Преобразователь угловых перемещений в электрический сигнал переменного тока

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВЫХ ПЕрЕМЕцщний В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий первый и второй тороидальные сердечники с заяорами, установленные симметрично относительно оси вращения вала, на тороидальных сердечниках установлены обмотки возбуждения, первый и второй подвижные элементы, установленные в зазорах тороидальных сер .дечников в плоскости, перпендикулярной к оси вращения вала, и жестко связанные с валом, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности преобразователя, в него введены третий и четвертый тороидальные сердечники с зазорами и измерительные о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 55969 А

g I) 6 01 0 5/22

l ,ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " :

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1 ) . 349451 1 /1 8-24 (22) 20.09.82 (46) 23.11.83 Бюл. У 43 (72) В.А. Голубев (53) 531.71:531.14(088.8) (56) I. Авторское свидетельство СССР

Ф 32070?, кл. Q 01 0 5/20, 1969.

?. Авторское свидетельство СССР

1".-302608 к..."i 01 0 5/22,1969 (прототип). (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий первый и второй тороидальные сердечники с зазорами, установленные симметрнчно относительно оси вращения вала, на тороидальных сердечниках установлены обмотки возбуждения, первый и второй подвижные элементы, установленные в зазорах тороидальных сердечников в плоскости, перпендикуляр-ной к оси вращения вала, и жестко связанные с валом, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повьппения точности преобразователя, в него введены третий и четвертый тороидальные сердечники с зазорами и измерительные обмотки, которые уста-. новлены соответственно на третьем и четвертом тороидальных сердечниках, а подвижные элементы выполнены в виде короткозамкнутых витков, причем третий и четвертый тсроидальные сердечники установпены параллельно соответственно первому и второму тороидальн )и сердечникам, короткозамкнутый виток первог< подвижного элемента обхватывает первый и проходит через зазор третьего тороидального сердечника, а короткозамкнутьв(виток второго подвижного элемента обхватывает второй и проходит через зазор четвертого тороидапьного сердечника.

1 l0

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может

I быть использовано при измерении угловых перемещений чувствительного элемента прибора, например в приборах навигации, Известен преобразователь углового перемещения, содержащий подвижный короткозамкнутый виток, магнитопро-: вод, несущий обмотки возбуждений, и измерительную обмотку, при этом плоскость короткозамкнутого витка совпадает с осевой -плоскостью вала, на котором он закреплен (1 1.

Недрстаток этого преобразователя заключается -в сложности конструкции магнитопровода, в невысокой точности измерения угла при радиальных перемещениях вала (перпендикулярно плоскости короткозамкнутого . витка) эа счет люфта в подшипниках.

Кроме того, конструкция цреобразователя нераэъемная, что не дает возможности использовать его в малогабаритных приборах.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является преобразователь угловых перемещений в электрический сигнап переменного тока, содержащий первый и второй тороидальные сердечники с зазорами, установленные симметрично относительно оси вращения вала, на тороидаль-,. ных сердечниках установлены обмотки возбуждения, первый и второй подвижные элементы, установленные в зазорах тороидальных сердечников в плоскости, перпендикулярной оси вращения вала, и жестко связанные с валом, подвижные элементы выполнены .из двух взаимно перпендикулярных экранов, адин из которых расположен в зазоре тороидального сердечника, а другой — рядом с обмоткой возбуждения 2 j.

Недостаток известного преобразователя .заключается в погреШности. изме" ренин, связанной с зависимостью крутизны преобразования от частоты напряжения возбуждения. Это объясняется применением экранов в качестве подвижных элементов и зависимостью их экранирующих свойств от частоты напряжения возбуждения. Кроме того, крутизна преобразования зависит от исходного положения экранов относи- тельно обмоток возбуждения (в нулевом положении преобразователя). Например, установка экранов на Большем

55969 2 расстоянии от обмоток возбуждения в процессе сборки или при необходимости увеличить диапазон измеряемых перемещений приводит к уменьшению крутизны преобразования.

Целью изобретения является повышение точности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем,,что в преобразователь угловых перемещений в электрический сигнал пере.менного тока, содержащий первый и второй тороидальные сердечники с за-. зорами, установленные симметрично от. носительно оси вращения вала, на то роидальных сердечниках установ-„ лены обмотки возбуждения, первый и второй подвижные элементы, установленные в зазорах тороидальных сердечников в плоскости, перпендикулярной к оси вращения вала, и жестко связанные с валом, введены третий и четвертый тороидальные сердечники с зазора ж и измерительные обмотки, которые установлены соответственно на третьем и четвертом тороидальных сердечниках, а подвижные элементы выполнены в виде короткозамкнутых витков, причем третий и четвертый тороидальные сердечники установлены параллельно соответственно первому и второму тороидальным сердечникам, короткозамкнутый виток первого подвижного элемента обхватывае первый и проходит через

35 зазор третьего тороидального сердечника, а короткозамкнутый виток второго подвижного элемента обхватывает второй и проходит через зазорчетвертого тороидального сердечника.

4О На дяг. 1 схематично представлен . предлагаемый преобразователь; на фиг. 2 — разрез А"А на Лиг, 1.

Преобразователь состоит иэ двух подвижных элементов, выполненных в

45 виде короткозамкнутых витков 1, расположенных симметрично относительно . оси вращения вала 2 и жестко связанных с последним, тороидальных сер- дечников 3 с обмотками 4 возбужде5р ния тороидапьных сердечников 5, на каждом из которых установлена измерительная обмотка б, Сердечники 3 и сердечники 5 обращены друг к другу зазорами, при этом боковые плоскости сердечникоВ 3 и 5 расположены между собой параллельно. Каждый из короткозамкнутых витков l обхватывает в области зазора сердечник 3 с обмоткой возбуждения 4 и проходит через за3 10559 зор тороидального сердечника 5 с из- мерительной обмоткой 6. сердечники

3 и 5 закреплены неподвижно на немагнитном основании (не пбказано).

Измерение угловых перемещений производится по направлению, указанному на чертеже стрелкой. Обмотки 4 возбуждения преобразователя соединены между собой последовательно, а из— мерительные обмотки 6 — последова- 10 тельно и встречно rio ЭДС (не показано) .

Преобразователь работает следующим о бр аз ом.

Обмотки 4 возбуждения подключены 15 к источнику переменного напряжения.

Магнитные потоки, циркулирующие в сердечниках 3, создают в короткозамкнутых витках 1 токи, которые, в свою очередь, создают магнитные потоки 20 в сердечниках 5. Если измеряемое угловое перемещение отсутствует, то короткозамкнутые витки 1 занимают одинаковое положение в зазорах сердечников 5 и их магнитные потоки 25 индуктируют в измерительных обмотках

6 равные ЭЛС. В этом случае разность

ЭДС на выходных клеммах преобразователя практически равна нулю. При возникновении измеряемого углового .перемещения происходит смещение корот козамкнутых витков 1 относительно зазоров ° в сердечниках 5 и соответствующее изменение магнитных потоков и индуктированных имн ЭДС в измерительных обмотках 6, В результате этого на клеммах преобразователя возникает разность ЭДС измерительных обмоток, величина ко- торой пропорциональна угловому пере-. мещению, а Ваза определяется направлением перемещения. Если происходит радиальное смещение оси с короткозамкнутьпя витками l в любом направлении, то разности ЭДС не возникает, так как при этом короткозамкнутые нитки 1 занимают одинаковые положения относительно зазоров сердечников 5.

Использование такого преобразователя позволяет уменьшить не менее чем в 5 раэ зависимость крутизны преобразования от частоты напряжения возбуждения, а также уменьшить зависимость крутизны от точности сборки преобразователя или от диапазона измеряемых угловых перемещений, что позволяет значительно повысить точность преобразования.

1055969

А-4 фри

А фиг. f

Составитель А. Смирнов

Редактор П. Коссей Техоед N.Кузьма Корректор А. Ноах

Заказ 92Я6/31 Тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москвад У(-35 Раушская наб.д g. 4/5

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