Датчик угла
О П И С А Н И Е 349879
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К- АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”
М. Кл. G 01b 7/30
Заявлено 19.VI.1970 (№ 1450775/25-28) с присоединением заявки ¹
Приоритет
Опубликовано 4.IX.1972. Бюллетень ¹ 26 Дата опубликования описания 13.IX.1972
Комитет по делам изобретений и открытий при Совете МИнистров.
СССР
УДК 531.717(088.8) Авторы изобретения
Б. П. Леонов, А. И. Милюков и Э. А. Нокалн
Заявитель
ДАТЧИК УГЛА
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения угловых перемещений.
Известны датчики угла, содержащие статор, выполненный в виде дискообразного основания с закрепленным на нем четырехпалым магнитопроводом с расположенными на каждом из пальцев обмотками возбуждения и измерения, и безобмоточный ротор, выполненный в виде шарового сегмента.
Недостатком известных датчиков является невысокая точность измерения вследствие влияния на сигнал датчика поступательного перемещения ротора в плоскости, перпендикулярной его оси вращения.
Кроме того, известные датчики не измеряют угол поворота ротора относительно его геометрической оси.
Предложенный датчик отличается от известных тем, что ротор выполнен в виде усеченного шарового сегмента, с диаметром, большим диаметра основания статора, имеющего ширину усеченной части, равную расстоянию между осями симметрии пальцев магнитопровода, расположенных параллельно сторонам усеченного сегмента, а обмотки возбуждения соединены таким образом, что создаваемый ими магнитный поток имеет одинаковое направление в каждых двух, пальцах магнитопровода, расположенных симметрично относительно оси, параллельной сторонам усеченного сегмента, обмотки измерения, расположенные на тех же пальцах, соединены последовательно согласно, а пары обмоток измерения соединены между
5 собой последовательно и встречно.
Такое выполнение позволяет повысить точность измерения.
На фиг. 1 показана принципиальная схема предложенного датчика; на фиг. 2 — схема со10 единения обмоток возбуждения (а) и схема соединения обмоток измерения (б).
Датчик содержит безобмоточный ротор 1 и статор, выполненный в виде дискообразного основания 2 с закрепленным на Heì магнито15 проводом с пальцами 8 — б, на каждом из которых размещается обмотка возбуждения и измерения (на чертеже не показана).
Датчик работает следующим образом, В исходном положении ротора его геомет20 рическая ось совпадает с геометрической осью статора. Воздушный зазор между ротором и статором является равномерным. Магнитный поток, создаваемый обмотками возбуждения, индуцирует ЭДС в обмотках измерения, сум25 марная величина которой равна
Евык — (ЕЗ+ ES) («+ e) где Ез, Е,, Е5, Ез — ЭДС в обмотках измере ния, расположенных соответственно на пальЗо цах 3 — б.
349879 ю()4
141
Фиг 1
Текред Л. Богданова
Редактор М. Макарова
Заказ 3004/18
Корректор Е. Миронова
Тираж 406
Изд. № 1248
Подписное
Типография, пр. Сапунова, 2
При нулевом положении ротора площади воздушного зазора над каждым пальцем равны между собой, следовательно Е„к„=O. При повороте ротора вокруг геометрической оси 7 в направлении стрелки а площадь воздушного зазора над пальцами 8 и 5 возрастает, а над пальцами 4 и 6 уменьшается. ЭДС в обмотках измерения становятся равными
Ез= Ep+ КK Ев= Ep+ F(z
E =Eo — Ки Ез=Еа — Ки, где Eo — э,д.с. в каждой обмотке измерения при нулевом положении ротора; а — угол поворота ротора;
К вЂ” коэффициент пропорциональности.
Евы — — 4Ксг, следовательно, выходной сигнал датчика при повороте ротора вокруг геометрической оси 2 пропорционален углу поворота.
При повороте ротора в вертикальной пло"кости, проходящей по оси Х, относительно некоторой точки О, лежащей на геометрической оси датчика Z, происходит изменение ЭДС в каждой катушке выходной обмотки в соответствии с выражениями:
Ез — Eo = Eo+ ËE, Е4 Е5 — Ео Ж где ЛŠ— приращение ЭДС.
Соответственно Е„, =О и, следовательно, угловое перемещение ротора в этой плоскости не изменяет выходного сигнала датчика.
При поступательном перемещении ротора в той же плоскости Е„,,=О, и это перемещение также не влияет на выходной сигнал датчика.
При угловом перемещении ротора в вертякальной плоскости, проходящей по оси Y, or0
1» ", носительно произвольной точки О, изменение
ЭДС в каждой обмотке измерения имеет вид
Ез = Е4 —— ЕО+ лЕ, Ез=Еа=Еа — AE
5 и соответственно Ев,,„.=О, Таким образом, выходной сигнал датчика пропорционален только рабочему перемещению ротора, т. е. его повороту вокруг геометрической оси Z, а любые нерабочие перемеще10 ния ротора не влияют на выходной сигнал датчика.
Предмет изобретения
Датчик угла, содержащий статор, выполнен15 ный в виде дискообразного основания с закрепленным на нем четырехпалым магнитопроводом с расположенными на каждом из пальцев обмотками возбуждения и измерения, и безобмоточный ротор, выполненный в виде
20 шарового сегмента, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, ротор выполнен в виде усеченного шарового сегмента с диаметром, большим диаметра основания статора, имеющего ширину усеченной части, 25 равную расстоянию между осями симметрии пальцев магнитопровода, расположечных параллельно сторонам усеченного сегмента, а обмотки возбуждения соединены таким образом, что создаваемый ими магнитный поток имеет
30 одинаковое направление в каждых двух пальцах магнитопровода, расположенных симметрично относительно оси, параллельной сторонам усеченного сегмента, обмотки измерения, расположенные на тех же пальцах, соединены
35 последовательно согласно, а пары обмоток измерения соединены между собой по ледовательно и встречно.
