ускорения, содержащее ин, дуктор да 1чика скорости и индуктор датчика ускорения, в зазоре которых вращается ротор, состоящий из якоря датчика скорости и электропроводя- 25 щего тонкостенного стакана датчика ускорения. 21.

Йедостатками указанного устройства являются/увеличение величины пульсаций ЭДС датчика угловых ускорений, вызванных неоднородностью электропроводимости материала стакана в зоне вылета его лобовой части под влиянием магнитных потоков рассеяния датчика скорости и невоэмож- 35 ность компенсировать пульсации ЭДС датчика ускорений без применения дополнительных устройств при нарушении однородности электропроводимости в активной зоне стакана. 40

Для уменьшения влияния магнитных потоков рассеяния индуктора датчика скорости на величину пульсаций ЭДС датчика ускорения необходимо увеличить расстояние между индуктором. датчика скорости и вылетом лобовой части стакана или установить магнитный экран на индукторе датчика скоростиа

Первое обстоятельство приводит к увеличению габаритов датчика, а вто- 50 рое — усложняет его конструкцию и, кроме того, шунтирует не только магнитные потоки расстояния, но и часть основного потока, что приводит к уменьшению выходного сигнала датчи- 55 ка скоростей.

Кроме того, ни увеличением расстояния между индуктором и вылетом ротора, ни применением магнитного экрана невозможно уменьшить пульсации 60

ЭДС датчика усМорений, причиной которых является неоднородность проводи ости ротора в его активной зоне.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет уменьшения величины пульсаций ЗДС датчика ускорения, Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения угловой скорости и ускорения, содержащем последовательно установленные в корпусе соосно валу. индуктор датчика скорости и индуктор датчика ускорения, измерительную обмотку, размещенную на индукторе датчика ускорения, закрепленный на валу ротор, состоящий иэ якоря с обмоткой, расположен- ного в зазоре индуктора датчика скорости, и электропроводного стакана, расположенного в зазоре индуктора датчика ускорения, число полюсов индуктора датчика скорости равно или кратно числу полюсов индуктора датчика ускорения,. а индуктор датчика скорости установлен с возможностью поворота и аксиального смещения отHосительно индуктора датчика ускорения.

На фиг.l изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг.2 — вертикальный ступенчатый разрез A-А на фиг.1.

Устройство для измерения угловой скорости и ускорения содержит индуктор 1 датчика скорости с полюсами 2 и щеточной траьерсой 3, индуктор 4 датчика ускорения с полюсами 5. В зазоре индукторов 1 и 4 расположен ротор 6, состоящий иэ якоря 7 с обмоткой 8 и коллектором 9 датчика ск@рости и электропроводящего тонкостенного немагнитного стакана 10 датчика ускорения. На индукторе 4 находится измерительная обмотка 11 датчика уско1ения.

Индуктор l,датчика скорости и индуктор 4 датчика ускорения установлены в корпусе 12. Индуктор 1 фиксируется в корпусе винтами 13.

При вращении ротора 6 с TlocTQHHной скоростью в обмотке 8 якоря датчика скорости под действием магнитного потока индуктора 1 возникает

ЭДС, пропорциональная скорости вращения. При постоянной скорости вращения выходной сигнал измерительной обмотки 11 датчика ускорения должен быть равным нулю.

При изменении скорости вращения, т.е. при появлении ускорения, в измерительной обмотке ll под действием магнитного потока индуктора 4 возникает сигнал, пропорциональный ускорению.

В обоих случаях вращения ротора

6 — с гостоянной или переменной скоростью — в тонкостенном стакане 10 при нарушении однородности его проводимости по расточке и длине возникает пульсирующая ЭДС, вызванная магнитным потоком индуктора 4 датчика ускорений и магнитными потоками оассеяния индуктора 1 датчика скорос1068813 ти. Пульсация ЭДС стакана 10 вызывает в нем соответствующий пульси.рующий ток, который создает в индукторе 4 датчика ускорений магнитный поток, а последний наводит в измерительной обмотке 11 датчика ускорений

ЭДС, пропорциональную пульсации тока в стакане 10, что создает погреш" ность измерения угловых ускорений.

Так как пульсация ЭДС в сигнальной обмотке 11 обусловлена двумя незави- 10 симыми магнитными потоками (потоком индуктора 4 датчика ускорения и потоком индуктора 1 датчика скорости), действующими в разных зонах стакана

10 (активная зона и вылет лобовой 5 части), то, создав необходимые условия в этих зонах, можно взаимно скомпенсировать влияние неоднородности проводимости на уровень пуль сации ЭДС. Для уменьшения величины пульсаций ЭДС измерительной обмотки

ll датчика ускорения, необходимо уменьшить пульсацию потока ф, создаваемого токами стакана 10.,Цля этого необходимо, чтобы гармонический состав пульсаций ЭДС стакана 10, возникающий при воздействии магнитного потока индуктора 4, был аналогичен гармоническому составу ЭДС, вызванному магнитными потоками рассеивания индуктора 1.

Указанное условие достигается при равенстве или кратности числа полюсов 2 индуктора 1 и числа полюсов индуктора 4. Для фазовой и амплитудной настройки ЭДС индуктор l.дат- З5 чика скорости при постоянной скорости вращения ротора б смещается в угловом и аксиальном направлениях с помошью винтов 13, установленных в корпусе 12. При этом контроль фазы и 4р амплитуды пульсаций ЭДС производится на экране осциллографа путем подключения обмотки 11 к осциллографу.

УГОЛ смещения индуктОра в преде 45 лах которого пульсация ЭДС может быть уменьшена. до минимума., равен полюсному делению датчика ускорений.

После достижения минимального уровня пульсаций ЭДС измерительной обмотки 11 индуктор 1 жестко фиксируется винтами 13.

В связи с тем, что неоднородность разных стаКанов неодинакова как в активной части, так и в зоне вылета, то компенсация пульсаций ЭДС осуществляется в каждом случае индивидуально.

Использование потоков рассеяния. датчика скорости для компенсации пульсаций выходной ЭДС датчика ускорения не влияет на измерительные свойства датчика скорости и датчика ускорения, Фак как, во-первых, магнитный поток рассеяния датчика скорости составляет не более 3-5В от потока датчика ускорения, во-вторых, этот поток действует на длине стакана, который составляет не более 10% от его активной длины, т.е. токи в зоне стакана от действия потоков рассеяния индуктора датчика скорости незначительны по сравнению с токами в его активной части, от потока индуктора датчика ускорения, но уровень пульсаций токов в активной зоне стакана компенсируется созданием соответствующего уровня пульсаций токов B зоне вылета.

Использование предлагаемой конструкции устройства для измерения угловой скорости и ускорения позволяет уменьшить уровень низкочастотных пульсаций выходногО сигнала датчика ускорения. Кроме того, в предлагаемой конструкции расстояние между индукторами датчика скорости и датчика ускорения необходимо не увеличивать, а уменьшать, так как чем ближе индуктор датчика скорости расположен к тонкостенному стакану, тем больше влияние полей рассеяния на Э@С ротора и тем больше эффект компенсации низкочастотных пульсаций в измерительной обмотке датчика ускорения. Уменьшение расстояния между индукторами приводит к уменьшению длины устройства. !

1068813

5 0

Щиг.2

Составитель И. Полунина

Редактор P. Цицика Техред О.Иеце Корректор О. Тигор

Закаэ 11453/38 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по -делам изобретейий И открытий

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

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