Датчик угловых перемещений
Изобретение относится к измерительной технике. Цель - расширение области применения датчика угловых перемещений вращающихся объектов: первый объект - за счет обеспечения одновременного измерения угловых перемещений и второй объект, который может быть расположен на соосной, параллельной или пересекающейся оси вращения. Датчик угловых перемещений содержит два оппозитно расположенных в корпусе 1 замкнутых магнитопровода 2 и 3, на радиальных перемычках 4 и 5 которых размещены измерительные отметки 14 и 15, а на ферромагнитных валах 6 и 7, установленных с возможностью независимого вращения (поворота) на углы а и/ соответственно, закреплены ферромагнитные роторы 8 и 9 и размещены охватывающие эти валы секций 12 и 13 обмотки возбуждения, которые создают магнитные потоки Ф1-Ф4 в магнитопроводящих частях датчика, изменяющиеся в зависимости от положения роторов 8 и 9, Роторы 8 и 9 имеют в поперечном сечении профиль, ограниченный двумя симметрично расположенными участками спирали Архимеда, а в продольном сечении они имеют вид равнобочной трапеции, благодаря чему при повороте роторов изменяются не только длина, но и площадь воздушных зазоров, отделяющих их от магнитопроводов 2 и 3, что обеспечивает высокую линейность преобразования угловых перемещений а и /3 . 4 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУбЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР l г 1 1ат! 1 1 г 3 I1 JM 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4651554/28 (22) 15.02.89 (46) 15.01.91. Бюл. М 2 (75) Е.П.Абрамцев (53) 621.317.39:531,71(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР N 1315790, кл..G 01 В 7/30, 1985. (54) ДАТЧИК УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель — расширение области применения датчика угловых перемещений вращающихся объектов: первый объект — за счет обеспечения одновременного измерения угловых перемещений и второй обьект, который может быть расположен на соосной, параллельной или пересекающейся оси вращения, Датчик угловых перемещений содержит два оппозитно расположенных в корпусе 1 замкнутых магнитопровода 2 и 3, на радиальных перемычках 4 и 5 которых Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля угловых перемегдений одного или более вращающихся объектов, а также для алгебраического суммирования этих перемещений. Целью изобретения является расширение области применения датчика угловых перемещений за счет обеспечения одновременного измерения углового перемещения также и второго объекта, который может быть расположен или ссосно, или под углом к первому объекту, в той же или в параллельной плоскости. На фиг. 1 схематично показано конструктивное выполнение датчика угловых перемещений; на фиг. 2 и 3 — сечение А-A u.„.. Ж, „1620815 А1 размещены измерительные отметки 14 и 15, а на ферромагнитных валах 6 и 7, установленныхх с воэможностью независимого вращения (поворота1 на углы а и Р соответственно, закреплены ферромагнитные роторы 8 и 9 и размещены охватывающие эти валы секций 12 и 13 обмотки возбуждения, которые создают магнитные потоки Ф1 — ®p в магнитопроводящих частях датчика, изменяющиеся в зависимости от положения роторов 8 и 9, Роторы 8 и 9 имеют в поперечном сечении профиль, ограниченный двумя симметрично расположенными участками спирали Архимеда, а в продольном сечении они имеют вид равнобочной трапеции, благодаря чему при повороте роторов изменяются не только длина, ьо и площадь воздушных зазоров, отделяющих их от магнитопроводов 2 и 3, что обеспечивает высокую линейность преобразования угловых перемещений а и P . 4 ил. Б-Б на фиг. 1 соответственно; на фиг. 4— установка магнитопроводов датчика в общем корпусе при контроле угловых перемещений двух объектов, расположенных в параллельных плоскостях. Датчик угловых перемещений содержит корпус 1, в котором установлены с возможностью изменения взаимного положения два магнитопровода 2 и 3, сопряженные между собой с помощью радиальных ферромагнитных перемычек 4 и 5. На валах 6 и 7, предназначенных для связи с контролируемыми обьектами и выполненных иэ ферромагнитного материала, закреплены ферромагнитные роторы 8 и 9, расположенные на оси симметрии соответствующего магнитопровода. Каждый иэ роторов имеет 1620815 40 55 в поперечном сечении профиль, ограниченный двумя симметрично расположенными участками 10 и 11 спирали Архимеда (фиг, 2), а в продольном сечении имеет профиль в виде равнобедренной трапеции, меньшее основание которой расположено в области участка спирали Архимеда с наибольшим радиусом кривизны. На валах 6 и 7 датчика размещены охватывающие их последовательно встречно соединенные секции 12 и 13 обмотки возбуждения, а на радиальных перемычках 4 и 5 — измерительные обмотки 14 и 15, выполняющие функции магниточувствительных элементов, которые могут охватывать или пары перемычек (как показано), или отдельно каждую перемычку. Обмотки датчика размещены на каркасе 16 неподвижно, так как охватывают соответствующие магнитопроводящие участки с зазором, как это показано, например, на фиг. 3, В зависимости от взаимного положения контролируемых объектов валы 6 и 7 датчика могут располагаться соосно (фиг, 1), параллельно (фиг, 4) или под углом в той же, или в параллельных плоскостях, для чего служат полуоси 17 и 18, вставленные в глухие гнезда в корпусе 1 и ферромагнитных перемычках 4 и 5 и служащие для поворотной установки магнитопроводов 2, 3 и валов 6, 7 в одной и той же или в параллельнь х плоскостях. Датчик угловых перемещений работает следующим образом, Угловое перемещение, например. 4-а контролируемого объекта и связанного с ним ферромагнитного вала +U ротора 9, приводит к изменению величин зазоров между верхним и нижним продольными стержнями магнитопровода 2 и ротором 9, Величина зазора между верхним продольным стержнем и ротором 9 уменьшается, а его площадь увеличивается, в то время как между нижним продольным стержнем и ро. тором.9 зазор увеличивается, а его площадь уменьшается, вследствие чего изменяется магнитная проводимость. этих зазоров во взаимно противоположных направлениях, вследствие чего изменяются величины магнитных потоков Ф и Ф, пронизывающих измерительные обмотки 14 и 15, Наведенная в них ЭДС пропорциональна угловому перемещению +. а контролируемого объекта. Одновременно угловое перемещение +P в тTоoр оoг о o кKоoнHтTр оoл и р у еeм оoг о o оoб6ъ еeкKтTа, свя. занного с ним ферромагнитного вала 6 и ротора 8 приводит к изменению величин зазоров между верхним и нижним продольными стержнями второго неподвижного магнитопровода 3 и ротором 8, в результате чего изменяется во взаимно противоположных направлениях магнитная проводимость этих зазоров, что приводит к соответствующему изменению величин магнитных потоков Фз и Ф4, пронизывающих измерительные обмотки 14 и 15. Благодаря этому ЭДС, наведенная в измерительных обмотках 14 и 15, будет пропорциональна также и угловому перемещению второго обьекта, Таким образом, наводимые в измерительных обмотках 14 и 15 ЭДС пропорциональны алгебраической сумме угловых перемещений двух произвольно установленных объектов, что расширяет область использования датчика угловых перемещений. По сравнению с известными этот датчик обладает меньшими габаритами, большей компактностью конструкции и возможностью контролировать угловые положения валов с параллельными, соосными и пересекающимися осями, Аналогично этот датчик может быть построен для алгебраического суммирования угловых перемещений и при большем количестве контролируемых вращающихся объектов, например трех или четырех. Формула изобретения Датчик угловых перемещений, содержащий корпус, размещенные в нем магнитопровод . с магниточувствительным элементом на нем, установленный íà его оси ферромагнитный вал, предназначенный для связи с контролируемым объектом, с закрепленным на нем ферромагнитным ротором, имеющим в поперечном сечении профиль, ограниченный двумя симметрично расположенными участками спирали Архимеда, а в продольном сечении имеющим профиль в виде равнобедренной трапеции, меньшее основание которой расположено в области участка спирали Архимеда с наибольшим радиусом кривизны, о т л и ч а юшийся тем, что. с целью расширения области применения путем обеспечения одновременного измерения углового перемещения также и второго объекта, он снабжен вторым идентично выполненным магнитопроводом с размещенным на нем магниточувствительным элементом, который установлен оппозитно первому магнитопроводу и сопряжен с ним с помощью радиальных ферромагнитных перемычек, вторым идентично выполненным ротором и валом, предназначенным для связи с вторым обьектом контроля, двухсекционной обмотки возбуждения, каждая из секций которой охватывает соответствующий вал, и 1620815 полуосями, соединяющими корпус и радиальные перемычки магнитопроводов и служащими для поворотной установки и изменения взаимного положения каждого 17 из магнитопроводов относительно корпуса и другого магнитопровода, а магниточувствительные элементы выполнены в виде обмоток, размещенных на радиальных перемычках. 1620815 Составитель С.Скрыпник Техред М.Моргентал Корректор T.Màëåö Редактор Н.Горват Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 4237 Тираж !/ Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
