Бесконтактный датчик углового перемещения

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, в системах автоматического управления. Цель изобретения - уменьшение потребляемой мощности при одновременном измерении угловых перемещений двух валов. Статор датчика выполнен в виде двухтороидальной чаши, в которой с обеих сторон эквидистантно относительно дна чаши расположены роторы, жестко установленные на валах. Кольца статора соединены между собой общей перемычкой. Роторы выполнены каждый в виде короткозамкнутого витка, охватывающего средние кольца статора, и жестко установлены на соответствующих валах. При повороте одного из роторов в ту или другую сторону от среднего положения амплитуда выходного сигнала линейно возрастает, а фаза его остается постоянной, изменяясь на 180при переходе ротора через нуль. При одновременном угловом перемещении роторов амплитуда выходного сигнала пропорциональна алгебраической сумме угловых перемещений валов. 2 ил.

Изобретение относится к технике преобразователей углового перемещения в электрический сигнал, в частности к индукционным датчикам с короткозамкнутым витком, и может быть использовано, например, в системах автоматического управления.

Известен индукционный бесконтактный датчик углового перемещения, содержащий статор с обмоткой возбуждения и измерительными обмотками, включенными по дифференциальной схеме, и безобмоточный ротор, магнитопровод выполнен в виде наружного замкнутого кольца с пазами, соединенного двумя стержнями, несущими измерительные обмотки, с внутренним незамкнутым кольцом, а ротор выполнен в виде короткозамкнутого витка, охватывающего внутреннее кольцо [1] .

Известный датчик обладает недостаточным диапазоном и малой линейностью характеристики измерения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является бесконтактный датчик углового перемещения, содержащий статор в виде трех соединенных перемычкой концентрично расположенных колец, на среднем кольце которого расположены сосредоточенная обмотка возбуждения, равномерно распределенная измерительная обмотка и ротор в виде короткозамкнутого витка, охватывающего выполненное замкнутым кольцо с обмотками [2] .

Известный датчик отличается относительно высоким потреблением мощности и не позволяет осуществлять одновременное измерение угловых перемещений двух валов.

Цель изобретения - уменьшение потребляемой мощности при одновременном измерении угловых перемещений двух валов.

Цель достигается тем, что бесконтактный датчик углового перемещения, содержащий основной статор в виде трех соединенных перемычкой концентрично расположенных колец, на среднем из которых расположены обмотка возбуждения, измерительная обмотка и ротор в виде короткозамкнутого витка, охватывающего обмотки, снабжен дополнительным статором, выполненным аналогично основному статору, при этом замкнутые кольца с обмотками основного и дополнительного статоров соединены общей перемычкой.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого датчика; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Бесконтактный датчик углового перемещения содержит размещенные в корпусе 1 статор 2 и ротор 3. Статор 2 выполнен в виде трех соединенных перемычками концентрично расположенных колец. На среднем кольце расположены сосредоточенная обмотка возбуждения, состоящая из встречно включенных катушек 4, 5, и равномерно распределенная измерительная обмотка 6.

Ротор 3 представляет собой электромагнитный экран в виде короткозамкнутого витка, охватывающего кольцо с обмотками и жестко сидящего с помощью основания 7 на валу 8.

Датчик снабжен дополнительным статором 9 в виде трех соединенных перемычками концентрично расположенных колец и дополнительным ротором в виде короткозамкнутого витка (фиг. 2). На среднем кольце статора 9 расположены сосредоточенная обмотка возбуждения, состоящая из встречно-включенных катушек (на чертеже не показаны), и равномерно распределенная измерительная обмотка 10. Короткозамкнутый виток охватывает среднее кольцо с обмотками статора 9 и с помощью основания 11 жестко установлен на соосном валу 12.

Статоры 2 и 9 соединены между собой кольцевым диском 13, благодаря чему оба статора образуют один общий статор в виде двухтороидальной чаши. Такое выполнение статора позволяет увеличить площадь воздушных зазоров и тем самым повысить чувствительность и уменьшить потребляемую мощность датчика.

В описываемом датчике самостоятельные перемычки, соединяющие между собой кольца статоров, отсутствуют. Их функцию выполняет дно двухчашеобразного статора, к которому присоединяются средние кольца статоров.

Обмотки возбуждения 4, 5 и встречно-включенные катушки статора 9 включаются параллельно, измерительные обмотки 6 и 10 - встречно друг другу.

Датчик работает следующим образом.

В среднем (нулевом) положении роторов 3 и дополнительного потоки возбуждения замыкаются через рабочие зазоры между диском 13 (дном чаши), наружными и средними кольцами статоров 2 и 9 (стенками чаши). При этом потоки возбуждения пересекают сигнальные обмотки 6 и 10, наводя в их частях, разделенных соответственно короткозамкнутыми витками роторов 3 и дополнительного, равные и противоположно направленные ЭДС.

При повороте одного из роторов в ту или другую сторону от среднего положения амплитуда выходного сигнала линейно возрастает, а фаза его остается постоянной, изменяясь на 180^о при переходе ротора через нуль.

При одновременном угловом перемещении валов 8 и 12 амплитуда выходного сигнала пропорциональна алгебраической сумме угловых перемещений этих валов.

Возможность одновременного измерения (суммирования) угловых перемещений двух валов расширяет функциональные возможности бесконтактного датчика углового перемещения. Кроме того, в данном датчике внешние и внутренние кольца статоров по всему периметру охвачены перемыкающей поверхностью (дном чаши), что увеличивает площадь воздушных зазоров в магнитной цепи датчика и тем самым позволяет повысить его чувствительность и уменьшить потребляемую мощность. (56) Авторское свидетельство СССР N 190242, кл. G 01 D 5/20, 1966.

Авторское свидетельство СССР N 320707, кл. G 01 D 5/20, 1972.

Формула изобретения

БЕСКОНТАКТНЫЙ ДАТЧИК УГЛОВОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ, содержащий основной статор в виде трех соединенных перемычкой концентричных колец, на среднем из которых расположены обмотка возбуждения, измерительная обмотка и ротор в виде короткозамкнутого витка, охватывающего обмотки, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потребляемой мощности при одновременном измерении угловых перемещений двух валов, он снабжен дополнительным статором, аналогичным основному, при этом замкнутые кольца с обмотками основного и дополнительного статоров соединены общей перемычкой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2