Преобразователь перемещений в электрический сигнал

Преобразователь перемещений в электрический сигнал

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(ii) j52I42

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.01.78 (21) 2576941, 18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.07.80. Бюллетень ¹ 28 (45) Дата опубликовашгя описания 30.07.80 (51) М. Кл.з

G 01D 5 20

Государственный комитет (53) УДК 681.34 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

А. И. Никонов (71) Заявитель

Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени авиационный институт им. акад. С. П. Королева (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛ

Изобретение относится к устройствам автоматического контроля перемещений, а именно к преобразователям перемещений и электрический сигнал.

Известен преобразователь линейных перемещений, содержащий П-образный магнитопровод, на основании которого расположена обмотка возбуждения, а на одном из стержней — распределенная измерительная обмотка, между стержнями П-образного магнитопровода расположен подвпжнып элемент (IJ

Недостаток этого преобразователя состоит в сравнительно низкой точности преобразования перемещений.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является преобразователь перемещений, содержащий ферром апштное основ ание, м агнпто провод, выполненный в виде параллельных стержней, разделенных зазором, в котором перемещается зубчатая подвижная часть. На основании магнитопровода размещена обмотка возбуждения, а на внутренней поверхности одного из стержней — рабочая обмотка (2).

Недостатками известного преобразователя являются следующие.

Во-первых, это значительные поперечные габариты, определяемые высотой двух Зо стержней и рабочего зазора, причем увеличение рабочего зазора снижает нераьномерность распределения магнитного потока вдоль стержня, т. е. требования снижения поперечных габаритов и повышение качества преобразования взаимно противоречивы.

Сюда же относится повышение продольных габаритов за счет наличия основания магнптопровода с обмоткой возбуждения.

Бо-вторых, неизбежные для обмотки возбуждения потоки рассеяния наводят при приближении к ней подвижного элемента дополнительную ЭДС, что смещает положения максимальных и минимальных значений выходных сигналов. Это снижает точность преобразования.

В-третьих, диапазон контроля известного преобразователя ограничен: по мере удаления подвижного элемента от основания происходит уменьшение общего магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения (ввпду уменьшения общего магнитного сопротивления преобразователя). Это приводит к уменьшеншо максимальных значений выходных сигналов, понижению отношения сигнал-помеха и, следовательно, ограничению диапазона контроля по достижении минимально заданного отношения сигнал-помеха. Вышеуказанное влияние обмотки возбуждения на смещение уровней выходных

752142 сигналов также снижает отношение сигналпомеха и диапазон контроля.

В-четвертых, при нерабочих смещениях подвижной части в сторону обмотки возбуждения, например при внешних ударных воздействиях, происходит повреждение обмотки возбуждения и выход преобразователя из строя.

В-пятых, внешнее электромагнитное поле, воздействуя на преобразователь в направлении, перпендикулярном плоскостям витков обмотки возбуждения, наводит в ней паразитную ЭДС, трансформируемую далее в рабочую обмотку. Это изменяет расчетный режим работы преобразователя, смещает уровни выходного сигнала, что также снижает фактическое отношение сигнал-помеха.

Цель изобретения состоит в повышении точности и расширении диапазона преобра- ® зователя перемещений.

Поставленная цель достигается за счет того, что в ферромагнитном основании преобразователя перемещений в электрический сигнал выполнены пазы, в которых расположены витки измерительной обмотки перпендикулярно направлению перемещения подвижного элемента.

На фиг. 1 изображен предлагаемый преобразователь, продольный разрез; на фпг.

2 — то же, поперечный разрез; на фиг. 3— разрез А — А на фиг. 2.

Он содержит ферромагнитное основание

1, в пазах которого расположены пластины

2. На них нанесены рабочие витки измери- 35 тельной обмотки 3. Пластины 2 объединены перемычкой 4, на которой выполнены выводы обмотки 3. Преобразователь может содержать не одно, а несколько звеньев с соответствующими измерительными обмот- 4о ками. Основание 1 соединено с обоймой 5, по которой перемещается подвижный элемент 6. В его пазах укреплены экранные вставки 7. Для определенности число пластин 2 показано равным пяти, а число экранных вставок 7 равно четырем.

Преобразователь работает следующим образом.

При перемещениях подвижного элемента

6 вдоль торцов пластин 2 происходят поочередные разрывы линий магнитных потоков, создаваемых рабочими витками измерительной обмотки 3 (при запитке ее выво-. дов переменным потоком) и распространяющихся как в участках тела основания 1, примыкающих к пластинам 2, так и в воздушных примыкающих участках. В результате соответствующим образом изменяется индуктивность обмотки 3, образуя периодические перепады индуктивности, которые 60 дискретизируются аналого-цифровым преобразователем, либо указанные перепады поступают непосредственно на счетное устройство.

Поперечные габариты устройства определяются высотой основания и подвижной части. Общее снижение поперечных габаритов для практических конструкций оценивается не менее, чем в 1,5 — 2 раза. Устранение неравномерности распределения магнитного потока дает возможность повысить отношение сигнал-помеха для 8 — 10-разрядных преобразователей не менее, чем на несколько десятков процентов. В преобразователе стабилизированы уровни и форма выходных сигналов. Таким образом устранен разброс уровней выходных сигналов, соответствующих определенным положениям подвижной части, достигающий, например, в случае простейшей дискретизации периода выходной функции значений порядка 10 /ц от шага квантования. Поскольку неравномерность распределения магнитного потока вдоль координаты перемещений устранена, увеличение диапазона контроля без учета других негативных факторов может производиться в неограниченное число раз, т. е. диапазон контроля не зависит от величин воздушных зазоров, сечений стержней, от материала стержня. Наконец, при внешних ударных воздействиях на предложенный преобразователь, поскольку рабочая обмотка защищена телом жесткого основания, выхода устройства из строя не происходит.

Экономический эффект от использования предложенного технического решения обусловлен указанными выше его техническими преимуществами.

Ф ор мул а изобретения

Преобразователь перемещений в электрический сигнал, содержащий ферромагнитное основание с измерительной обмоткой и подвижный элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и и расширения диапазона преобразователя, в ферромагнитном основании выполнены пазы, в которых расположены витки измерительной обмотки перпендикулярно направлению перемещения подвижного элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Зарипов М. Ф. Преобразователи с распределенными параметрами. «Энергия», 1969, с. б.

2. Авторское свидетельство СССР

К 330342, кл. G 01D 5/20, 1970 (прототип).

752142

Фиг. 8

Редактор Т. Горячева

Заказ 1213/17 Изд. № 376 . Тираж 810 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изббретений н открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель И. Назаркина

Техред А. Камышникова у К 7

Корректоры; О. Иоанесян и P. Беркович