Дифференциально-трансформаторный датчик перемещения

 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения линейных перемещений. Целью изобретения является повышение чувствительности дифференциально-трансформаторного датчика перемещения путем увеличения градиента магнитной проводимости его магнитной цепи. Датчик

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1 2142 (5D 4 G 01 В 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВ 1ОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ и ОТКРЫТИЙ (21) 3961220/25-28 (22). 02.10.85 (46) 23.08.87. Бюл. - 31 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) А.С . Кирпатовский, С.И.Кирпатовский и В.И.Руденко (53) 621.317 ° 39:531.71(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N9 1270549, кл. G 01 В 7/30, 1986. (54) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ТРАНСФОРМАТОРHbII3 ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения линейных перемещений. Целью изобретения является повышение чувствительности дифференциально-трансформаторного датчика перемещения путем увеличения градиента магнитной проводимости его магнитной цепи, Датчик

1332 состоит иэ двух 1!I-образных сердечников 1 и 2, обращенных один к другому своими стержнями. На среднем стержне

3 сердечника 1 размещена первичная обмотка 4, а на крайних стержнях 5 и 6 сердечника 2 расположены две секции 7 и 8 вторичной обмотки измерения, соединенные встречно-последовательно. В зазоре между сердечниками и 2 размещен якорь 9, выполненный в виде нескольких ферромагнитных пластин 10-13, закрепленных на общем диэлектрическом основании. Эти ферромагнитные пластины образуют две группы, установленные параллельно одна другой симметричным размещением относительно центра якоря. Одна из пластин каждой пары, предназначенная с

142 для реверсирования магнитного потока в крайних стержнях Ш-образного сердечника, на которых размещены секции вторичной обмотки, расположена наклонно относительно торцовых поверхностей этих стержней. При перемещении якоря 9 происходит перераспределение магнитного потока, создаваемого первичной обмоткой 4 между крайними стержнями сердечников ) и 2, что вызывает соответствующее изменение

ЭДС в секциях вторичной обмотки. В процессе перемещения якоря возможно даже реверсирование этого потока.

Вследствие более интенсивного изменения магнитной проводимости обеих половин магнитной цепи датчика повышается его чувствительность. 4 ил.

Изобретение относнтся к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных пере— мещений в области машиностроения и в различных системах автоматического управления для дистанционного контроля технологических процессов в условиях сильных помех.

Целью изобретения является повышение чувствительности дифференциально-трансформаторного датчика перемещения путем увеличения градиента магнитной проводимости его магнитной цепи .

На фиг. 1 приведен дифференциальнотрансформаторный датчик перемещения, общий вид; на фиг.2 — якорь датчика, вид сверху; на фиг.3 — сечение А-А на фиг.l; на фиг.4 — сечение Б-Б на фиг.l.

Дифференциально-трансформаторный датчик состоит из двух Ш-образных сердечников 1 и 2, обращенных один к другому своими стержнями. На среднем стержне 3 сердечника 1 размещена первичная обмотка 4 возбуждения, а на крайних стержнях 5 и 6 сердечника

2 расположены две секции 7,и 8 вторичной обмотки измерения, соединенные встречно-последовательно. В зазоре.между сердечниками 1 и 2 размещен

2 якорь 9, выполненный в виде ферромагнитных пластин 10-13, закрепленных на общем диэлектрическом основании, и установленный с возможностью линей5 наго перемещения в плоскости зазора.

Эти ферромагнитные пластины образуют две группы, установленные параллельно одна другой. В одну группу входят пластины 10 и 13, в другую—

11 и 12. Пластины обеих групп размещены симметрично относительно центра якоря. Пластины 10 и 12, образующие одну пару, имет размеры, совпадающие с размерами крайних стержней сердечников 1 и 2, а толщина этих пластин равна толщине якоря 9. Пластины ll u

13, образующие другую пару, имеют размеры, равные суммарному размеру сечений среднего и крайнего стержней этих сердечников и промежутков между ними. Толщина этих пластин меньше толщины якоря 9 и они расположены в теле якоря 9 наклонно относительно торцовых поверхностей стержней сердеч25 ников 1 и 2, обращенных в зазор.

Дифференциально-трансформаторный датчик перемещения работает следующим образом.

30 В исходном положения якоря 9 его ферромагнитные пластины 10-13 находятся вне зоны расположения стержней

10

13321

1ll-образных сердечников I и 2, вследствие чего воздушные зазоры между ними максимальны. Сопротивление магнитной цепи магнитному потоку, создаваемому первичной обмоткой 4 возбуждения датчика, максимально, вследствие чего ЭДС, наведенные этим потоком в секциях 7 и 8 вторичной обмотки, минимальны. Поэтому выходной сигнал датчика близок к нулю. При перемещении якоря 9, связываемого с объектом контроля в процессе измерений, одна группа ферромагнитных пластин, например l! и J2, постепен- 15 но входит в зазор между стержнями сердечников I и 2. При этом магнитный поток в стержне 6 уменьшается, так как его часть шунтируется пластиной

11, а в стержне 5 магнитный поток 20 увеличивается вследствие уменьшения воздушного зазора. В результате на вторичной обмотке появляется выходной сигнал, равный разности ЭДС в ее секциях 7 и 8,пропорциональный линейному перемещению якоря в плоскости зазора. При дальнейшем перемещении якоря в этом же направлении магнитный поток в стержне 6, создаваемый первичной обмоткой 4, продолжает 30 уменьшаться, принимая нулевое значение и может реверсироваться вследствие его полного шунтирования пластиной 11 якоря. В результате ЭДС в секции 8 вторичной обмотки также уменьшается, становится равной нулю и изменяет знак, а ЭДС в секции 7 возрастает более интенсивно ° Благодаря этому выходной сигнал датчика, равный разности ЭДС секций 8 и 7 вторич- 40 ной обмотки, возрастает в большей степени, чем в общеизвестных датчиках дифференциальной конструкции.

При перемещении якоря 9 в противоположном направлении другая группа 45 пластин (IO и 13) входит в зазор между стержнями I и 2,,что вызывает аналогичное перераспределение магнитных потоков. В этом случае пластиной .13 шунтируется магнитный поток в стержне 5 и фаза выходного сигнала изменяется на противоположную. Диапазон измеряемых перемещений определяется размерами стержней сердечника и шунтов.

Благодаря интенсивному изменению магнитнои проводимости магнитной цепи датчика увеличивается его чувствительность и вследствие этого увеличивается коэффициент передачи .мощности от питающего источника на выход датчика.

Формула и з о б р е т е н и я

Дифференциально-трансформаторный датчик перемещения, содержащий два

IL -образных сердечника, обращенных . один к другому своими стержнями, размещенную на среднем стержне одного иэ них первичную обмотку, расположенные на крайних стержнях другого сердечника и соединенные встречно-последовательно две секции вторичной обмотки и якорь, размещенный в зазоре между сердечниками и выполненный в виде нескольких ферромагнитных пластин, закрепленных на общем диэлектрическом основании, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения чувствительности, ферромагнитные пластины якоря разделены на две группы, установленные симметрично относительно центра якоря, одна из пластин каждой пары, предназначенная для реверсирования магнитного потока в крайних стержнях 111-образного сердечника, на которых размещены секции вторичной обмотки, расположена наклонно относительно торцовых поверхностей этих стержней, а якорь установлен с воэможностью линейного перемещения в плоскости зазора.!

332)42

Шунп

И)унт

ФигЗ

Фиг.Ф

Составитель Т.Бычкова

Техред М.Липык Корректор С.!!1екмар

Редактор Г. Волков а

Заказ 3822/36 Тираж 676 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I!3035, Москва, l(-35, Раушская наб., д. 4/5

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