Датчик угловых перемещений

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах автоматического контроля и регулирования. Цель изобретения - повьппение точности контроля. Датчик (Д) содержит ферромагнитный ротор, статор с Ш-образным магнитопроводом, на среднем стержне которого размещена обмотка возбужде на крайних стержнях - катушки выходной обмотки, включенные встречно . Поверхности магнитопровода ротора и статора, кроме ребер и поверхностей , выходящих в рабочий зазор, покрыты материалом с малым удельным электросопротивлением, причем толщина покрытия Л выполнена по соотношёншо и -1пК/2 /1Г где f - частота питающего напряжения, f4- магнитная прочищаемрсть материала покрытия; V злектропроводность материала; К -коэффициент уменьшения реактивного момента. В изобретекии осуществляется экранирование всех потоков рассеяния, кроме рабочего потока, что обеспечивает высокую линейность выходной характеристики. Уменьшение реактивного момента и улучшение линейности выходного напряжения приводят к уменьшению расхождения нуле- В1ЛХ значений реактивного момента и выходной характеристики, что повышает точность. I з.п. ф-лы, 2 ил. W to оэ 4 Ю СД

СОЮЗ СОВЕТСИИК

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (59 4 G 01 D 5 20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 0THPblTHA с с 1Ъ;

ОПИСАНИЕ ИЭО6РЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3706586/24-07 (22) 02.01.84 (46) 30.05.86. Бюл. 11- 20 (?2) Г.С. Шахтарина, И.В., Блинов, А.Ф. Корнеев и Л.Т. Татаркин (53) 621.313(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11с 389403, кл, G 01 D 5/20, 1970.

Авторское свидетельство СССР

Ф 309242, кл. G Ol D 5/20, 1969. (54) ДАТЧИК УГЛОВЫХ НЕРЕМЕЩЕНИИ (57) Изобретение -относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах автоматического контроля и регулирования. Цель изобретения - повышение точности контроля. Датчик (Д) содержит ферромагнитный ротор, статор с Ш-образным магнитопроводом, на среднем стержне которого размещена обмотка возбуждения,а на крайних стержнях — катушки выходной обмотки, включенные встреч,„SU„„1234725 А 1 г но. Поверхности магнитопровода ротора и статора, кроме ребер и поверхностей, выходящих в рабочий зазор., покрыты материалом с малым удельным электросопротивлением, причем толщина покрытия а выполнена по соотношению 6 = 1nK/2A f y g, где f — частота питающего напряжения, сц — магнитная прочищаемость.материала покрытия;

g — электропроводность материала;

К вЂ” коэффициент уменьшения реактивного момента. В изобретении осуществляется экранирование всех потоков рассеяния, кроме рабочего потока, что обеспечивает высокую линейность выходной характеристики. Уменьшение реактивного момента и улучшение линейности выходного напряжения приво- . дят к уменьшению расхождения нулевых значений реактивного момента и выходной характеристики, что повышает точность. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

«234725

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь-, зовано в системах автоматического контроля и регулирования.

Целью изобретения является ловышение точности путем уменьшения реактивного момента и ухода нулевых значений реактивного момента и выходного напряжения.

Иа фиг. представлен датчик, . f0 общий вид! на.фиг. 2 — то же, вид сбоку.

Датчик содержит ротор I, представляющий симметричное относительно нейтральной оси О-О ферромагнитное t5 тело и статор 2, выполненный из Ш-образного магнитопровода 3, на стержнях 4, 5 и 6 которого расположены катушки обмотки возбуждения 7 и выходной обмотки 8 и 9. Последняя 20 представляет собой две встречно включенные катушки 8 и 9 крайних. стержней 4 и 6 магнитопровода 3. . Ш-образный магнитопровод 3 выполнен нз ферромагнитного материала. Граня 25 !

О магнитолровода 3, кроме выходящих в рабочий воздушный зазор !! имеют покрытие l2 иэ материала с малым электросопротивлением, при этом покрытие !2 имеет разрывы на одном или- 30 нескольких ребрах !3. Ротор выполнен также из ферромагнитного мате- . риала с покрытием !5 граней, кроме выходящих в воздушный зазор !!. Покрытие !4 имеет разрывы на одном или нескольких ребрах !6, Датчик работает следующим образом.

При подаче напряжения на обмотку возбуждения 7 етатора 2 возникает магнитный поток, наводящий ЭДС в катупжах выходной обмотки 8 и 9.

При симметричном относительно нейтральной осн О-О положении ротора в катушках 8 и 9 крайних стержней

4 и 6 наводятся равные по величине

ЗДС, фазы которых противоположны за счет встречного включения катушек

8 и 9. Это положение ротора соответствует минимальному выходному сигналу и является нулевым положением 0 выходной характеристики. Нулевое положение выходной характеристики отличается от геометрической нейтрапи эа счет погрешностей изготовления магнитопровода и наличия потоков рассеяния, влияние которых усиливается в случае выполнения датчика в минимальных габаритах. Покрытие магннтопровода материалом с малым удельным электросонротивлением приводит к ослаблению потоков рассеяния, наличие разрывов покрытия на ребрах исключает ослабление рабочего потока, проходящего через воздушный зазор.

Это приводит к совпадению нулевого положения датчика с геометрической нейтралью.

В отличие от известных в предлагаемом устройстве осуществляется полное экраннрование всех потоков, кроме рабочего, через воздушный зазор.

При смещении ротора 1 от симметричного относительно оси 0-0 положения равенство магнитных проводимостей под крайними стержнями магнитопровода 3 нарушается, магнитный поток перераспределяется и наводит в катушках

8 и 9 обмотки разные по величине

ЭДС, в результате чего наблюдается. нарастание выходного сигнала. Выходное напряжение катушек 8 н 9 обмотки определяется в соответствии с выра- жением

1 !!

1 где U„ — напряжение питания;

N и У, — числа витков обмоток выходной и возбуждения соответственно;

0 и G — магнитные проводимости, определяемые выражением

G, G (г)

G,+О а -Я вЂ”, (з) где G — магнитная проводимость через.средний стержень;

G, иС, — магнитные проводимости через крайние стержни.

При этом

G = Р, Х+40,(х); (4)

G = Р. Х+Л6, (x); (5) где р, — магнитная проницаемость воздуха; а — ширина крайнего стержня;

1 — размеры Ш-образного магнитопровода в поперечном направлении; х — смещение ротора от нейтрального положения;

Ь вЂ” величина воздушного зазора.

Линейность выходной характеристики определяется степенью линейности

1234 где Р— магнитный поток;

aC — угол поворота ротора;

G„ „@ G — магнитные проводимости через

Крайние стержни, выражения для котоI рых приведены выше.

После подстановки выражений (4) и (5)в выражение (б) получают

«V ß вЂ” (— "" +aG (x)+aG (х)) и гРаХ

«!х,5 к

2 pal — — З5

+ с (х)+ь6 (x))

1 Х (7}

М=.—

В предлагаемом устройстве сводятся к минимуму члены 6G, (х) и hG (х), зависимые от перемещения х, что приводит к уменьшению производной йх 6 и 2 Р.аХ за счет чего достигается уменьшение реактивного момента N. зависимости изменения магнитной проводимости от смещения ротора.

Отклонение от линейного закона происходит вследствие дополнительных потоков рассеяния, которым соответст- 5 вуют проводимости AG,(х) н AG (х), имеющие нелинейную зависимость от перемещения х.

В предлагаемом устройстве осуществляется экранирование всех потоков 10 рассеяния, кроме рабочего потока воздушного зазора, в том.числе и экранирование потоков, которым соответству,ют магнитные проводимости hG,(x) и G (х), и таким образом обеспечивает- 15 ся .высокая линейность. выходной характеристики. уменьшение реактивного момента достигается за счет уменьшения зависимости суммарной магнитной проводимости от положения якоря.

Величина реактивного момента определяется выражением

И= — .(- — - « — « — — (6 )

1 Р - а(а +С,)

1 2

725 4

С достаточной степенью точности коэффициент К ослабления реактивного момента определяется выражением

И Н

К

М Н где И вЂ” реактивный момент датчика с покрытием;

И вЂ” реактивный момент датчика без покрытия;

Н вЂ” напряженность магнитного поля на границе магнитопровода с по- крытием;

Н, — напряженность магнитного поля на границе магнитопровода без покрытия.

Наличие экрана приводит к ослаблению магнитного поля, так что на расстоянии Z напряженность магнитного поля Н определяется соотношением

Н Н.1 при этом на расстоянии,. равном длине водны A т.е. при

Е=1= fpg происходит практически полное эйранирование.

При Z= 6 ослабление магнитного поля происходит .в соответствии с соотношениа дЯРу

- al mf t" г

Н =Н,t . = Hf

Ослабление реактивного момента определяется выражением н н - «4нГр и, М@ Но где а — толщина покрытия;

/и — магнитная проницаемость материала,покрытия; у- электронроводиость материала покрытия.

Отсюда толщина покрытия выбираетея из соотношения

1пК

Уменьшение реактивного момента и улучшение линейности выходного на- 50 пряжения приводят к уменьшению расхождения нулевых значений реактивного момента и выходной характеристики, что способствует повышению точности.

Степень ослабления реактивного мо-55 мента определяется толщиной экранируемого покрытия, его материалом и рабочей частотой питающего напряжения.

При использовании в качестве материала с малым удельным электросопротивлением меди

Гн

Р=1;-4 П 10

Я

y=5,8 10 м а толщина покрытия определяется выражением

-1пК 1пК

= «т« «« «««

1234725

Формула изобретения

ФиаЛ

Составитель В. Трегубов

Редактор Л. Повхан Техред Л.Сердюкова Корректор В. Бутяга

Заказ 2977/46 Тираж ?05 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Датчик угловых перемещений, содержащий ферромагнитный ротор, статор с Ш-образным магнитопроводом, на среднем стержне которого размещена обмотка возбуждения, а на крайних стержнях - катушки выходной обмотки, включенные встречно, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности путем уменьшения реактивного момента и ухода нулевых значений реактивного момента и выходного напряжения, поверхности магнитопровода ротора и статора, кроме ребер и поверхностей, выходящих в рабочий зазор, покрыты материалом с малым удельным злектросопротивлением, а толщина покрытия выполнена по соотношению

1пК

2 If / где 1 — магнитная проницаемость материала покрытия1.

f - частота питающего напряжения;

g злектропроводность материала покрытия;

10 М

К= — — коэффициент уменьшения

М реактивного момента;

И вЂ” реактивный момент датчика без покрытия;

И вЂ” реактивный момент датчика с покрытием.

2. Датчик по п, 1, о т л и— чающийся тем, чтовкачест2О ве материала покрытия использована медь.