Преобразователь механических величин в дискретный сигнал

Преобразователь механических величин в дискретный сигнал

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советсинн

Социалистических

Республик

ОЛ ИСАЙКЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (»)926541 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22)Заявлено 29.05.80 (21) 2931779/25-28 с присоединением заявки М(51)М. Кл.

G 01 L 1/12

G 01 В 7/24

9мудерстеевй кеннтет

СССР но делен нзаервтенн6 н етнрытнй (23)Приоритет -.

Опубликовано 07.05.82. Бюллетень рф 17

Дата опубликования описания 07.05.82 (53).тДК 531.781 (088.8) Е. М. Белый, А. Я. Кувщинов, В. А. Голынский и Н. Ю. Потапенко (72) Авторы изобретения

Ульяновский политехнический институт (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МЕХАНИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

В ДИСКРЕТНЫЙ СИГНАЛ

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения механических величин, преимущественно усилий, которые основаны на использовании для измерений магнитоупругих эффектов.

Известен преобразователь для измерения механических величин, содержащий замкнутый магнитопровод из ферромагнитного материала, возбуждающую и измерительную обмотки, охватыва о ющие магнитопровод, и передаточный механизм усилий на магнитопровод в виде двух шарнирно связанных плит (11

Известный преобразователь осущест1$ вляет преобразование силы в аналоговый сигнал, что не позволяет его сопрягать с ЦВМ без вспомогательного преобразования сигнала в дискретную форму б

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является преобразователь механических величин в дискретный сигнал, содержащий кор2 ( пус, установленный в нем магнитопровод тороидальной формы, выполненный из расположенных коаксиально с зазором нескольких колец. Кольца изготовлены из ферромагнитного материала с прямоугольной петлей гистерезиса.

Магнитопровод охватывают возбуждающая и измерительная обмотки. С каждым кольцом магнитопровода упругими звеньями связан кулачковый передаточный механизм, установленный в корпусе. Преобразователь обеспечивает преобразование такой механической величины, как угол поворота, в число электрических импульсов (21 .

Однако преобразователь не обеспечивает преобразования усилий в числоимпульсный выходной сигнал, т.е. не обеспечивает измерения усилий.

Цель изобретения — обеспечение измерения усилий.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователе механических величин в дискретный сигнал, содер926541 жащем корпус, магнитопровод тороидальной формы, выполненный из расположенных коаксиально с зазором колец

Из ферромагнитного материала с прямоугольной петлей гистерезиса возбуждающую и измерительную обмотки, выхватывающие магнитопровод, и передаточный механизм, связанный с маг итопроводом, передаточный механизм выполнен в виде закрепленной непод- 10 вижно на корпусе, втулки с разрезами по -образующим и коническим отверстием, на наружной поверхности которой установлено меньшее кольцо магнитопровода, конического толкателя, раз- 15 мещенного в отверстии втулки, и колец из диэлектрика, закрепленных между кольцами магнитопровода.

Кольца магнитопровода выполнены разной толщины. 20

При таком выполнении преобразователя усилие. через толкатель и втулку передается на магнитопровод. Его коль ца образуют единое целое и совместно воспринимают это усилие, чем и обес- п печивается измерение.

Кольца магнитопровда при их выполнении разной толщины оказываются в различном напряженном состоянии, благодаря чему появляется возможность З0 подбором толщины колец изменять характеристику преобразования.

На чертеже изображен преобразователь механических величин в.дискретный сигнал. поперечный разрез.

Преобразователь содержит магнитопровод тороидальной формы преобразователя, который выполнен из расположенных коаксиально с зазором нескольких ферромагнитных колец 1 (в общем случае различной толщины); Кольца 1 изготовлены из ферромагнитного материала с прямоугольной петлей гистерезиса, например пермаллоя 65 НП. Магнитопровод охватывают возбуждающая и измерительная электрические обмотки 2 и 3. С магнитопроводом связан передаточный механизм, выполненный в виде втулки 4 с разрезами по образующей и коническим отверстием,, конического толкателя 5 и колец 6 из диэлектрика. Втулка 4 закреплена неподвижно на корпусе 7, толкатель 5 размещен в отверстии втулки 4, а кольца 6 закреплены между кольцами 1 маг- 55 нитопровода. На наружной поверхности втулки 4 установлено меньшее кольцо 8 магнитопровода.

Преобразователь работает следующйм образом.

При питании возбуждающей обмотки

2 синусоидальным током напряженность возникающего в кольцах 1 магнитного поля является обратно пропорциональной их среднему радиусу. По этой причине материал той части ферромагнитных колец 1, где -напряженность. магнитного поля меньше, чем коэрцитивная сила, перемагничивается по частному циклу на плоской части петли гистерезиса. Эта часть колец практически не оказывает влияния на выходной сигнал, снимаемый с измерительной обмотки 3.

Материал другой части колец 1, где напряженность магнитного поля больше, чем коэрцитивная сила, перемагничивается практически по полной петле гистерезиса. Каждое.из таких колец при перемагничивании по верти- кальным участкам петли гистерезиса дает по одному разнополярному импульсу в каждый полупериод питающего тока, Поскольку ферромагнитные кольца 1 имеют различный диаметр, то прохождение вертикального участка петли гис-. терезиса для каждого из колец 1 соответствует различающимся значениям синусоидального питающего тока. Поэтому та часть колец 1, которая перемагничивается по полному циклу, вызы-. вает на измерительной обмотке следующие друг за другом электрические импульсы. При достаточно большой толщине колец 6 из диэлектрика эти .импульсы не накладываются друr на друra, что обеспечивает их раздельный счет.

При воздействии измеряемых усилий на толкатель 5 втулка.4, закрепленная на корпусе 7, расходится по разрезам и передает измеряемое усилие на кольца 8 и 6 магнитопровода. Поэтому в ферромагнитных кольцах 1 появляются механические напряжения, коорые приводят к изменению в них коЬрцитивной силы ферромагнитного материала. Эти изменения приводят к изменению числа ферромагнитных колец, перемагничивающихся по полной петле гистерезиса, а следовательно, к изменению числа электрических импульсов на измерительной обмотке 3 за один период питающего тока. В результате измеряемое усилие оказывается преобразованным в изменение числа электрических импульсов на измерительной обмотке>.

1. Преобразователь механических величин в дискретный сигнал, содержащий корпус, магнитопровод тороидальной формы, выполненный из расположенных коаксиально с зазором колец иэ 2о ферромагнитного материала с прямоугольной петлей гистерезиса, возбуждающую и измерительную обмотки, охватывающие магнитопровод, и передаточный механизм, связанный с магни- И

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I. Гинзбург В. Б. Иагнитоупругие датчики. И., "Энергия", 1970, с. 44, рис. 19.

2. Авторское свидетельство СССР

М 800611, кл. G 01 В 7/30, 1979 (прототип) .

5 926541 6

Подбором толщины ферромагнитных топроводом;. отличающийся колец 1 можно перераспределять меха- тем, что, с целью обеспечения иэменические напряжения между ними и из" рения усилий, передаточный механизм менять характеристику преобразова- выполнен в виде закрепленной неподния в желаемую сторону. s вижно на корпусе втулки с разрезами

Использование предлагаемого пре- по образующим и коническим отверстиобразователя для измерения сил в ин" ем, на наружной поверхности которой формационно-измерительных и управля- установлено меньшее кольцо магнитоющих системах позволит существенно провода, конического толкателя, раэупростить связанные с ним устройства 16 мещбнного в отверстии втулки, и косопряжения с ЦВИ,. лец из диэлектрика, закрепленных в зазоре между кольцами магнитопровода. формула изобретения 2. Преобразователь по и. I, о т15 л и ч а ю шийся тем, что кольца магнитопровода выполнены .разной толщины.

ВНИИПИ Заказ 2972/36 Тираж 883 Подписное т

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4