Трансформаторный датчик линейных перемещений

Трансформаторный датчик линейных перемещений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ii>994908

Сокэз Советских

Социалистических республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву.— (22)Заявлено 08. 05.81 (21) 3291948/25-28 с присоединением заявки.%— (5! )M. Кл.

G 01 В 7/00

Гвсударствекный квинтет (23) Приоритет г

Опубликовано 07. 02. 83. Бюллетень № 5 (З ) m 6 317.

° 39:534 71 (088.8) Ilo йелам нэобретеиий и открытий

Дата опубликования описания 07. 02.83 (72) Автор изобретения

В. Я. Едуш

Таганрогский радиотехнический институт им. В. Д. Калмыкова (7l) Заявитель (54) ТРАНСФОРИАТОРНЫЙ ДАТЧИК

ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения больших перемещений объектов.

Известен трансформаторный датчик линейных перемещений, содержащий О-образный магнитопровод, на одном из длинных стержней которого вырезано четное число пазов, а второй длинный

-стержень выполнен гладким, обмотки возбуждения, размещенные на коротких стержнях, измерительные обмотки грубого отсчета, размещенные на гладком стержне, и точного отсчета, размещенные на зубцах первого длинного стерж- 15 ня, а также ферромагнитный сердечник, установленный с возможностью перемещения в зазоре между длинными стержнями и связываемый в процессе измерений с контролируемым объектом (1 ). 2o

Недостатками датчика являются пониженная чувствительность, обусловленная размещением измерительной обмот" ки грубого отсчета на гладком стерж2 не, что требует увеличения ширины магнитного зазора между подвижным сердечником и гладким стержнем, а также большая электромагнитная сила, действующая на подвижный сердечник при пе" ремещении его от зубца к пазу и наоборот.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является трансформаторный датчик линейных перемещений, содержащий параллельно расположенные ферромагнитные гладкий и зубчатый с нечетным числом зубцов стержни, размещенный на гладком стержне подвижный элемент, связываемый в процессе измерений с контролируемым объектом, размещенные на четных зубцах зубчатого стержня секции обмотки возбуждения и секции измерительных обмоток грубого и точного отсчета.

Подвижный элемент выполнен в виде экрана, а определение положения подвижного элемента производится по сигб налам, снимаемым с обмоток грубого и

3 99490 точного отсчета. Зубчатый стержень датчика выполнен сплошным (2 ).

Недостатком датчика является пониженная точность, обусловленная трудностью балансировки датчика из-за тес- ной индуктивной связи между секциями измерительной обмотки и трудностью определения точного положения подвижного элемента относительно измерительных обмоток при измерении больших пе- 10 ремещений и соответственно большом количестве зубцов на зубчатом стержне.

Целью изобретения является повышение точности датчика.

Поставленная цель достигается тем, д что в трансформаторном датчике линейных перемещений, содержащем параллельно расположенные ферромагнитные гладкий и зубчатый с нечетным числом зубцов стержни, размещенный на гладком стержне подвижный элемент, связываемый в процессе измерений с контролируемым объектом, размещенные на четных зубцах зубчатого стержня секции обмотки возбуждения и секционированную измерительную обмотку, зубчатый стержень выполнен из набора Ш-образных магнитопроводов, отделенных один от другого немагнитными металлическими пластинами, секции обмотки возбуждения включены согласно, секции измерительной обмотки размещены на зубчатом стержне между зубцами и включены встречно, подвижный элемент выполнен в виде двух жестко закрепленных одна относительно другой обмоток и двух эЛектрически подключенных каждый к отдельной обмотке трехэлементных реактивных двухполюсников, составные элементы которых выбраны такими, что частота резонанса токов в одном

<о из двухполюсников совпадает с частотой резонанса напряжений в другом и наоборот. !

На фиг. 1 представлена общая схема датчика; на фиг. 2 — схема подвиж-. ного элемента; на фиг. 3 — рабочая характеристика датчика. о .

Датчик содержит параллельно расположенные ферромагнитные гладкий стержень 1 и зубчатый стержень 2 с нечетным числом зубцов, выполненный из набора Ш-образных магнитопроводов 3, отделенных один от другого немагнитными металлическими пластинами 4, например, медными. На четных зубцах стержня 2 размещены секции обмотки 5 возбуждения, включенные последователь8 4 но. Между зубцами на стержне 2 размещены секции измерительной обмотки 6, включенные встречно. На гладком стержне 1 размещен подвижный элемент 7, связываемый в процессе измерений с контролируемым объектом (не показан) и выполненный в виде двух жестко закрепленных одна относительно другой обмоток 8 и 9 и двух трехэлементных реактивных двухполюсников 10 и 11, каждый из которых подключен к отдельной обмотке. Элементы двухполюсников выбраны такими, чтобы частота резонанса токов в одном из двухполюсников совпала с частотой резонанса напряжения в другом и наоборот.

Датчик работает следующим образом.

Датчик подключается к источнику питания (не показан) такой частоты, чтобы одна из обмоток, например обмотка 8 подвижного элемента 7, работала в, режиме, близком к короткому замыканию, а обмотка 9 — в режиме, близком к холостому ходу. При перемещении подвижного элемента 7 вдоль гладкого стержня 1 происходит перераспределение магнитного потока, создаваемого обмоткой 5 возбуждения, между секциями измерительной обмотки 6, в результате чего на выходе измерительной обмотки 6 возникает пилообразное напряжение (фиг. 3), регистрируемое вольтметром 12 точного отсчета.

Для точного определения положения подвижного элемента 7 относительно секции измерительной обмотки 6 использованы вольтметр 13 грубого отсчета, фазометр 14 и индикатор 15 с тлеющими цифрами, подключаемые с помощью шагового переключателя 16 к выводам близлежащих секций измерительной обмотки 6. Путем переключения шагового переключателя 16 (автоматически или вручную) добиваются того, чтобы показания вольтметра 13 грубого отсчета были бы отличны от нуля (напряжение, снимаемое с обмоток, будет отлично от нуля на выходе той пары, вблизи которой находится подвижный элемент 7) °

При этом загорается соответствующая цифра индуктора 15. По показаниям вольтметра 12 точного отсчета положение подвижного элемента 7 уточняется. Однако (фиг. 3) одинаковые показания вольтметра 12 точного отсчета для одного положения шагового переключателя. 16 (на фиг. 3 положение пе5 99490 реключателя второе).могут соответствовать трем положениям подвижного элемента 7 - а, 6. и в. По показаниям фазометра .14 различают положение а от положений о и в. Положения о и в раз 5 личают путем изменения частоты источника питания датчика таким образом, чтобы обмотка 8 стала работать в режиме холостого хода, а обмотка 9 — в режиме короткого замыкания, что соот- О ветствует кажущемуся перемещению подвижного элемента 7 на расстояние, равное расстоянию между электрическими осями обмоток.8 и 9 в сторону обмотки 9. Используя показания вольтметра

12 точного отсчета, далее уточняют положение подвижного элемента 7.

Наличие немагнитных металлических пластин 4 между магнитопроводаии 3 позволяет экранировать секции измери- рв тельных обмоток одна от другой и тем самым упростить и повысить точность балансировки нуля, датчика.

Таким образом, экранироаание сек-ций измерительной обмотки и обеспече- 25 ние возможности более точного определения положения подвижного элемента относительно измерительной обмотки по сравнению с использованием для этой цели в известном датчике. обмотки грубого отсчета позволяет повысить точность измерений.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Зарипов M.Ô. Преобразователи. с распределенными параметрами. И., "Энергия", 1969, с. 61.

2. Авторское свидетельство СССР

35 8 82 382 5, кл. 6 0 1 . 8 7/00, 1 979 (прототип) .

Трансформаторный датчик линейных перемещений, содержащий параллельно

8 6 расположенные ферромагнитные гладкий и зубчатый с нечетным числом зубцов стержни, размещенный на гладком стержне подвижный элемент, связываемый в процессе измерений с контролируемым объектом, размещенные на четных зубцах зубчатого стержня секции обмотки возбуждения и секционированную измерительную обмотку, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности, зубчатый стержень выполнен из набора Ш-образных магнитопроводов, отделенных один от другого немагнитными металлическими пластинами, сек-. ции обмотки возбуждения включены согласно, секции измерительной обмотки размещены на зубчатом стержне между зубцами и включены встречно, подвиж" ный элемент выполнен в виде двух жестко закрепленных одна относительно другой обмоток и двух электрически подключенных каждый к отдельной обмотке трехэлементных реактивных двухполюсников, составные элементы которых выбраны такими, что частота резонанса токов в одном из двухполюсников совпадает с частотой ре зонанса напряжений в другом и наобо-, рот.