Преобразователь линейных перемещений

Преобразователь линейных перемещений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

фово. невй@й

Qn MCAHH

ИЗОБРЕТЕН И

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВДЬСТ

Союз Советских

Социалистмиеских

Республик (6l) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявпено02.03.76 (21) 2334814/2 с присоединением заявки № (23) Приоритет—

Опубликовано 15.04.7ЯБюллетень

Дата опубликования описания 8.

Государатееннвй кеыетет

СССР не делам нзобретеннй и етнрытнй (72) Авторы изобретения

А. И. Вахрамеев и В. С. Минчаков (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ IIEPEMI=(IIEHHA

Изобретение относится к области контроля и регулирования и может быть использовано для преобразования больших, до нескольких десятков метров, линейных перемещений различных объектов в пропорциональное число импульсов. 5

Известны преобразователи линейного перемещения, принцип которых основан на изменении коэффициента трансформации чувствительного элемента под воздействием внешнего магнитного поля (1).

Такие преобразователи имеют постоянный магнит, укрепленный на движущемся объекте, и неподвижный чувствительный элемент, выполненный в виде ферромагнитного кольцевого сердечника с обмотками.

Эти преобразователи обычно выполняют роль путевых или конечных выключателей .и могут быть использованы для контроля положения движущегося объекта в отдельных точках, то-есть разрешающая способность таких преобразователей невысока.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является преобразователь, содержащий подвижную маг нитную систему, состоящую из ряда постоянных магнитов, установленных одноименными полюсами один к apyroMy, и неподвижный чувствительный элемент в виде двух ферритовых кольцевых сердечников с. обмотками )2).

Однако известный преобразователь не . обеспечивает достаточной надежности при больших изменениях зазора между магнитами и чувствительным элементом.

LIemü изобретения — повышение надежности.

Это достигается тем, что в предлагаемом преобразователе магнитная система снабжена вторым рядом идентичных постоянных магнитов, установленных параллельно первому, и между смежными магнитами каждого ряда установлены дополнительные постоянные магниты таким образом, что полюс дополнительного магнита, одноименный с полюсами смежных

Работа преобразователя перемещений основана на изменении напряжения, снимаемого с выходных обмоток чувствительного элемента 2 в зависимости От разности напряженностей магнитного поля

5S основных магнитов, направлен к противоположному полюсу дополнительного магнита второго ряда, чувствительный элемент размещен между рядами магнитов и расстояние между копьцевыми сердечниками чувствительного элемента равно половине расстояния между осями соседних дополнительных магнитов.

На фиг. 1 изображен Описываемый преОбразователь линейных переме|цений, вид сверху; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; .На фиг. 3 — принципиальная электрическая схема преобразователя.

Преобразователь линейных перемещений состоит иэ магнитной системы 1 и чувст -15 вительного элемента 2. Магнитная система

1 состоит иэ двух рядов 3 и 4 постоянных магнитов укреппенных на основании параллельно один другому. В каждом ряду

3 и 4 между основными магнитами 5, ко-2© торые установлены одноименными полюсами один к другому, располагаются. дополнительные магниты 6. Оси nomocos аопопнитепьных магнитов расположены в плоскостях, перпендикулярных направлению движения, причем полюса дополнительных магнитов одного ряда, одноименные с полюсами смежных основных магнитов, располагаются навстречу противоположным полюсам дополнительных магнитов другого ряда. Чувствительный элемент состоит иэ двух одинаковых кольцевых ферритовых . сердечников 7 с первичными 8 и вторичными 9 обмотками на каждом иэ них.

Первичные обмотки 8 соединены последовательно синфаэнО и питаются От истОчни

K& переменного ипи импульсного тока с частотой f . Вторичные обмотки 9 соединены последовательно противофазно и

40 подключены ко входу нуль-органа 10.

Ферритовые сердечники установлены на расстоянии один от другого, равном половине расстояния между осями полюсов соседних дополнительных магнитов, а

45 плоскости сердечников перпендикулярны направлению движения контролируемого объекта. Магнитная система укреплена на объекте, перемещение которого требуется контролировать. Чувствительный

50 элемент укрепляется неподвижно относительно перемещаемого объекта и находится в зазоре д магнитной системы. в точках установки ферритовых сердечников 7. При отсутствии внешнего магнитного поля напряжения, снимаемь|е со вторичных обмоток чувствитепьногo элемента

2, равны по амплитуде, но сдвинуты ио о фазе на 180 . Поэтому суммарное выходное напряжение равно нулю. 11ри наличии равномерного внешнего магнитного иопя оба сердечника 7 нахопятся в состоянии одинакового подмагничивания или насыще« ния, а поэтому суммарное выходное н»иряжение также равно нулю. При этом на выходе нуль-органа 10 имеется единичный сигнал.. Если ферритовые сердечники 7 находятся в точках с разными напряженностями магнитного поля, то напряжения, снимаемые с выходных обмоток, не равны, и на вход нуль-органа 10 подается разность этих напряжений. Поэтому на выходе нуль-органа появляется нулевой сигнал.

Г!ри перемещении магнитной системы относительно чувствительного элемента 2 напряженности магнитного поля, создаваемого магнитной системой в точках установки ферромагнитных сердечников 7, меняются . по одинаковому периодическому закону, но в противофазе. Поэтому в те моменты, когда сердечники 7 находятся в точках с Одинаковой напряженностью магнитного попа, на выходе нупь-органа появляется единичный сигнал, который исчезает, как топько эти напряженности не будут равны между собой. Число таких импульсов пропорционально величине перемещения, а частота этих импульсов пропорциональна скорости движения магнитной системы, причем

= — (ги-a), ч

2 6 где 3 - скорость перемещения магнитной системы;

C — длина магнитной системы;

И - число дополнительных магнитов

ОДНОГО РЯД&, Максимальная частота срабатывания нуль-органа выбирается меньше, чем питающая частота f, но больше, чем частота f . Поэтому нуль-орган Одновременно выполняет роль детектора и фильтра для частоты f<.

Йпя контроля линейных перемещений, больших чем длина магнитной системы, вдоль пути движения Объекта устанавливают несколько чувствительных элементов таким образом, чтобы при перемещении объекта чувствительные элементы поочередно поиапали в рабочий зазор Д маг657235 нитной системы. Расстояние между центрами чувствительных элементов равно

e= :Р. — ) с4

1 О где ol — ширина вспомогательного магнита. у

Первичные обмотки всех чувствительных элементов зайитываются от общего источника тока с частотой f а выходы всех нуль-органов соединены со входами погического элемента 1.1, выполняющего 10 функцию И . Тогда с выхода элемента

11 будем получать информацию о перемещении объекта на расстояние L, причем:

L--e в И э где Ц -число установленных чувствительных элементов.

Выполнение магнитной системы 1 -преобразователя перемещений в виде двух рядов 3 и 4 постоянных магнитов с основными 5 и дополнительными 6 магнита- ми пЬзволяет сконцентрировать магнитное поле, так что величина напряженности магнитного поля в зазоре между полюсами дополнительных магнитов в 10-12 раз больше, чем напряженность в зазоре между MBFHHTBMH, Оси полюсов KQTopblx н& правпены вдоль направления движения.

Кроме того, изменение напряженности маг нитного поля в зазоре при перемещении от полюса дополнительного магнита одного ряда к полюсу дополнительного магнита другого ряда незначительное. Поэтому, при поперечных колебаниях магнитной системы относительно чувствительного элемента, выходной сигнал последнего будет изменяться незначите льна.

Предлагаемый преобразователь линейного перемещения позволяет по сравнению

40 с известными аналогичными устройствами обеспечить более высокую надежность в работе, поскольку выходной сигнал не зависит от колебаний чувствительного элемента в рабочем зазоре магнитной системы, и обеспечить больший рабочий зазор. формула изобретения

Преобразователь линейных перемещений, содержащий подвижную магнитную систему, состоящую из ряда постоянных магнитов, установленных одноименными полюсами один к друГому, и неподвижный чувствительный элемент в виде двух ферритовых кольцевых сердечников с обмотками, о тп и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности, магнитная система снабжена вторым рядом идентичных постоянных магнитов, установленных параллельно первому, и между смежными магнитами каждого ряда установлены дополнительные постоянные магниты таким образом, что полюс дополнительного магнита, одноименный с полюсами смежных основных магнитов, направлен к протицопопожному полюсу дополнительного магнита второго ряда, чувствительный элемент., размещен между рядами магнитов и расстояние между 3сольцевыми сердечниками чувствительного элемента равно половине расстояния между осями соседних дополнительных магнитов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Агейкин 9. И. и др. Патчики конт» роля и регулирования", М., изд-во Машиностроение 1965 с. 199-200.

2. Авторское свидетельство СССР

%317091, кл. G 08 С 9/04. 02. 10.69.

«J

Составитель A. Елагин

Редактор Л. Ьатанова Техред С. Мигай Корректор 1 ° . ()анд

Заказ 1776/37 Тираж 865 Подписное

ЫНИИГ1И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал П11И 11атепт, г. Ужгород, ул. 11pi «ктп »i,