Преобразователь перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретекия - расширение диапазона однозначного отсчета перемещений трансформаторного преобразователя с нониусным сопряжением зубцов на его ферромагнитных статоре и роторе благодаря формированию одновременно с точным отсчетом (в пределах одного зубцового деления) и грубого отсчета перемещений (в пределах нескольких зубцовых делений). На роторе этого преобразователя размещены в общих продольных пазах секционированные обмотки возбуждения , точногб и грубого отсчетов. Секции обмоток возбуждения и точного отсчета распределены по окружности циливдрического ротора преобразователя , а секции обмотки грубого отсчета распределены также и по длине ротора и имеют заданную длину и направление намотки. При относительном перемещении ферромагнитного статора и ротора преобразователя происходит изменение площади перекрытия их зубцов, что приводит к изменению магнитного сопротивления на пути потока возбуждения , благодаря чему обеспечивается модуляция ЭДС, наводимьгк в обмотках точного и грубого отсчета, в функции величины перемещения. 5 ил. (/)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1421981 А1 ц11 4 G 01 В 7/00, 7/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

I с

А t

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1.ОСУДАРСТ1 ЕККЫЙ КОМИТЕТ CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4193177/25-28 (22) 18.11.86 (46) 07.09.88. Бюл. 9 33 (71) Куйбышевский авиационными институт им. акад. С.П. Королева (72) В.В.Иванов, Н.Е. Конюхов и В.В. Семенов (53) 621.317.39:531.71(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 769307, кл. G 01 В 7/00, 1978. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения расширение диапазона однозначного отсчета. перемещений трансформаторного преобразователя с нониусным сопряжением зубцов на его ферромагнитных статоре и роторе благодаря формированию одновременно с точным отсчетом (в пределах одного зубцового деления) и грубого отсчета перемещений (в пределах нескольких зубцовых делений) ° На роторе этого преобразователя размещены в общих продольных пазах секционированные обмотки возбуждения, точногб и грубого отсчетов.

Секции обмоток возбуждения и точного отсчета распределены по окружности цилиндрического ротора преобразователя, а секции обмотки грубого отсчета распределены также и по длине ротора и имеют заданную длину и направление намотки. При относительном перемещении ферромагнитного статора и ротора преобразователя происходит изменение площади перекрытия их зубцов, что приводит к изменению магнитного со- Я противления на пути потока возбуждения, благодаря чему обеспечивается модуляция ЭДС, наводимых в. обмотках

1 точного и грубого отсчета, в функции величины йеремещения. 5 ил.

142198!

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных и угловых перемещений.

Целью изобретения является расши-. рение диапазона однозначного отсчета перемещений за счет формирования одновременно с точным отсчетом (в. пределах одного зубчатого деления), так-10 же и грубого отсчета перемещений (в пределах нескольких зубцовых делений).

На фиг. 1 показан схематично преобразователь перемещений при цилиндрическом исполнении его статора и ротора; на фиг. 2 - развертка зубцовой поверхности ротора с размещенными в его продольных пазах секциями обмотки возбуждения; на фиг. 3 — развертка эубцовой поверхности ротора с

20 размещенными в тех же пазах секциями обмотки точного отсчета; на фиг.4 развертка зубцовой поверхности ротора с размещенными в тех же пазах сек-25 циями обмоток грубого отсчета; на фиг. 5 — диаграммы напряжений на обмотках точного и грубого отсчетов. жит установленные с возможностью от- 30 носительного линейного или вращательного перемещения ферромагнитные статор 1 и ротор 2, имеющие на обращенных одна к другой поверхностях зубцы, ными углами наклона относительно направления их взаимного перемещения.

Например, при линейном перемещении статора 1 относительно ротора 2, который в данном варианте исполнения установлен подвижно, что осуществляется,.например, с помощью неферромагнитных направляющих 3, зубцы на статоре — под прямым углом относительно направления Х их взаимного линейного перемещения. На цилиндрической по-) верхности ротора 1 выполнены вдоль со смещением между ними на четверть окружности ротора, в которых размещаются обмотки преобразователя. Пер50 вичная обмотка возбуждения преобразователя выполнена из четырех включенных последовательно-встречно секций

4-7, уложенных в указанных продольных пазах ротора (фиг. 2). Обмотка точного отсчета (ТО) выполнена в виде двух пар соединенных параллельно секПреобразователь перемещений содервыполненные с одинаковым шагом и раз- 35

55 ций 8-11, которые в каждой паре 8, )О и 9, 11 расположены на роторе диаметрально противоположно одна другой и соединены между собой встречно-последовательно (фиг. 3).

В тех же продольных пазах ротора размещены две пары трехсекционных обмоток 12-15 грубого отсчета (ГО), соединенные между собой согласно-по,следовательно в каждой паре (фиг.4).

Крайние секции одной пары обмоток 12 и 14 грубого отсчета охватывают 20 и 407. соответственно, а другой пары обмоток 13 и 15 — 40 и 20X зубцов по длине ротора и намотаны в одном направлении, например, по часовой стрелке, как показано на развертке поверхности ротора. Средние секции всех обмоток грубого отсчета намотаны в противоположном первому направлении, т.е. против часовой стрелки, и охватывают остальные 4ОЖ зубцов по длине ротора 2 преобразователя.

Для обеспечения электрических соединений между секциями обмоток преобразователя и для подключения электФ ронного блока обработки его сигналов служит диэлектрическая крлодка 16.

Преобразователь перемещений работает следующим образом ;

Ток первичной обмотки возбуждения создает в ферромагнитном цилиндре статора 1 и ферромагнитном роторе 2 преобразователя магнитное поле. Благодаря встречно-последовательному включению секций 4-7 обмотки возбуждения поток выходит из двух диаметрально-противоположных секций, например 4 и 6, и замыкается через ферромагнитный цилиндр статора 1, длина которого составляет примерно 20Х от длины ротора, и две другие диаметрально противоположные секции 5 и 7 первичной обмотки возбуждения. Через каждые полпериода питающего тока направление магнитного потока меняется на обратное. Это создает ЭДС в секциях вторичных обмоток ГО и ТО, которые зависят от магнитной.проводимости возчушного зазора между соответствующими секциями обмоток ферромагнитного ротора 2 и находящимися напротив них частями ферромагнитного цилиндра статора 1. Чем больше площадь перекрытия зубцов статора и ротора (на,фиг. 2 она показана двойной, штриховкой), тем больше ЭДС, наве1981

Ф о р м у л а

45

55

142 денная в секциях обмоток ТО и ГО ротора 2. При линейном относительном перемещении ротора 2 и статора 1 изменяется плошадь перекрытия зубцов и, следовательно, магнитное сопротив- ление на пути потока возбуждения, что приводит к изменению ЭДС в соответстствующих вторичных обмотках ГО и ТО

r преобразователя. Зависимость амплитуды наведенной ЭДС оТ перемещения, например в секциях от 8 по 10 обмоток

ТО (U7ôô и U р ) показана на фиг. 5 сплошными и пунктирными линиями соответственно. Благодаря встречно-последовательному включению секций обмоток

Т0 суммарная ЭДС 11 р изменяется в зависимости от перемещения по закону, близкому к гармоническому. Иэ-за скоса зубцов ферромагнитного ротора 2 и ферромагнитного статора 1 огибающие сигналов обеих пар секций 8-10 и 9,11 обмотки точного отсчета имеют пространственный сдвиг между собой, равный четверти шага нарезки зубцов. При этом ЭДС пар обмоток 12, 14 и 13, 15 грубого отсчета зависит не только от площади перекрытия зубцов ротора

2 и ферромагнитного статора.1, но и от направления намотки той части секции, над которой находится ферромагнитный статор 1. Зависимость амплитуды наведенной ЭДС (U,0(,U „,P в секциях одной из пар обмоток, например

12 и 14, ГО от перемещения показана на фиг. 5 сплошными и пунктирными линиями соответственно.

Благодаря согласно-последовательному включению обмоток )2, 14 и 13, 15 в каждой паре обмоток ГО в огибаюШих сУммаРной ЭДС Пгр „(х> и 0 гой(1на

Г02 (х1 х выводах (фиг. 5), смещенных в протранстве одна относительно другой на четверть периода, практически исключается влияние зубцовой модуляции магнитной проводимости воздушного зазора между статором 1 и ротором 2 преобразователя.

Полученные на выходе преобразователя двухфазные системы ЭДС Uгр Uгрт и U„,,UT0< (при увеличении числа продольных пазов, а следовательно, и количество секций обмоток ТО и ГО может быть получено и большее количество фаз выходных сигналов) подаются в стандартные блоки преобразования, используемые обычно с двухотсчетными синусно-косинусными поворотными преобразователями.

Благодаря введению грубого о.,счета увеличивается диапазон однозначного отсчета перемещений, соответствующий длине ротора, занятой секционированными обмотками ГО.

Предложенное соотношение размеров секций обмоток грубого отсчета и размеров ферромагнитного статора, а так10 же выполнение намотки этих секций и схема их включения обусловгены необходимостью получения заданной, пока- занной выше формы огибающих выходных сигналов грубого отсчета. При других

15 соотношениях размеров может произойти изменение формы этих сигналов и их взаимный пространственный сдвиг. . При этом появляются участки неоднозначности в некоторых диапазонах из20 меряемого линейного перемещения, когда оба сигнала грубого отсчета не изменяются по величине, вследствие чего выходной код канала грубого отсчета не будет cooTBeTcTBosGTb изме 5 ряемому перемещению.

Достоинством. предлагаемого преобразователя является нечувствительность к сбоям в системе его питания.

В связи с этим возможен периодичес30 кий режим работы преобразователя, при котором питание на него и на электронный блок обработки его сигналов подается только в момент запроса информации о контролируемом перемещении от внешней измерительной системы, что существенно снижает его энергопотребление. изобретения о

Преобразователь перемещений, содержащий установленные с воэможностью относительного линейного или вращательного перемещения ферромагнитные статор и ротор, на обращенных одна к другой поверхностях которых выполнены зубцы с одинаковым шагом и с разными углами наклона относительно направления их взаимного перемешения, и размещенные на роторе в его продольных пазах секционированная обмотка возбуждения и секционированная обмотка точного отсчета, о т л ич а ю ш и и с я тем, что, с целью расширения диапазона однозначного отсчета. перемещений, он снабжен размещенными в диаметрально противоположных продольных пазах ротора двумя парами трехсекционных обмоток грубого

5 14 отсчета, соединенными согласно-последовательно в каждой паре, крайние секции одной пары обмоток охватывают

20 и 40Х, а другой пары — 40 и 207 зубцов по длине ротора и намотаны в одном направлении, а средние секции этих пар обмоток намотаны в противоположном первому направлении, статор выполнен с длиной, равной 207. длины

21981 ротора, первичная обмотка выполнена из четырех включениых встречно-последовательных секций, а обмотка точного отсчета выполнена в виде двух пар соединенных параллельно и расположенных диаметрально противоположно секций, соединенных в каждой паре встречно-последовательно.

1421981

Составитель T. Бычкова

Редактор В. Бугренкова Техред А.Кравчук

Корректор С. Шекмар

Тираж 680

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4414/36

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4