Датчик нулевого положения

пл:

ОПИСАНИЕ Щ7743

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зав|исимое от авт. свидетельства М—

Заявлено 05.V11.1971 (№ 1679810/18-24) 11.,", . G ".;5 7.08 с присоединением заяВКИ, е—

Государственный комитет

Соввта Министров СССР во делам ивооретенив и втнрытий

Приоритет—

Опубликовано 17.IX.1973. 51оллетень .хе 37

Дата опубликования описания 14.11.197-l

„ 1, (1х 654.147.2,3(088.8)

Аьтоpь1 изобре .еш:я

Е. В. Савельев, В. С. Родин, A. А. Мелихов и Е. Е. Шварц

Заявитель

ДАТЧ ИК НУЛЕВОГО ПОЛО)КЕНИЯ

Предлагается конструкция датчика нулевого положения, предназначенного для p>b!pB ботки электрических сигналов, фиксирующих с высокой точностью положение двух соосных независимо вращающихся валов, применяющегося, например, в некоторых типах гидроприборов.

Известны датчики нулевого положения с емкостными преобразователями. Недостатками таких датчиков являются большая величина остаточного напряжения и чувствительность к запаздыванию по времени вь1ходHol о сигнала.

B ряде случаев кроме вращения за",ов в соосном положении, при котором измеряется угловое положение, необходимо обесгечить возможность выхода одного вала из соосного положения в любом направлении на любой угол. Известные датчики с емкостными преобразователями пе обеспечивают этой возмо>кн ос т и.

Целью изобретения является создан Ie конструкции датчика нулевого положения, ооеспечпвающей фиксацию иск одного положения двух соосно вращающихся валов с точнсстью (стаоильностью) не хуже 1 дуг. сек. за 15.11ии и с чувствительностью (разрешающей способностью) датчика не хуже 0,2 дуг. сек, обеспечение возможности выхода одного ва".à из соосного положения в люоом направлении на

360". Выше приведе:1пые параметры должны обеспечиваться прп относительной скорости вращения залов =30 /сек, рад :альном Goe

Ba !oB go 0,01 uil:I IIa Iaльноп I:ooooc!IocTII валов до 0,1 мм.

Поставленная цель достигается тем, что B предложенном датчике нулевого положения обкладки емксстного преобразователя расположены на сферических поверхностях и вклю1О чены по дпффере1щиальной схеме последовательно с согласующими трансформаторами, подстройкой и:1дуктивности которых датчик настраива=тся па рабочую частоту. С целью увеличения крутизны выходной харoêòåpèoò,,;15 ки з схемj включены регулируемые:1ндуктивности, компенсирующие паразит1:ые емкост . обкладок статора и соедпне ых с ними цепеп относительно корпуса (экрана). Д".я сглаж1—

Вания пуль ации Выходного напря>кен1111 па20 раллельно пле- ам дифференцпаль:1ой схемы в.,лючены с-.лаживающие емкост I. Причем. в отличие от обычного вкл1очспия фильтр; низкой частоты В цепь сигнала предлагаемое

В1 лючение >B!е ВызыВа "т времен:1о. о запаздывания выходного напряжения по.1 зращени:! валов, на величину, большую, чем период питающего напряжения. Для оолее эффективного использования датчика ширина и шаг обкладок статора и ротора выбраны такими, что

Зо угол перекрытия пла"ò-,;è:í статора и ротора

397743 равен отношению величины зазора к мини»aëüному радиусу обкладок (отступление от этой оптимальной величины перекрытия оокладок в ту или другую сторону приводит к значительному снижению крутизны выходной характеристики, вызывает ухудшение стабильности фиксации нулевого положения, т. е. существенно понижает точность датчика).

На фиг. I показан датчик нулевого положения; на фиг. 2 — электрическая схема датчика.

Датчик нулевого положения состоит из ротора 1, на ра.бочей концентрической сферической поверхности А которого имеются и обкладок 2, и статора 8, выполненного из изоляционного материала (например, керамики).

На рабочей концентрической сферической по верхности Б статора имеются 2 и обкладок

4, выполненных из проводящего материала.

Причем все нечетные обкладки соединены мехкду собой в одну цепь (4), а четные —.в другую (5). Обкладки ротора соединяются с корпусом (экраном) датчика, а обкладки статора соединяются последовательно с согласующими трансформаторами б и 7, вторичные обмотки которых включены на вход выпрямительных мостов 8 и 9, Выходы мостов подсоединены к выходным зажимам 10 и 11 датчика через два баластных сопротивления 12 и 13.

Параллельно плечам емкостного преобразователя включены компенсирующие индуктивности 14 и 15, а в плечи схемы (на вы од мостов) включены сглаживающие емкости 1б и 17.

Датчик нулевого положения запитывается напряжением высокой частоты (клеммы 18 и 19). При вращении ротора датчика происходит изменение емкостей между обкладками 2 ротора и обкладками 5 статора. Причем если емкость между обкладками 2 и 4 уменьшается, то емкость между обкладками 2 и 5 увеличивается, и наоборот. В момент когда эти емкости равны, а, следовательно равны и напряжения на выходе мостов, на клеммах 10 и

-1 датчика напряжение равно нулю. Это положение валов принято за исходное (нулевое). ри повороте любого вала происходит изменение величин емкостей между обкладками ротора и статора, что приводит к изменению

5 напряжения на выходе мостов и появлению на клеммах 10 и П постоянного напряжения, величина которого зависит от угла, а полярность — от направления поворота. Это напряжение может быть подано, например, на

1о усилитель-формирователь импульсов, что позволяет в момент прохождения вала через нулевое положение иметь на выходе усилителя импульс, который используется для точной фиксации положения двух соосно вращаю15 щихся валов.

При этом обеспечиваются отсутствие зоны нечувствительности выходной характеристики датчика в нулевом положении, достаточная величина крутизны и стабильность нулевого

2о положения при люфтах.

Преаиет изобретения

Датчик нулевого положения, содержащий

25 емкостной преобразователь угла с ротором, обкладки которого подключены к источнику входного напряжения, и статором с обкладками, трансформаторы, к первичным обмоткам которых подсоединены индуктивности, втоЗО ричные обмотки трансформаторов включены в первые диагонали вы прямительHûõ мостов, ко вторым диагоналям которых параллельно подключены конденсаторы и последовательно резисторы, отличающийся, тем, что, с целью

З5 повышения точности и надежности работы устройства, рабочие поверхности ротора и статора емкостного преобразователя выполнены концентрическими сферическими; причем нечетные обкладки статора соединены последовательно с первичной обмоткой первого трансформатора, четные обкладки статора соединены последовательно с первичной обмоткой второго трансформатора, а угол перекрытия обкладок равен отношению величины зазора

45 к их минимальному радиусу.

397743

Wu2 1

Составитель И, Загорбинина

Техред Л. Грачева

Редактор Л. Утехина

Корректор Л. Чуркина

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент>

Заказ 744/2449 Изд. ¹ 994 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5