Индуктивный преобразователь перемещений

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для преобразования линейных перемещений в электрический сигнал. В основу настоящей полезной модели положено решение задачи, позволяющей увеличить диапазон измерений при высокой чувствительности преобразователя и малых осевых размерах, упростить сборку и улучшить проведение контрольных операций с магнитной системой и проверку работы конструктивных измерительных элементов. Индуктивный преобразователь перемещений содержит корпус, направляющее устройство с измерительным штоком, магнитную систему с катушками индуктивности, расположенными в сердечниках, и якорем, включающим кольцевой ферромагнит, жестко связанным с измерительным штоком, и устройство электрического соединения индуктивных катушек с выходным экранированным кабелем. Корпус выполнен составным из двух корпусных частей, установленных соосно и жестко скрепленных между собой, содержащих корпусную часть направляющего устройства и корпусную часть магнитной системы с размещением в ней дополнительно двух ферритовых колец, установленных соосно с сердечниками» размещенных с наружных торцевых сторон каждого из сердечников, имеющих диаметральные размеры равные соответствующим размерам сердечников, а осевые размеры равные соответствующим осевым размерам катушек индуктивности, кольцевой ферромагнит якоря выполнен составным, по крайней мере, из двух кольцевых ферритов, и корпусная часть магнитной системы выполнена с резьбовой втулкой, в которой размещено устройство электрического соединения индуктивных катушек в виде соединительной печатной платы, обращенной к ферритовому кольцу и, соответственно, к катушкам индуктивности.

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для преобразования линейных перемещений в электрический сигнал.

Известен индуктивный дифференциальный преобразователь, содержащий корпус, измерительный шток, магнитную систему с катушками индуктивности и якорем, жестко связанным с измерительным штоком, направляющее устройство на упругих элементах, связанное с измерительным штоком, выходной кабель с зажимным устройством и устройство электрического соединения индуктивных катушек с выходным кабелем в виде штырей, на которые распаиваются выводы катушек и выходной кабель, Белкин И.М. Средство линейно-угловых измерений. М.: Машиностроение, 1987. Рис.5. С.348-351.

Этот преобразователь имеет малый диапазон работы и большие радиальные габариты.

Известен индуктивный датчик размеров, содержащий корпус, измерительный шток в направляющих, магнитную систему с ферромагнитными стаканами, с размещенными в них катушками индуктивности, и ферромагнитным якорем, жестко связанным с измерительным штоком, SU №1027504 Al, G 01 B 7/00,1983.07.07.

Корпус этого датчика выполнен монолитным, имеет сложную конструкцию - разные диаметральные размеры направляющих и

магнитопровода, что усложняет крепление датчика в стандартных стойках.

Известно устройство для измерения линейных перемещений, включающее индуктивный преобразователь, содержащий корпус, направляющие на упругих элементах с измерительным штоком, магнитную систему с якорем, жестко связанным с измерительным штоком, и сердечниками с катушками индуктивности, RU № 2245512 C1, G 01 B 7/00, 2005.01.27.

Индуктивный преобразователь перемещений известного устройства, обладает высокой точностью, но он обеспечивает малый диапазон измерений, а наличие упругих направляющих определяет большие диаметральные размеры.

Известен индуктивный щуп, содержащий корпус, измерительный шток, магнитную систему с катушками индуктивности и якорем, связанным со штоком, и выходной кабель с зажимным устройством. Проспект фирмы «Mahr». Производственная измерительная техника. Ручные средства измерений, 1998. С.4-15---4-17.

Известный индуктивный щуп при малом наружном диаметре имеет монолитный корпус и большие габариты.

Известен индуктивный преобразователь перемещений, содержащий корпус, направляющее устройство с измерительным штоком, магнитную систему с катушками индуктивности, расположенными в сердечниках, и якорем, включающим кольцевой ферромагнит, жестко связанным с измерительным штоком, и устройство электрического соединения индуктивных катушек с выходным экранированным кабелем. Проспект фирмы «TESA».

Измерительные системы для обеспечения качества ISO 9001, 2003. C.L-4---L-5.

Данное техническое решение принято за прототип настоящей полезной модели.

Однако оно обладает недостатками.

Индуктивный преобразователь перемещений прототипа имеет монолитный корпус большого осевого размера, что усложняет его раздельную сборку и проверку работы измерительных элементов, а также проверку качества якоря и катушек индуктивности. Кроме того, материал, используемый для сердечников катушек индуктивности., имеет малую магнитную проницаемость, поэтому для обеспечения большого диапазона работы преобразователя катушки индуктивности должны иметь большие осевые размеры, а их сердечники должны быть выполнены в виде единой детали, что усложняет раздельный контроль индуктивности катушек при их установке. Кроме того, якорь с ферромагнитом выполнен в виде единой монолитной детали, что является технологической сложностью для преобразователей, обеспечивающих большой диапазон измерений и имеющих малые диаметральные размеры.

В основу настоящей полезной модели положено решение задачи, позволяющей увеличить диапазон измерений при высокой чувствительности преобразователя и малых осевых размерах, упростить сборку и улучшить проведение контрольных операций с магнитной системой и проверку работы конструктивных измерительных элементов.

Согласно полезной модели эта задача решается за счет того, что индуктивный преобразователь перемещений содержит корпус, направляющее устройство с измерительным штоком, магнитную систему с катушками индуктивности, расположенными в

сердечниках, и якорем, включающим кольцевой ферромагнит, жестко связанным с измерительным штоком, и устройство электрического соединения индуктивных катушек с выходным экранированным кабелем.

Корпус выполнен составным из двух корпусных частей, установленных соосно и жестко скрепленных между собой, содержащих корпусную часть направляющего устройства и корпусную часть магнитной системы с размещением в ней дополнительно двух ферритовых колец, установленных соосно с сердечниками, размещенных с наружных торцевых сторон каждого из сердечников, имеющих диаметральные размеры равные соответствующим размерам сердечников, а осевые размеры равные соответствующим осевым размерам катушек индуктивности, кольцевой ферромагнит якоря выполнен составным, по крайней мере, из двух кольцевых ферритов, и корпусная часть магнитной системы выполнена с резьбовой втулкой, в которой размещено устройство электрического соединения индуктивных катушек в виде соединительной печатной платы, обращенной к ферритовому кольцу и, соответственно, к катушкам индуктивности.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящей полезной модели, что позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизна».

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображены:

На фиг.1 - индуктивный преобразователь перемещений в разрезе.

На фиг.2 - узел А на фиг. 1.

На фиг.3 - узел Б на фиг. 1.

Индуктивный преобразователь перемещений содержит:

Составной корпус 1,

- корпусную часть направляющего устройства (составного корпуса 1) 2,

- корпусную часть магнитной системы (составного корпуса 1) 3,

- проточки (в корпусных частях 2 и 3) 4,

- эпоксидные соединители (в проточках 4) 5. Направляющее устройство (в корпусной части 2) 6,

- измерительный шток (в направляющем устройстве 6) 7,

- измерительный наконечник (на измерительном штоке 7) 8.

Упругую защитную манжету (между корпусной частью 2 и измерительным штоком 7) 9.

Магнитную систему (в корпусной части 3) 10,

Якорь (магнитной системы 10) 11,

- составной кольцевой ферромагнит (якоря 11) 12,

- кольцевой феррит (составного кольцевого ферромагнита 12) 13.

- кольцевой феррит (составного кольцевого ферромагнита 12) 14.

Катушку индуктивности (магнитной системы 10) 15,

- сердечник в виде стакана (катушки индуктивности 15) 16,

- дно (сердечника 16) 17.

Катушку индуктивности (магнитной системы 10) 18,

- сердечник в виде стакана (катушки индуктивности 18) 19,

- дно (сердечника 19) 20.

Изолирующую прокладку (между дном 17 и дном 20) 21.

Ферритовое кольцо (магнитной системы 10 под сердечником 16) 22.

Ферритовое кольцо (магнитной системы 10 над сердечником 19) 23,

- промежуточную прокладку (на ферритовом кольце 23) 24.

Резьбовую втулку (в корпусной части 3) 25,

- зажим (на резьбовой втулке 25) 26,

- экранированный кабель (для зажима 26) 27,

- экранную оплетку (экранированного кабеля 27) 28.

Фланец (между резьбовой втулкой 25 и зажимом 26) 29.

Устройство электрического соединения в виде соединительной печатной платы (в резьбовой втулке 25) 30,

- эластичную прокладку (для соединительной печатной платы 30) 31.

Замыкающую пружину 32.

Индуктивный преобразователь перемещений содержит составной корпус 1, направляющее устройство б с измерительным штоком 7, магнитную систему 10 и устройство электрического соединения 30.

Составной корпус 1 выполнен из двух корпусных частей 2 и 3 и содержит корпусную часть направляющего устройства 2 и корпусную часть магнитной системы 3. В корпусных частях 2 и 3 имеются проточки 4. Корпусная часть направляющего устройства 2 и корпусная часть магнитной системы 3 установлены соосно и жестко скреплены между собой посредством, например, эпоксидных соединителей 5, размещенных в проточках 4, или, например, посредством плотной посадки (не рассмотрена).

В корпусной части направляющего устройства 2 размещено направляющее устройство 6 с измерительным штоком 7. Измерительный шток 7 снабжен измерительным наконечником 8 и сопряжен с замыкающей пружиной 32. Замыкающая пружина 32

обеспечивает прижим измерительного наконечника 8 к измеряемой детали. Между корпусной частью направляющего устройства 2 составного корпуса 1 и измерительным штоком 7 размещена упругая защитная манжета 9, защищающая направляющее устройство 6 от загрязнения.

В корпусной части магнитной системы 3 размещена магнитная система 10. Магнитная система 10 содержит якорь 11, катушки индуктивности 15 и 18 и два ферритовых кольца 22 и 23.

Якорь 11 выполнен с составным кольцевым ферромагнитом 12. Составной кольцевой ферромагнит 12 содержит, по крайней мере, два кольцевых феррита 13 и 14, Якорь 11 закреплен на измерительном штоке 7 соосно с ним.

Катушки индуктивности 15 и 18 размещены в сердечниках в виде стаканов 16 и 19 с днами 17 и 20, соответственно, обращенными друг к другу и снабженными общей изолирующей прокладкой 21. Для обеспечения высокой точности преобразователя катушки индуктивности 15 и 18 имеют дифференциальное включение (не показано), при этом катушки 15 и 18 с регистрирующим устройством соединены в мостовую схему (не показано). В сердечниках 16 и 19 имеются отверстия для вывода проводов катушек (не показаны).

В магнитной системе 10 дополнительно установлены ферритовые кольца 22 и 23 соосно с сердечниками 16 и 19. Они размещены с наружных торцевых сторон каждого из сердечников 16 и 19. Ферритовое кольцо 22 установлено под сердечником 16. Ферритовое кольцо 23 установлено над сердечником 19. Диаметральные размеры ферритовых колец 22 и 23 равны диаметральным размерам сердечников 16 и 19. Осевые размеры

ферритовых колец 22 и 23 равны осевым размерам катушек индуктивности 15 и 18.

На ферритовом кольце 23, расположенном со стороны выходного кабеля 27, для фиксации сердечников 16 и 19 и ферритовых колец 22 и 23 в корпусной части магнитной системы 3 в осевом направлении размещена промежуточная прокладка 24. Промежуточная прокладка 24 поджата резьбовой втулкой 25, установленной в корпусной части магнитной системы 3. На резьбовой втулке 25 установлен зажим 26 с экранированным кабелем 27, экранная оплетка 28, которого соединена с фланцем 29, размещенным коаксиально экранированному кабелю 27, между зажимом 26 и резьбовой втулкой 25, имеющей контакт с составным корпусом 1. В резьбовой втулке 25 размещено устройство электрического соединения индуктивных катушек 15 и 18 в виде соединительной печатной платы 30. Соединительная печатная плата 30 обращена к ферритовому кольцу 23 и, соответственно к катушкам индуктивности 15 и 18. Соединительная печатная плата 30 фиксируется в резьбовой втулке 25 эластичной прокладкой 31, например, из резины.

Индуктивный преобразователь перемещений осуществляет измерения следующим образом.

Индуктивный преобразователь крепят в стандартных стойках за наружную поверхность составного корпуса 1.

При изменении положения измерительного штока 7 с якорем 11 изменяется баланс моста переменного тока, составленного из обмоток катушек индуктивности 15 и 18 и на выходе индуктивного преобразователя появляются перепады напряжения, что отображается на регистрирующем устройстве (не показано), где

производится его обработка и выдача результата измерений перемещений.

Снабжение преобразователя двумя ферритовыми кольцами 22 и 23, расположенными с разных сторон катушек индуктивности 15 и 18, и выполнение их с осевыми размерами равными осевым размерам катушкам индуктивности 15 и 18 - увеличивает диапазон измерений при высокой чувствительности преобразователя и малых осевых размерах.

Размещение ферритовых колец 22 и 23 соосно с катушками индуктивности 15 и 18 создает единую базу для установки сердечников 16 и 19 и ферритовых колец 22 и 23, выполнение ферритовых колец 22 и 23 с диаметральных размерами равными диаметральным размерам сердечников 16 и 19 и выполнение кольцевого ферромагнита 12 якоря 11 составным - упрощает изготовление и сборку преобразователя.

Выполнение корпуса 1 составным из корпусной части направляющего устройства 2 и корпусной части магнитной системы 3 при последующей соосной их установке обеспечивает раздельное изготовление корпусных частей 2 и 3 - упрощает сборку, улучшает проведение контрольных операций с магнитной системой 10 (катушками индуктивности 15 и 18, ферритовыми кольцами 22 и 23) и улучшает проверку работы направляющего устройства 6 с измерительным штоком 7.

Предложенный индуктивный преобразователь перемещений изготовлен промышленным способом на заводе «ИЗМЕРОН», что подтверждают испытания опытной партии, и это обуславливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию «промышленная применимость».

Индуктивный преобразователь перемещений, содержащий корпус, направляющее устройство с измерительным штоком, магнитную систему с катушками индуктивности, расположенными в сердечниках, и якорем, включающим кольцевой ферромагнит, жестко связанным с измерительным штоком, и устройство электрического соединения индуктивных катушек с выходным экранированным кабелем, отличающийся тем, что корпус выполнен составным из двух корпусных частей, установленных соосно и жестко скрепленных между собой, содержащих корпусную часть направляющего устройства и корпусную часть магнитной системы с размещением в ней дополнительно двух ферритовых колец, установленных соосно с сердечниками, размещенных с наружных торцевых сторон каждого из сердечников, имеющих диаметральные размеры, равные соответствующим размерам сердечников, а осевые размеры, равные соответствующим осевым размерам катушек индуктивности, кольцевой ферромагнит якоря выполнен составным, по крайней мере, из двух кольцевых ферритов, и корпусная часть магнитной системы выполнена с резьбовой втулкой, в которой размещено устройство электрического соединения индуктивных катушек в виде соединительной печатной платы, обращенной к ферритовому кольцу и, соответственно, к катушкам индуктивности.