Патент ссср 386418

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

K АВТОРСКОМУ СВв уДЕТЕ,ПЬСТВУ

386418

Сава Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

М. Кл. G 08с 9/04

Заявлено ОЗ.V.1971 (№ 1653227/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 14 VI;1973. Бюллетеш. № 26

Дата опубликования описания 8.VIII.1973 йомитет ао делам йаебретеиий и открытий

hplf Совете й1инистров

СССР

УДК 53 1.71:531.14 (088.8) А втор ьг изобретения В . Д. Кравченко, А. В; Бирюков, Л. К. Прокопенко и В, М. Хуторецкий

Заявитель

1"Ю

Б 1

МНОГО КА пАЛБН И и ДАТЧ И К П И ЕМЙЩЕЙ И Й

Устройство отпосится к системам автомяти* честного контроля и регулирования.

Известны многоканальные датчики перемещений, содержащие иидуктосиц, выполненный в виде дискового ротора с обмоткой возбуждения и дискового статора с сигнальными оомотками каналов, подключенными через усилители к одному из входов фазочувствительных каскадов, к другому входу которых подКлючена вторичная обмотка трансформатора опорного напряжения. К псрвичцой обмотке траисформатора подключен генератор возбу>кдения. Выходы фазочугствптсльных каскадов через фильтры подключены к пороговым устройствам.

Описываемое устройство отличается тем, что в нем установлены кольцевые воздушные конденсаторы с подвижными обкладками, расположенными на роторе, подключенными к обмотке возбуждения, и с нсподвижпыми обкладками, располо>кспными па стяторе и подключенными к генератору возбу>кдсния, а сигнальные обмотки каждого канала выполнены в виде секций, соединенных через п — 1, где и — число каналов, по порядку расположения каналов последовательно и гстречпо, и каждая последующая секция смещена относитель с но предыдущей на угол, равный а= — +>от, 2п где т — угловой шаг; т — целое число.

Л

Такое выполибние позволило повысить точпость работы устройства и упростить его.

lia фиг, 1 приведена блок-схема трехкяпальиого датчика перемещении; ца фиг. 2 при5 всдена диаграмма напряжений; па фиг. 3 изображен ротор ицдуктосина с обмоткой возбу>кдсция; на фиг. 4 — стятор ипдуктосина с сигияльцыми обмотками каналов; ца фцг. 5 показаны обкладки воздушных ко дспсаторов узла

10 подводя питания к обмотке возбуждения индуктосина; на фиг. 6 — располо>кение дисков ротора и стятора датчика и воздушных копдсцсаторов.

Многоканальный датчик перемещений со15 держит ицдуктосип 1 с обмоткой возбуждения

2 и сигнальными обмотками 8 каналов; генератор возбуждения 4, трансформатор опорного напря>кнеия 5, усилители 6, фазочувствительпыс каскады 7, фильтры 8, пороговые устрой20 ства 9, воздушныс конденсаторы 10 и 11. Ня фиг. б изображены ось 12, диск ротора 18 индуктосина, диск ротора 14 воздушных конденсаторов, диск статора 15 индуктосина, диск статора 16 воздушных конденсаторов.

25 Выход генератора возбуждения 4 подключен через воздушцыс конденсаотры 10 и 11 к обмотке возбуждения 2 индуктосипа 1. Выходы сигнальных обмоток 3 индуктосина подключены к усилителям 6 соответствующего

30 канала, а выходы усилителей подключены

386418

R: + Ш-., 2п одному из входов фазочувствительных каскадов 7; другой вход фазочувствительных каскадов подключен к выходной обмотке воздушного трансформатора 5 опорного напря>кения, а входная обмотка того же трансформатора подключена через конденсатор к выходу генератора возбуждения 4. Выходы фазочувствительных каскадов 7 через фильтры 8 несущей частоты подключены ко входам пороговых устройств 9 соответствующего канала.

Индуктосин 1 выполнен в виде двух дисков, один из которых является ротором, другой— статором, На изоляционном диске ротора индуктосина (см. фиг, 3) расположена обмотка возбуждения, выполненная печатным или иным способом. Обмотку возбуждения образуют радиальные проводники, соединенные по внутреннему и внешнему контуру перемычками.

Два соседних радиальных проводника и соединяющая их перемычка образуют пару полюсов. Вся обмотка возбуждения разбита на число пар полюсов Р, равное числу импульсов на 1 оборот ротора датчика с каждого канала.

Расстояния между началами (концами) двух соседних полюсов носят название углового шага т, а между соседними радиальными проводниками ——

На диске статора,индуктосина (см. фиг. 4) расположены сигнальные обмотки, разбитые на число секций lг. Секция образована радиальными проводниками и перемычками, аналогичными проводникам и перемычкам ротора (см. фиг. 3) и имеющими тот же шаг т.

Число пар полюсов в секции Л „, определяется формулой:

N = ent(— — 1 — —, Р й

2п где операция еп1 означает выделение целой части числа (округление в сторону большего значеняи N„.); n — число каналов.

Каждая последующая по порядку расположения на статоре секция (см. фиг. 4) смещена относительно предыдущей на угловую величину и, определяемую величиной: где т — подобранное из условия равенства промежутков между секциями целое число, определяемое по формуле:

Р— Np и

Сигнальную обмотку капала образуют секции, соединенные по порядку расположения каналов через (и — 1) секцию на диске статора последовательно-встречно, т. е, конец 1-й секции соединяется с концом (п+1)-й секции, начало (п+1) -й соединяется с началом (2п+

+1)-й, конец (2и+1)-й соединяется с концом (Зп+1)-й и т, д...Начало 1-й секции и конец

1г — (и — 1)-й секции при четном и, или начало

1г — (n — 1)-й секции при нечетном и образуют сигнальную обмотку 1-ro канала. Аналогично и для 2-го канала: конец 2-й секции соединяется с концом (n+2)-й секции, начало (и+

+2)-й с началом (2и+2)-й и т. д., начало 2-й секции и конец или начало /г — (n — 2)-й образуют сигнальную обмотку 2-го канала и т. д.

Число секций в кажодм канале четное, Число

k секций определяется из необходимости уровня компенсации нулевого сигнала аналогично выбору числа секций для индуктосинов с линейным выходным сигналом, и, кроме того, это число tron>rtro быть кратным числу каналов датчика. В итоге полюсы одного и того же канала смещены на угловую величину, крат1 ную полюсному делению —, а отдельных ка2 палов — на величину, кратную—

2п

Начало и конец обмотки возбуждения (см. фиг. 3) выведены посредством подводящих проводов к подвижным обкладкам воздушных конденсаторов, показанных на фиг. 5 заштрихованными.

Диск ротора 18 (см. фиг. 6) индуктосина и диск. ротора 14 воздушных конденсаторов находятся на оси 12 датчика, а напротив них, разделенные воздушным промежутком, находятся диски статора 15 индуктосина и имеющий аналоги шые диску 14 проводящие кольца диск статора 16 воздушных конденсаторов, к подводящим проводам которого подключены выводы генератора возбуждения. Ротор датчика сочленяется с контролируемым объектом (на фиг. 6 не показан).

Работа устройства поясняется на пространственно-временной диаграмме напряжений на входе и выходе устросйтва для двух каналов (см. фиг. 2) в зависимости от времени t u перемещения р. Предполагается, что ротор датчика вращается с постоянной скоростью.

Генератор возбуждения 4 (см. фиг. 1) вырабатывает синусоидальное напряжение по- рядка 100 кггг. Напряжение высокой частоты через воздушные конденсаторы 10 и 11 подводится к обмотке возбуждения 2 индуктосина 1, а также через конденсатор — к входной обмотке воздушного трансформатора 5 опорного напряжения. Напряжение, подведенное к обмотке возбуждения 2, обозначено Up.

Токи, текущие по проводцикам обмотки возбуждения 2, вызывают появление э. д, с. взаимоиндукции в проводниках сигнальных обмоток > индуктосина. Выходное напряжение сигнальных обмоток для двух каналов обозначено на диаграмме У„и U,, Величина и фаза напряжений зависят от взаимного расположения радиальных проводников ротора и статора.

Токи, текущие по радиальным проводникам, имеют направление, определяемое э. д. с. взаимоиндукции радиальных проводников ротора и статора (см, фиг. 3 и 4). При полном совпадении (паралельном расположении) полю386418 сов ротора и статора какой-либо секции в один момент времени э. д. с. взаимоиндукции для радиальных проводников этой секции будет иметь максимальное значение одного знака; в

1 секции, смещенной на полюсное деление —, 2 радиальные проводники одного полюса ротора будут совпадать по направлению: один— с одним радиальным проводником полюса статора, а другой — с соседним радиальным проводником другого полюса статора,. поэтому э. д. с. в нем, в отличие от предыдущей секции канала, имеет максимальное значение другого знака, а э. д. с. взаимоиндукции перемычек имеет один знак для любых секций канала.

Так как каждые две соседние смещенные на угол а секции соединены встречно, э. д. с. от радиальных проводников будут суммироваться, а постоянные составляющие от токов, текущих по перемычкам, не зависящие от перемещения, вычитаться; таким образом, происходит компенсация нулевого сигнала, величина э. д. с., а следовательно, и напряжеипс выходных сигналов U,, и К, (см. фиг. 2) будет промодулировано вращением по амплитуде и фазе. Максимум каждого канала будет т смещен на величину — по перемещению и

2п т — по времени, где Т вЂ” период огибающей не2п сущей частоты.

Выходное напряжение сигнальных обмоток

8 (см. фиг. 1) U„, и U, усиливается усилителями б сигналов индуктосина 1, имеющими линейную характеристику, и далее поступает на один вход фазочувствительного каскада 7 соответствующего канала.

На другой вход фазочувствительного каскада 7 подается напряжение U, с выходной обмотки воздушного трансформатора 5 опорного напряжения. Выходная обмотка этого трансформатора через конденсатор, служащий для выравнивания фаз опорного напряжения

UÄl и U„, У„, до 0 (180 ), подключена к выходу генератора возбуждения 4.

Так как индуктосин 1 представляет собой воздушный трансформатор с выходной фазой напряжения, повернутой относительно напряжения возбуждения на 90, для доворота фазы опорного напряжения на те же 90 удобно использовать воздушный трансформатор, вносящий наименьшие фазовые искажения.

При совпадении (либо несовпадении) фаз, что будет происходить v каждом канале при перемещении ротора на одно полюсное деление —, на входе порогового устройства 9 вы5 2 деляется постоянная составляющая Up„Uy, того или иного потенциала в зависимости от совпадения или несовпадения фаз Ус,, У., и

U,. Несущая частота отфильтровывается фильтром 8. В зависимости от потенциала (знака) составляющей на выходе соответствующего канала будет формироваться выходной сигнал (импульс «1» или «О») U„, U„, Нижний и верхний уровень Uc,„,,- потенциала Uy, и У ф, будет определяться величиной коэффициента усиления усилителя б сигнала соответствующего канала. Так как коэффициент усиления мало зависит от колебаний питающего напряжения, разность уровней опускания и срабатывания пороговых устройств 9 будет постоянной, не зависящей от амплитуды питающего напряжения.

Предмет изобретения

Многоканальный датчик перемещений, содержащий индуктосин, выполненный в виде дискового ротора с обмоткой возбуждения и дискового статора с сигнальными обмотками каналов, подключенными через усилители к одному из входов фазочувствительных каскадов, k другому входу которых подключена вторичная обмотка трансформатора опорного напряжения, к первичной обмотке которого подключен генератор возбуждения, выходы фазочувствительных каскадов через фильтры подключены к пороговым устройствам, огличающийся тем, что, с целью повышения точности работы и упрощения конструкции устройства, в нем установлены кольцевые

4О воздушные конденсаторы с подвижными обкладками, расположенными на роторе, подключенными к обмотке возбуждения, и с неподвижными обкладками, расположенными на статоре и подключенными к генератору

45 возбуждения, а сигнальные обмотки каждого канала выполнены в виде секций, соединенных последовательно и встречно, и каждая последующая секция смещена относительно предыдущей на угол, равный а= — =тт, где

2п т — угловой шаг; т —; n — число каналов.

Фиг 4 иг 5

Редактор Б. Нанкина

Заказ 2193/!5 Изд. № 1653 Тираж 602 Подписное

UHHHITH Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, К-35, Раушская наб., д. 4!5

ТипограФия, пр. Сапунова, 2

Фиг 5 ая

Фиг b

Составитель В. Рыгалин

Техред Е. Борисова Корректор Г, Запорожец