Датчик положения

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

26I2I5

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 74b, 8/04

Заявлено 22.VIII.1968 (№ 1264677/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 06Л.1970. Бюллетень № 4

Дата опубликования описания 25Х.1970

МПК G 08с

УДК 531.14.083.8 (088.8) Нохтитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

Н. Н, Левин и А. А. Баранов

Заявитель

ДАТЧИI(ПОЛОЖЕНИЯ

t,=t, К, + +— 3, 4 ) Изобретение отнооится к области автомапического управления и контроля.

Известны датчики положения, содержа щие зубчатый ротор и П-образный зубчатый статор с полюсными выступами с обмотками возбуждения и выходной. .Предложенный датчик отличается от известных тем, что в нем две пары полюсных выступов статора охвачены катушкам и одной ветви обмотки, возбуждения, а две другие пары — катушками другой ветви, подключенной к источнику питания через резистор и конденсатор, п речем,шаг по зубцам каждого полюсного выступа равен шагу по зубцам сердечника, шаг по зубцам крайних смежных полюсов отличается от целого числа зубцовых делений сердечника наполовину, а шаг по зубцам средних смежных полюсов — на одну четверть.

Это позволяет повысить чувствительность и линейность на всем диапазоне перемещения.

На чертеже дана конструктивная схема датчика.

Датчик состоит из зубчатого подвижного сердечника 1, П-образного зубчатого статора

2, закрепленного.в корпусе 8. На обращенных друг к джуту зубчатых поверхностях статора

2 размещены катушки обмотки возбуждения 4, при этом между пазами для размещения указанных обмоток образуются полюсные вьхстуны 5 (1 — Ю), на каждом из которых раоположено а зубцов (на чертеже а = 3), Таким образом, на статоре 2 датчика имеется восемь полюсных выступов 5,,которые попарно расположены один против другого.

Шаг по зубцам полюсного выступа 5 выбирается равным шагу по зубцам сердечника 1, Шаг по зубцам I и II, 111 и IV полюсных выступов выбирается равным

10 г а .по,зубцам II u III полюсных выступов

15 где: t — шаг по зубцам сердечника;

К2, Кз — целые числа.

Каждая из двух .ветвей обмотки возбуждения состоит из четырех катушек, включенных последовательно. При этом катушки одной ветви располагаются на 1, 1, II, 11 .полюсных выступах, а,катушки другой ветви — на lll, III, IV, Л" полюсных выступах.

В отличие от второй ветви, катушки первой ,ветви во збуждения включаются на тот же (А, В) источник перемен ного тока, но через активное сопротивление Я и емкость С. Сопротивление R и емкость С подбираются таким образом, чтобы токи в ветвях были одинаковыми, но сдвинутыми друг относительно друга на фазовый угол 90 .

261215

Выходная обмотка б размещена на средней части статора 2 и сцепляется с общим магнитным потоком.

Датчик работает следующим образом.

При включении обмотки возбуждения 4 в ее ветвях появляется двухфазный переменный ток, который обусловливает потоки полюсных выступов б.

В показанном на чертеже положении максимальный поток возникает в первой паре полюсных вьгступов (магнитное сопротивление воздушного зазора этой пары мин имально), а минимальный, но противоположного знака в любой момент времени (другое направление н. с. катушек), — во второй паре.

С обмоткой б сцепляется разность указанных потоков, возбужденных токами первой ветви. Таким образом, первая ветвь имеет наибольшее потокооцепление с выходной обмоткой 6, т.е. фаза э.д.с. выходной обмотки 6 совпадает с фазой э.д.с. первой ветви обмотки возбуждения 4.

Катушки второй ветви возбуждают равные, но противоположно направленные магнитные потоки, т.е. результирующий магнитный поток этой вепви равен нулю (проводимости III u I V полюсов равны по величине).

При перемещении сердечника вправо или влево от положения, показанного на чертеже, потокооцепление выходной обмотки б с первой ветвью обмотки возбуждения 4 уменьшается (уменьшается результирующий поток I u

II полюсов), а со второй ветвью — увеличивается. Фаза магнитного потока, возбужденного второй ветвью, отличается на 90, поэтому амплитуда результирующего потока, сцепленного с выходной обмоткой б, не изменяется с перемещением сердечника 1, а фаза последнего плавно уходит в ту или иную сторону.

Если выразить проводимости соответствующих пар полюсов через линейное перемещение l:

/ 360

Х, = а„+а,cosI б 360

4=аp+а cos

I 360

Ь=ао+а згп

Х4 = ap + aI siII (1 — 180 ), / 360

t4 то потокосцепление выходной обмотки определится равенством

g, = 2Fq (соз гв1(4 — Х ) + яп о1(Хз — Х4) ) pI, =

=4F cosutcos 1 +

t4 б 360

+ sin t sin l)1 в а,—

: F <,а, соз

10 катушек возбуждения катушек возбуждения где F p @os о1 — н. с. первой ветви;

F p з гп cot — н. с. второй ветви.

20 Таким образом, при отсутствии высших гармо нических в,составе разложения проводимостей полюсных выступов б в ряд Фурье (что можно обеспечить выбором относительной ширины .зубцов и скоса последних), фазовый

25 сдвиг выходного напряжения пропорционален смещению 1, а чувствительность обратно пропорциональна шагу IIIO зубцам сердечника

l.

t, 30

Предмет изобретения

35 Датчик положения, содержащий зубчатый ротор и П-образный зубчатый статор с обмотками возбуждения и выходной, отличающийся тем, что с целью повышения чувствительности и линейности на всем диапазоне перемещения, 40 в нем две пары полюсных выступов статора охвачены катуцгками од ной ветви обмотки возбуждения, а две другие пары — катушками друтой ветви, подключенной к источнику питания через резистор и,конденсатор, причем,,шаг

45 по зубцам каждого полюсного выступа равен шагу по зубцам сердечника, шаг,по зубцам крайних смежных полюсов отличается от целого числа зубцовых делений сердечника наполовину, а шаг по зубцам средних смежных

50 полюсов — на одну четверть.

261215

Составитель А. Иванова

Редактор Л. А. Утехина

Техред А. А. Камышникова Корректоры: В. Петрова и Е. Ласточкина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1111/16 Тираж 500 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Я(-35, Раушская наб., д. 4/5