Индуктивный датчик положения

Индуктивный датчик положения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О,П И С А Н И E

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Соцналистическик

Рвслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл 3

G D 5/20

G 08 С 19/06 (22) Заявлено 030180 (2>) 2862522/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 1Ы).81: Бюллетень ЙЯ 42

Дата опубликования описания 15 ° 11 ° 81 (53) УДК 681.З4 (088.8) ——

В.M.Пожидаев, В.В.Омельченко, Р.H.Ковалев В.А ;ПрОЬ@ррд

В.В.Путников, Е.А.Петров, В.Б.Уваров, Л.А Гдранода и Е.Е Яицкий й"; . и;;,.

" "- -""- л

/ (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54)ИНДУКТИВНЦЙ ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ

Изобретение относится к устройствам автоматического контроля пере мещений, а именно к датчикам положения ротора машин и механизмов.

Известен индуктивный датчик перемещений, содержащий согласующий трансформатор и чувствительные индуктивные элементы, подключенные к вторичной обмотке согласующего трансформатора, выполненной из двух последовательно соединенных секций, средняя точка соединения которых через резистор нагрузки соединена с точкой соединения обмоток чувствительных элементов fl).

Недостаток этого датчика состоит в сравнительно низкой точности из-за неидентичностн температурных характеристик плеч моста, который образуют чувствительные элементы с секциями вторичной обмотки согласующего трансформатора.

Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является индуктивный датчик положения, например.для бесконтактного электродвигателя постоянного тока, выходные обмотки которого через согласующие трансформаторы подключены к фазочув-1 ствительным усилителям-демодуляторам на транзисторах, в коллекторную цепь, каждого транзистора включена дополнительная обмотка положительной обратной связи, размещенная на согласующем трансформаторе. Датчик вырабатывает прямоугольные двухполярные выходные сигналы, каждый из которых позволяет высокоэффективно управлять двумя работающими в противофазе силовыми транзисторами коммутатора вентильного электродвигателя (21.

Недостатками известного датчика являются относительная сложность иэза большого требуемого числа размещенных на статоре индуктивных чувствительных элементов и трудность получения выходных сигналов с изменяемой по заданному закону относительной длительностью импульсов проти2О воположной полярности, необходиьых для реализации экономичных вентиль: ных двигателей с регулируемой частотой вращения. Указанные недостатки усложняют технологию изготовления датчиков, обусловливают большое число связей (проводов) между его чувствительными и преобразующими элементами, затрудняют миниатюризацию и снижают надежность управляемых

30 ими вентильных двигателей.

881525

Цель изобретения — повышение надежности датчика °

Поставленная цель достигается за счет того, что в индуктивный дат.; чик положения, содержащий чувствительный элемент, один конец обмотки которого подключен к одному концу первичной обмотки согласующего трансформатора, выполненной из двух пос ледовательно соединенных секций, средняя точка которых через выходную обмотку питающего трансформатора и резистор соединена с вторым концом обмотки чувствительного элемента, вторичные обмотки согласующего трансформатора соединены с входами фазочувствительного демодулятора, 15 введены трехстержневый магнитопровод с первичной и вторичной обмотками и источник тока подмагничивания, подключенный к первичной обмотке трехстержневого магнитопровода, один 2О конец вторичной обмотки которого соединен с вторым концом первичной: обмотки согласующего трансформатора, а другой конец — с вторым концом обмотки чувствительного элемента. 25

На .Фиг. 1 приведена электрическая схема индуктивного датчика положения; на фиГ. 2 — вариант выполнения датчика с подмагничиванием полем постоянного магнита; на фиг. 3 †временные диаграммы, поясняющие принцип работы датчика.

Индуктивный датчик положения содержит чувствительный элемент 1, на который воздействует поле постоянного магнита 2, закрепленного на роторе, трехстержневый магнитопровод 3, источник 4 тока подмагничивания, согласующий трансформатор 5, резистор 6, фазочувствительный демодулятор 7, питающий трансформатор 8. Фа- .4(j зочувствительный демодулятор 7 собран на диоде 9 транзистора 10, питаемом от преобразователя повышенной частоты (не показан).через трансформатор 8, выходную обмотку 11, выпрямительный мост 12, сглаживающий фильтр, содержащий конденсатор 13 и резистор 14, и нагрузку, например блокированные диодами 15 и 16 встречно и последовательно включенные база-эмиттерные переходы силовых транзисторов 17 и 18 коммутатора вентильного двигателя (не показан). Входные и выходные цепи транзистора 10 подключены к обмоткам согласующего трансформатора 5.

Ври подаче напряжения от трансформатора 8 на датчик в цепях чув- ствительного элемента 1 магнитопровода 3 текут токи 1 и 1 соответственно (фиг. 3 а и б) величины ко- ц торых определяются, при прочих равных. условиях, магнитным состоянием магнитопроводов этих чувствительных элементов. При вращении магнита 2 (фиг. 1 и 2) сердечник чувствитель- 65 ного элемента 1 периодически насыщается, и в его цепи появляется ток

i, модулированный по амплитуде (фиг. 3 а ) Так как магнитопровод ненасыщен, когда индукция подмагничивающего магнитного поля равна нулю (магнит на фиг. 2 удален от магнитопровода 3 или отсутствует ток подмагничивания, создаваемый источником тока 4 на фиг. 1), то ток в

его цепи всегда меньше тока в цепи чувствительного элемента 1, в окрест ностях которого индукция магнитного поля всегда отлична от нуля за счет полей рассеивания магнита 2. Поэтому полярность напряжения на нагрузке датчика определяется фазой тока в цепи чувствительного элемента 1 (фиг. 3 г).

В момент времени, когда вращаю-, щийся магнит 2 удаляется от магнитбпровода чувствительного элемента 1, последний выходит из насыщения, уменьшается ток в его цепи и падение напряжения на резисторе 6, вследствие чего увеличивается напряжение, при- ложенное к обмотке магнитопровода 3, и магнитопровод 3 выходит на границу насыщения (средняя часть диаграймы на фиг. 3 б). Поэтому даже при небольшом увеличении индукции подмагничивающего магнитного поля в магнитопроводе 3 (при увеличении подмагничивающего тока источника 4) в эти моменты времени происходит насыщение магнитопровода 3 и увеличение тока i9 (фиг. 3 в) до значений больших, чем в цепи чувствительного элемента 1. На обмотках трансформатора 5 появляется напряжение, модулированное по фазе и амплитуде. При инвертировании фазы выходного сигнала фазочувствительный демодулятор 7 обеспечивает изменение полярности напряжения Ug на нагрузке (фиг. 3 д).

Дальнейшее увеличение индукции подмагничивающего магнитного поля в магнитопроводе 3 вызывает еще большее возрастание тока i в его цепи, что, в свою очередь, обеспечивает увеличение интервала времени между двумя очередными инвертированиямифазы напряжения на обмотках трансфор. матора 5, и, как следствие, увеличение длительности импульса напряжения ()) с полярностью, определяемой фазой тока 1, а также соответственное уменьшение длительности импульса этого напряжения с полярностью, определяемой фазой тока (фиг. 3 е).

Указанное свойство предложенного датчика изменять относительную длительность равнополярных импульсов напряжения на его нагрузке может быть использовано при построении вентильных двигателей, у которых регулирование и стабилизация скорости вращения осуществляется широтно-импульсным способом (ШИМ) с естествен881525 ной частотой следования импульсов

ШИМ т.е. наиболее экономично.

Формула изобретения

Индуктивный датчик положения, содержащий чувствительный элемент, один конец обмотки которого подключен к одному концу первичной обмотки согласующего трансформатора, выполненной из двух последовательно сое= диненных секций, средняя точка которых через выходную обмотку питающего трансформатора и резистор соединена с вторым концом обмотки чувствительного элемента, вторичные обмотки согласующего трансформатора соединены с входами фазочувствительного демодулятора, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения надежности датчика, в него введены трехстержневый магнитопровод с первичной и вторичной обмотками и источник тока подмагничивания, подключенный к первичной обмотке трехстержневого магнитопровода, один конец вторичной обмотки которого соединен с вторым концом первичной обмотки согласующего трансформатора, а другой конец — с вторым концом обмотки чувствительного элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Борзов М.И. Индуктивные преобразователи угла в код. М., Энергия, 1970, с. 35.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 377850 кл. G 08 С 19/06, 1969 (прототиП) .

881525

Составитель В. Рыгалин

Техред A.йч

Редактор Ю.Петрушко

КорректоР С. Шекмар

Заказ 9939/62

Подписное

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 (6 н д

Тираж 705

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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