Датчик перемещений
Патент 1343240
Авторы
Классы МПК
Датчик перемещений
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является и.шьацение точности датчика нереглещений путем компенсации нелинейности характеристики преобразования. Для этого в корпусе датчика установлены направляющие 14, в которых перемещается второй шток 15 цилиндрической формы, контактирующий с первым штоком 13 датчика торцом, плоскость которого расположена неперпендикулярно к его оси. Этот шток установлен с возможностью вращения вокруг его продольной оси, благодаря чему изменяется положение его торцовой плоскости, с которой контактирует сферический конец первого штока, связанного с подвижной частью датчика . В результате перемещение штока 15 приводит к смещению конца штока 13, скользящего по торцовой плоскости 19 штока 15 в направлении, ортогональном к направлению измеряемых перемещений . Это обуславливает нелинейное преобразование измеряемых перемещений в перемещение поднижно11 части датчика. Величина и знак нелинейности регулируются величингп и знаком наклона торцовой п:тоскости штока 15 к его оси и выбираются соответствующими нелинейности выходной статической харак еристики преобразования датчика, обеспечивая ее компенсацию. 3 ил. с & (Л 16 со со 4 14) 18 5 Фиг.г.
СОЮЗ СО8ЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ - ЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 В 7/20
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А8ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1и /ц
@иг.Г
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1195!79 (21) 4065168/25-28 (22) 05.05.86 (46) 07.10.87. Бюл. Ь" 37 (72) В.Н.Желтиков (53) 621.317.39:5>31.71(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
11 1195179, кл . G 01 В 7/00, 1984. (54) ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Пелью изобретения является и;>вышение точности датчика перемещений путем компенсации нелинейности характеристики преобразования. Для этого в корпусе датчика установлены направляющие 14, в которых перемещается второй шток 15 цилиндрической формы, контактирующий с первым штоком 13 датчика торцом, плоскость которого расположена неперпендикулярно к его оси. Этот шток
„„SU„„1343240 А 2 установлен с возможностью вращения вокруг его продольной оси, благодаря чему изменяется положение его торцоной плоскости, с которой контактирует сферический конец первого штока, связанного с подвижной частью датчика. В результате перемещение штока 15 приводит к смещению конца штока 13, скользящего по торцовой плоскости
19 штока 15 в направлении, ортогональном к направлению измеряемых перемещений. Это обуславливает нелинейное преобразовани измеряемых перемещений в перемещение подвижной части датчика. Вели илна и .>нак нелинейности регулируются величин< и и знаКоМ наклона торцовой плоскости штока !
5 к его оси и выбираются соответствующими нелинейности выходной статической харак- еристики преобразс нания датчика, обеспечивая ее компенсацию.
3 ил.
1 3 < j?! () 1О
l,() !(I PЪ!
}(rl (<;> !1 .
Обес.lit чина—
Р О.>.)! P yr ((} >Х
f1 IH X Х „., (Р><1 . 3
) t>ri > <И 1 I!(») 5 f(»3
», «>
i< >! .. > i <О—
ili Г t 3 (i)! () l!i (l «, )(И М., ! (! < j> t 1 < l h! X < 1 > Р Г> Н;) Х! («>(< Н - «.(с (50
ll >1>>. !
» <(r .! . <1 3 .
Г,(5 1 О
)) <,, „.(>»)
< И . <):i< i!! » (r)P<>fl .! (l T; < т,> в". < ). (! -jt и: rt. <1
l! i)r c ) + (l!«> ttt!i,t (> Г НОГ «> Г; 5(i <,»1; ) Р()
II< > lI 3 > Р)(Т } 1!Tli()H I PX)3}t}C P М . »c! I t)hi Г )>
« < fT i >F3(3 }! < >,".« >1 И!!;-(с >) C и 5= I t От )(Тр>И,. !j>- т:т т)) >Н пе1 аl! t!,i . I ((<»к(и Г P() Ht 1 i- Е,» Q t ГС>13»1 ТИК 13 - Я }3 !Я >. t Я
» (t»?j p piU pc! т)<;. 13 3 ни\ м и. 3 с) )р(т < (I > 1 I(> . )т. (H, М 1! )) 1, (, llL!1 т>10 }f b )(>p p ТС Н Ия 5(}<3(я Е > r. 53:;()Б((:UC!ll! L I О НОО ГИ И )h)(Р- НИH:(Å()t-МЕЩС—
> ««» TI y Г С. Л(1<. <)>»ill< НГ ЛЦИ?1 }((. I! fH t. й(IC;C Ти (ходи< и х lр 3ктс рис тики бра зОН:}—
}t)f <3, I l а,«)и р, 1 Г(р е,ц с т 1 )3:! е и ;);я (}атч!(к,l перемещении, ча О ть ?(а Гчика, в которой с T(я преобра1(звание конт
<(с»ремс щс.ний х в пере.-((щ(i r 1 13 И )3< С< О Й < j c3 (. Т И jl c! 1 (И К а >
}3,1(>(> 3}}т»< ()))Г}3}(вии про )<>р<1 рсмс щ< и) и x = l (х) .
F P.(С!т-(ИК (r(РЕМЕЩГ H!<й С )ИЕР?хит КОР-! (; О(. ИОвании ко Гор(>Г() !акреfl
J), íû Ос!1 ., 1»хо!15(1!(If c )» ry F! (<) ÃèH 13 (> Р(ЦИН1Х ПОПС РС. Ч}!ЫХ С Т()РОН IUHP)fl(P. >I C> Г)аР(3?1)(Lriо(РС}К(М}!<»ГО МЕ5 аии.<МС}.
i!!,)ОлОпннь1е ГТО(зоны 4 зтО! <> мс»хани.)м»1
f1 F3D(}j}!3 > c!! ЬНЬ! ((P C>?i!) <3 bho??l ??(11 ) cj! tft! c 1 ????” ??????:(;i??(3, <??! (! (,>П ); r)J! (т р(>НЕ;;<)-3()
:!П.! )3<,. - 1;}Ct><1«,.»(»iir„>- r(f>t I.((3li . ГО»»Г! I!. 3О C)< r rit r l, " r j;. ) C) .) Г I !ÈР !(>(3 » !l,)l> 3 . П М, 31
;.>(" Ditp r>» l,3 >(, tc i,r < „и<, «» )
jla (м (т, . +«(>i ит пр, .:.",а ! Мt.! (Utc }f Г >. t I!! t -i На Я r))»» < . . > I l) -t l! 3 ка.,(3(<(, (н.1к ° )(н!е .(IО ).,(»т; *,) !м и ч:< ., » Бите< (> ОLHI(l!Il 1, :3 ГО(>! чl!Ои < >(!tfDT— к (> с) - < l (ьпзаюг о(н((3.)}<ис . м» н(<т про
;)ол i г -3: б т, }CT(l в );П, (()}3»т C - =<)D 8 раси .;(О)кс H!! «,! >Ме гр(<чн «3 "F!1 -ã),— 4(!
})И l! (Н< (! I " ) ) > (LIyjj!> t>!t
>1Е:(: ЧЛ > Г>! и<> ЧC 1 р» 1)>C
rl«и Г и;,! c!>f . tI ..!cr (>(>Т< к», (; >,Г(;!!3:lемо-г>(р":1й О(-}< > }- и -y) Е.);:, >ая Г к! <3 ??????. f>(- I< )ЕНД На )1}(t И:)1 f!Pt>,то)))—
i(i i.c t . Ор Л Н ".ii !.,l.!. )Ес)(О I 3!3".(f3ry! > ) С»ХН
:< . 3}!», (»!л(и }тОПРОРОЯ 6 Г TL<. н H к«) }) .т» С С (I ) . ) HI! К.;l Г p >) "1 <Ж!(О< > r<> It r:
» в > л с » r р е <) !!1,. ) r!! !r! »; О Г <(: И (; < r (> 1! < . ; I 1 I i I ! >3 t 1 t > < I Ft > I т) (}— (Уз)ИР }»с(тl> <(C r и )<(У ХНР l. t Ри» вЂ”, )
I ;>ООС ра )r, .1H1!)r <:l! Ti!iV.(1 <,,»Ll,>:l t : П;).
rJ<)PЦИ. ., j i. 1>,>!; > ) (l}(>., >> (r>1 )(r jt())»<
) < 1 (< -r ! :, 5! (r, а ((: >, Ч ill <., « > Г т Е :° «Н rl!.,><» l К l>,I! It«l )c,3 >-?(С»Р< ?3, :<
Гатl> 1 И i)(! 3 )>, i . «>< > Ч М" ;, И l Icl (}!t>1l ° 13 ><),>, (t,l,, t" (<» TI < I !3P!. т! (« » .,>, т.! .,) !j> ) >,< r >)i ll !Ir
«,!« i 1 ), !; < ) (.(> I I> i . 3 »< l 1, i « » я> < ; (: . ) «; К,>3 .- () () > < . . < » l I . : ; . ) т (r 3 ! ) 1 > к t()(I<, (1» (i llj )I I rltl i j (! < 15. >((()>с
1-<, >< . >1 . :
)> l > Tl >l!,>p, а,!,) (: (; c,, )» it» < и:«:,» j<:jl i1i>c 1 (., Ptjh !>() ":t>!, .j < !,:,r,, >! l <)< !!T
l1t. j>l! >! Л UiT!>,d c I;r»>t ((: Р<:.".! IU! >К l
t ()(31 . 23, I.OII-! (3)C- «(ру )
13т<>)>О(О !UT<,)h!ci ) }3!.!Il!) I!Ic !I < ф() !< Е кит(, а 1 рпО}<.)я —, <Ос к . !! c u i <к т«.—
D »:((> ЦС > О IC OHII;3 Н ГОРО Р,! "I Г(l(,1 Р l! I < >. !!)
if! t. llH !lt 1)с ргге}!}}Икт?)!я!) }(О .: c I t) t)(.и. !
3 Г y 1 Е»l 1 Г) > }IMPÞU(c353 1< . p! C К ., }L> ПЯ 1 К "» рао 1(> F! <) К >(i (>> т, 1
Небо)11>щим .3 с) 3 <) ) A!! > >(() 31 <)
"fC)U(LIj) I) (lil I 1, > 3(3(() ) - "И(>Ов:)т T IUÒ<)K 1 ) !
3 . >1(f)(Ä(П с t i(()Ì 3 i .! it " Г Г )>(1 у ЛИp() r!—
КИ,;11 ЧИ?,а I!): f() rr C !! r! I(Ори<,)< tll 1(ii()L— кО ти !() IU! Окс} 1).
), lcl т чик пс р t ìс 11(> f!, Iи (>, l бота pт с!! с
;(У}()(((5(:! О6Ра(зом, т (() }3 НО}(кп}<)т} с» н })и f) c-p), l< - H r >,t >б>(с) !— ) iC !1c UOH!!HUT; T!l!7 1)3<15(< О -»ток прох !(ит ll(> Грс» г
Н(tll (1 (.P)l;f(H! > М1Гlitt! 0(IP!)I>(>Г(»» (), Pcl з т(<ияет< я 3 f!H)!
Il«<Т );lj)()F»r .;<. H !IP! >X >;(>! i,:1 l 1 : ll >» > !)
Г>ок<)l!! (;.1 c l pr !I )М 1 1<с j>X! .t ..(» Г!
}(((. ), (1<»H(!(с-.рf! t i (»е >3.1>3 1) I(pс .
»(> 3 «,"(JHУИ . 3 ° > <Ч rc>! !),)Г>l: Ip! !I!)(1é КО
t)P НС)! () (! ÐP.f(ti«3 > . )(..! T,!(.1<3 < (!—
ll1fH 1 (> 13" О(. t rip(1 (» м Гни р<)ни > ыв» () < Я IС1 t»Þ М:! I i! (. ) (а }ЗC PXIIР—
r(ЧС>(.аllт)Я> 5. !,>) );) О F C 1 }3)<ЯL 1 ГЯ
}< 3;> 3!)I> (3:»f P+ jl <> Г ОО Г н(. 1 (т F»),!<)TJ(c»((c с к (Н(й 1(т li м;!г!!; I и, .1 нейтр (. .! I(, 1 датl . (< < О>» «(, тт )D >«(3» T»1 <>(яие C-. АКЦИИ (l l < >(})3)<ак; >в();>, (О < . T(») 1< и >»< Гр а н— ! lilt > .i, >,)ПН.I }<(,! ?3 .) т,, i(!;. T!r > «-)>«,, >,(Г)lli . 1> ((: >H!(С«
IfH>i 3!»(Fl l i»I>(lH >!!T I! I> I (t I(< r (" (() T l. И
p };:<» (.;:(»<с !Г(c.: с (.I . Г } :(и>1. Ij > !
C F! rr t(t 5;(>t t . !)f<<
Х Ш ((>f, 1 r! r!и»", Г(«} > ...»,,>! (<. jj 153 Пт
PË ) (Е I Hr 1 (.} ), (cPII
i (! > I < i ? t j j r !; (t \ ; . > 1 ., I i ) > r T < f, (1 j> (>
:».;} f < !;> t » < JJ(. rr,> + < !:> )) О (< ° (>(>!.,. > ()!, ()!» . Cc4t l>!! I!i!>T
i < (!: H!, i" . I l>«Ит!: ;IИ r
13() I2 30.<-и:(с ИHoiI, так !i(>ê градиент !(от()ка R 10
13 r р х <(. с) с н Она нl(и !а! низ ollp of3 0!! Fi практически по т()ÿHHH, гичес.ких i>тклон !«й размеров и взаимного рас((оложения деталей 1)ыходная
15 гт lòè÷pгкая характеристика преoCразоIзания да T Еи! а 07 . I!f(IH с тсе(От cTpol o линейной, и )и 1.",: крин(!.3!1;l и зн»<(этой фун кци(1 им< ю7 с. ?13>чайный(характер .
Бвс<дееп(с в к<)нс pvKI!! датчика е3 горо- 20 го штока 15, тот ец кот >рот О располоЖ(и Н<Е>11 e P ПС:НД((К (Я PHО -: Е ГО ОС И (фИГ °
?! и() зволяет гкомпенсировать эту H(—
:инейность, I ак K к перемещ< ние про/
25 зольн(ех с7 орон -) <(араллелограм((а coIlpoRo>KtIBLT(я поворотом его т;о<1, е-( ных сторон 3 ftoKIph c)(OH, вслед,:T вис чего гфер((ч(с кий ко !ец штока 13 ско Ir>з)(т !1; 1 зрцовои плогк< ст!! 19 fill (—
K,l 1 ) !° !(а< р;11) IC lf, .;1 ((>7,(: ° OH;1<7(,HOM 30
И 3()cpf! I FIHH: . В7.31<;;!. ря накзеону т-,р
Ilcl „п .,; 1 3 и !fr .!IHF(p ff< му поперечноC(" < i I<>HffK) ф(. Иi(()()KOГ<)> КOFI!t l !1!Т<)Ка
П Р Г О (. !) ". 3 О Е) 1 H t l, К Э! (Т Р < > !1 <(Р >< С М О Г Р нет) ем«=.!с ния х н
tU I ()F:l 13 по « êO
ЛЕН(ЕЮ OC,(1:ЕС l f. <Я фУ<» К (И(1 т
ОТ ПО«i) i H!(Я ТС>Р штока ;:: при
ПС 3<,1(Е;.1:И Г ):. Г; ет учитывать конкретное влияние параз;t F(FIK параметров монтажа (,индуктивностей и емкостей рассеивания) и обеспечить компенс.ацию Остаточной не— линейности выходной статической ха рактеристики преобразования датчика, которая возникает на практике под влия!1!ем технологических отклонений ой ф >нкиии пр((нимает
Hr-,iHl i-РHr i . пр< и< жут —; и(< (1!<; if >ti. Il размеров деталей и взаимного расположения элементов. Например, непара Ipr(HHoc T) paclrlffpeHF(ot конца средHа1«, > !< )ИУ !t 3 .1(ll IТI>1> I ((в
R Г НЕ! „K (), . И l ., <)1<()11> И 3>1() HP H Ill<) Н I Fii) tttf! 1K н ("Kttf«(х 3. I0 . 3т11 изменсния
r <1! 1< а.(<) 13 Г 1; l 1< lt Ft t«T HЕ I 1, 1с ) атч(!11;t Пня ) 1, tH,ãо,(1((>, .ЗП0 с и )мс ряемк!м п<=ремс (lt(. H)!
1 P P i3 ( II PFf,):!It К<3 tlfiif i(o;!)."(E>
ОJF àêî вследствие влияния техно fo
Ц Н!(Е Х ГЕ) 35 рител1:(о(у напр;(в-етгя нслинейно. Вид
<,х) (ф rr 3) зависит попой плоскости 19 казанном на фиг. . 40
rl i: C K O C 1 1 f ф у НКЦИЯ 11>1 E . ет е)1>!пу ск.!О(: Нни.), а при разя<)роте ш(ок l 5 вгкру(еl рс,:,ОJIHHoH Оси на
1 80 R fill i J K., 1 f. 13 H(p х (Ii <) K 1 3 !HO
IIvHK ир )м.н I фиг. ) . Величина не.(и- 45
ifpин(;с ти фу I:: p ) зов ан(<я перс— мещ(Fr
С)(!I li!;;Prf!!Р,(I!а;,t Ii"(. ЕОГРНММНОТО МЕХаи;. 3,. а «Ги(.. ;1 уг.<(а наклона тopllo 50
1 < и пл:>< к ii f 1!;ITOK<) 15 к его оги.
III>l p ).> (ii <:il,f vl Ji >х п(,«,)poT!1 ((!7 Ока
1 (7T l i l ., i ° l!>: ";" <;l;i);ICJJF>HOIJ
< )
; а, р.,-) 1)н м 90 . Отпо-!!ри,oòoрс)< не!
1 н(.ин ",:. « .1;< I 1", т. (. .Относи— ilF H<> < ti, ii, ?.I(i)< i !);li1!f(i!i )1(Е!!ИЯ тop!I<)Ro!f и о< кос TEI 19 штока 15 к
<1-(оскасти вращения поперечных с-торон
> (!арал3(елограммног(7 механизма.
Таким образом, в предлагаемом дат-;ике в функ(вид преобразования вход:-<о(() перемещения х в выходную ЭДС ннод((тс.я дополнительная функция пре, бра.зов(зния перемещения х в положение х .,„ штока 13, с которым жестко свя)ано положение секций 10 вторичной обмотки относительно магнитной нейтрали 11 датчика. Параметры нелинейности Вводимои ф <нкции x = f(х) регулируются поворотом штока 15 вокруг его оси до такого положения, при котором величина нелинейности функt:«1r преобразования перемещения равна
I«.JfèHåéíoñTè выходной характеристики п,собразования Есх), а знак обратен, (то позволяет линеаризовать эту характер(!стику.
В этом положении шток 15 фиксируетгя во втулке 16 винтом 18. Незначит .<Е,ное изменение крутизны статисти;еской характеристики датчика при такой регулировке компенсируется дополHIITpJ(t,ным поворотом магнитопровода датчика вокруг оси 12.
При известных I,азмерах параллело! раммного механизма, заданном диапаз )и измерений и I!змеренном максим. 1(,но(я з((ачении остаточной нелиней—
«(ости функции Н(,:() для партии датчиков может быть опреде !ен угол наклона торцовой плоскости штока 15, при котором нелинейность функции преобраз<звания перемещения х,3 = Й(х) е!е меньше необходимого д.(я линеаризации выходной характеристики преобразова«(ия датчика. Поворотом штока 15, при котором изменяется угловое положение
erо торцовой плоскости 19, обеспечивается регулировка величины и знака вводимой нелинейности характеристики преобразования перемещения для кажJ(o1о датчика в партии. Такая регулиро«Ка (без разборки датчика) позволя1343240
Подпис ное
Произв.— полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 го :тержня и основания магнитопровода приводит к неплоскостности воздушного зазора, что влечет за собой нспостоянство градиента магнитного потока в этом основании и искажает выходную характеристику преобразования. Несимметричность расположения секций вторичной обмотки относительно магнитной нейтрали датчика приво;. ит к неполной компенсации влияния полей выпучивания, что также вызывает появление нелинейности. Вероятный характср технологических отклонений определяет случайные значения величины остаточной нелинейности эк- емляров датчиков, изготовленных TIQ одним чертежам что ограничивает об) лэ ть их использования и вынуждает снижать класс точности измерительных устройств в целом, особенно предBHHHHM Заказ 4635/4 1 ТиРаж назначенных для многоканальных измерений, Таким образом, изобретение позволяет повысить точность датчика.
Формул а изобретения
Датчик перемещений по авт. св.
Ф 1195179, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем компенсации нелинейности выходной характеристики преобразования, он снабжен установленным в направляющих с возможностью поворота вокруг его продольнои оси вторым штоком цилиндрической формы, ось которого параллельна оси первого штока, а торцовая плоскость, контактирующая с концом первого штока, выполненным сферическим, расположена неперпендикулярно к его оси.