Преобразователь электрических сигналов в перемещение

Преобразователь электрических сигналов в перемещение

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскии

Социалистических

Республик (ti>750537 (61) Дополнительное к авт. свид-ву

К„з

С 08 С 11/00

G 01 D 5/12 (53) УДК 621. 3 (088. 8) (22) Заявлено 030578 (21) 2615625/18-24 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 230780. Бюллетень ¹ 27

Дата опубликования описания 230780 (72) Авторы изобретения

Н.А ° Ахраров и A.N. Пугин

Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

СИГНАЛОВ В ПЕРЕМЕ!ЦЕНИЕ

Изобретение относится к элементам автоматики и может быть использовано для преобразования электрическнх сигналов в перемещение, в частности, в системах автоматического регулиро- 5 вания температуры, в сушильных и термопечах, в литейном производстве, и в других системахгде требуется производить регулирование, изменение, переключение механических параметров 10 (положения подвижных частей механизмов, регуляторов, переключателей) в зависимости от величины электрических сигналов, например различных датчиков (термодатчиков, датников 15 уровня, давления и т.д.).

Известен преобразов атель, содержащий подвижный и неподвижный магнитопровод, неподвижную и подвижную 20 части обмотки, причем подвижная часть выполнена на магнитопроводе в виде цилиндрической оси с компенсирующей обмоткой, а неподвижная часть выполнена на магнитопроводе прямоуголь- 25 ной формы со средним стержнем, а также обмотки возбуждения и элементы Холла (1).

Недостатком укаэанного устройства является его низкан надежность. 30

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является преобразователь, содеРжащий элементы Холла и компенсационный элемейт, причем компенсационный элемент выполнен на магнитопроводе броневого типа, все стержни которого имеют воздушный зазор, а средний стержень дополнительный расширенный воздушный зазор с расположенным в нем подвижным короткозамкнутым экраном, кроме того элемент Холла преобразуемого тока расположен в воздушном зазоре среднего стержня, а два элемента

Холла компенсационного тока, токовые электроды которых соединены последовательно-согласно, а потенциальные — последовательно-встречно между собой и последовательно с потенциальными электродами элемента

Холла среднего стержня — на боковых стержнях магнитопровода (21, Известный преобразователь обладает низкой надежностью и сложной конструкцией.

Цель изобретения — упрощение конструкции и .увеличение надежности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что преобразователь электрических

7)0537

На фиг. 1 представлена конструкция преобразователя электрических сигналов в перемещение; на фиг. 2 — схема соединений элементов Холла.

Устройство содержит магнитопро- 40 вод 1, выполненный в виде полого цилиндра, ферромагнитный стержень 2, концы которого закреплены ферромагнитными дисками 3 в торцах магнитопРовода 1< двухсекционная обмотка 4

4 возбуждения, рабочие и компенсирующие 6 элементы Холла, подвижная короткозамкнутая экранирующая шайба 7, связанная через прорезь 8 с управляемым двигателем (на фиг. 1 не показан), питающий вход 9 преобразователя, сигнальнь)е входы 10 и 11, управляющий выход 12 преобразователя. °

50 преобразователь работает следующим образом., При подключении питания обмотка возбуждения создает в магнитопроводе два встречно направленных магнитных потока Фд и Ф„, разделяемых под- Щ вижной шайбой 7. При прохождении магнитных потоков через компенсирующие элементы 6 Холла на их потенциальных выводах появляются сигналы. Элемен.ты 6 Холла соединены последовательсигналов в перемещение, содержащий магнитопровод, двухсекционную обмотку возбуждения, элементы Холла и подвижную короткозамкнутую экранирующую шайбу, содержит ферромагнитный стержень, концы котоРого закреплены ферромагнитными дисками в торцах магнитопровода, который выполнен в виде полого цилиндра с прорезью вдоль образующей, внутри цилиндра коаксиально с ферромагнитным стержнем расположена подвижная короткозамкнутая экранирующая шайба, а секции обмотки возбуждения, соединенные последовательно-встречно и связанные с питакщим входом преобразователя, расположены на концах ферромагнитного стержня, которые выполнены с поперечными зазорами, в каждом из которых расположены рабочий и компенсирующий элементы Холла, токовые выводы рабочих, а также то- 20 ковые выводы компенсирующих элементов Холла соединены последовательно-согласно и связаны с соответствующими сигнальными входами преобразователя, потенциальные выводы рабо- 21 чих элементов Холла включены последовательно-согласно, а потенциальные выводы компенсационных — последовательно-встречно, причем потенциальные выводы рабочих и компенсирующих элементов Холла соединены в дифференциальную цепь, выводы которой являются управляющим выходом преобразователя. но-встречно и сигналы от правого и левого элементов вычитаются

f 1 к К ксрп -K% V — К3 (ф -ср )

"5 к л5 к5 и л см см см (1) где Е к напряжение компенсации; постоянная Холла;

- сечение магнитопровода

1 на пути магнитного потока;

7к компенсационный ток;

Ф„ и Ф„ — магнитные потоки соответственно справа и слева от подвижной экранирующей шайбы 7, создаваемые встречно включенными секциями обмотки возбуждения 4.

Фп = Jb Wbg (Хм — Хз) (2)

Фh = Jbwbg (X „+ Х ) (3) где J — ток в обмотке возбуждеb ния 4;

W — число витков в секции обЬ мотки возбуждения 4;

g — удельная магнитная проводимость;

XM — максимальная координата перемещения подвижной шайбы

7 из среднего — нулевого положения;

Х вЂ” текущая координата подвижной шайбы 7.

Подставляя (2) и (3) в (1) получим после преобразования:

Е„=2КЗ,:) „аЬД Х э—

К Ь Ъ Э5см (4)

При неравенстве потоков Ф„и Фя на выходе элементов 6 Холла появляется сигнал. Он подаетоя на обмотку управляемого двигателя (на фиг. 1 не показан), который перемещает подвижную шайбу 7 до положения, при котором

Ф = Ф и сигнал на выходе будет равен нулю. Перераспределение магнитных потоков происходит за счет изменения длины пути магнитных потоков по магнитопроводу 1 при перемещении подвижной шайбы 7. В рассматриваемой конструкции равенство Ф = Ф достигается при среднем положении шайбы 7.

При появлении на токовых выводах рабочих элементов 5 Холла преобразуемого сигнала с их потенциальных выводов, соединенных последовательно согласно, снимается ЭДС Холла

К см

E =К3„с +К „сря KD„(cp„+c9„), 1 1 ся см бсм (5) где J - преобразуемый ток.

При преобразовании постоянного тока обмотка 4 возбуждения подключается к переменному току. а компенсационный ток — постоянный. При .пре 750537 (7) ьЕ Е -Е =О

К х или

К Э х "М (8)

25 (9) откуда. к Х х„ ооразов анни.переменного тока обмотка

4 возбуждения подключается к постоянному току, а компенсационный токпеременный.

Подставляя значения Ф„ и Фд из уравнений (2) и (3) в (5) получим к х )Ь®ЬЙ "ч ; см (6)

Этот сигнал поступает на управляющий выход преобразователя, связанный с двигателем, который изменяет положение подвижной шайбы 7. Происходит перераспределение магнитных потоков и на выходных потенциальных выводах компенсирующих элементов 6

Холла появляемся сигнал, пропорциональный координате подвижной шайбы 7. Этот сигнал вычитается из Е„, двигатель перемещает шайбу 7 до тех пор, пока E не будет равен Е„; из (4) и (6) получим 20

Из (9) видно, что каждому значению преобразуемого тока J„cooòâåòñòâóåò 30 положение подвижной- шайбы 7 °

Благодаря новой совокупности конструктивных признаков разработанный преобразователь электрических сигналов в перемещение характеризует- 35 ся простотой и технологичностью конструкции, обладает высокой точностью эа счет экранирования внешних полей, а также за счет дифференциальности схемы, когда все внешние воздействия 40 взаимокомпенсируются. Отсутствие электрических контактов, незакрепленных токопроводящих проводов, а также защищенность обмоток, элементов 5 и

6 Холла И подвижной шайбы 7 внешним 4S магнитопроводом 1 обеспечивают преобразователю высокую надежность и большой ресурс в работе. Цилиндрический замкнутый магнитопровод 1 обладает малыми полями рассеивания,что позволяет поднять чувствительность прибора и существенно понизить порог чувствительности, Формула изобретения

Преобразователь электрических сигналов в перемещение, содержащий магнитопровод, двухсекционную обмотку возбуждения, элементы Холла и подвижную короткозамкнутую экранирующую шайбу, о т л и ч а ющ .и и с я тем, что, с целью упрощения конструкции и увеличения надежности преобразователя, он содержит ферромагнитный стержень, концы которого закреплены ферромагнитными дисками в торцах магнитопровода, который выполнен в виде полого цилиндра с прорезью вдоль образующей, внутри которого коаксиально с ферромагнитным стержнем расположена подвижная короткозамкнутая экранирующая шайба, а секции обмотки возбуждения, соединенные последовательно-встречно и связанные с питающим входом преобразователя, расположены на концах ферромагнитного стержня, которые выполнены с поперечными зазорами, в каждом иэ которых расположены рабочий и компенсирующий элементы

Холла, токовые выводы рабочих, а также токовые выводы ксмпенсирующих элементов Холла . соединены последовательно-согласно и связаны с соответствующими сигнальными входами преобразователя, потенциальные выводы рабочих элементов Холла включены последовательно-согласно, а потенциальные выводы компенсационных — последовательно-встречно, причем потенциальные выводы рабочих и компенсирующих элементов Холла соединены в дифференциальную цепь, выводы которой являются управляющим выходом преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 474751, кл. G 01 R 17/00, 1972 °

2. Авторское свидетельство СССР

У 426196, кл. G 01 R 17/00, 1971, 750537

Составитель Ю. Козлов

Редактор Т. Киселева Техред М.Кузьма

Корректор .М. Демчик

Заказ 4472/20 Тираж 682

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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