Датчик линейных перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве датчика положения в следящем электроприводе, а также в научно-техническом эксперименте. Датчик представляет собой магнитный усилитель с магнитопроводом в виде Ф-образной рамки. На боковых стержнях верхнего и нижнего окон магнитопровода магнитного усилителя расположены две двухсекционные обмотки переменного тока. К трем другим стержням по обе стороны магнитного усилителя присоединены шесть параллельных стержневых магнитопроводов, на четырех крайних из которых расположены обмотки возбуждения. Датчик снабжен также четырьмя подвижными сердечниками с измерительными обмотками, расположенными перпендикулярно к магнитопроводам. Обмотки возбуждения, расположенные с разных сторон магнитного усилителя, образуют пары. В каждой паре обмотки возбуждения включены встречно между собой. А обе пары обмоток включены параллельно. Измерительные обмотки могут быть включены по мостовой схеме измерения. Датчик линейных перемещений позволяет одновременно измерять линейное перемещение и скорость четырех контролируемых объектов. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве датчика положения и скорости в следящем электроприводе, а также в научно-техническом эксперименте.

Известен датчик скорости поступательного движения, содержащий снабженный сигнальной обмоткой неподвижный магнитопровод в форме рамки, разделенной на две части зазором, расположенным по диагонали продольных стержней, и связанную с контролируемым объектом и магнитную систему, один из поперечных стержней рамки выполнен в виде кольца с расположенной на нем обмоткой переменного тока, подсоединенной к нагрузочному резистору (авт. свид-во СССР N 0391483, кл. G 01 P 3/62, G 01 B 7/02, 1973 г.).

Данный датчик обладает недостаточными функциональными возможностями, в частности он не позволяет одновременно с измерением скорости измерять также и линейное перемещение контролируемого объекта.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является датчик линейных перемещений, содержащий магнитопровод с обмоткой возбуждения, неподвижный сердечник с измерительной обмоткой и нагрузочный резистор, датчик снабжен магнитным усилителем и дополнительным магнитопроводом, причем магнитопроводы с обмоткой возбуждения и дополнительный включены параллельно между собой и перпендикулярно к магнитопроводу магнитного усилителя, а подвижный сердечник размещен перпендикулярно к магнитопроводам и параллельно плоскости магнитопровода магнитного усилителя, в цепь обмотки которого включен нагрузочный резистор (авт. свид-во N 413516, кл. G 08 C 9/04, 1974 г., прототип).

Недостатком данного датчика является то, что он не позволяет одновременно измерять линейное перемещение и скорость других контролируемых объектов.

Задачей изобретения является обеспечение возможности одновременного измерения линейного перемещения и скорости четырех контролируемых объектов.

Для этого датчик линейных перемещений, содержащий основной магнитопровод с основной обмоткой возбуждения, первый дополнительный магнитопровод, основной подвижный сердечник с основной измерительной обмоткой, магнитный усилитель и нагрузочный резистор, причем основной магнитопровод с основной обмоткой возбуждения и первый дополнительный расположены параллельно друг другу и перпендикулярно магнитопроводу магнитного усилителя. Основной подвижный сердечник размещен перпендикулярно к основному и первому дополнительному магнитопроводам и параллельно плоскости магнитопровода магнитного усилителя, в цепь обмотки переменного тока которого включен нагрузочный резистор.

Датчик снабжен четырьмя дополнительными магнитопроводами и тремя дополнительными сердечниками с дополнительными измерительными обмотками. При этом второй дополнительный магнитопровод с дополнительной обмоткой возбуждения расположен на той же стороне магнитного усилителя, что и основной магнитопровод, параллельно основному магнитопроводу и перпендикулярно плоскости магнитопровода магнитного усилителя, а третий, четвертый и пятый дополнительные магнитопроводы расположены на противоположной стороне магнитного усилителя соосно первым трем магнитопроводам, параллельно между собой и перпендикулярно плоскости магнитного усилителя, причем крайние из них (третий и пятый) снабжены дополнительными обмотками возбуждения.

Магнитопровод магнитного усилителя выполнен в виде Ф-образной рамки, на боковых стержнях нижнего окна которого расположена дополнительная двухсекционная обмотка переменного тока, дополнительные подвижные сердечники с измерительными обмотками расположены перпендикулярно к магнитопроводам, между которыми они размещены.

Такое выполнение датчика линейных перемещений повышает его функциональные возможности, так как позволяет осуществлять одновременное измерение линейного перемещения и скорости четырех контролируемых объектов.

На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый датчик, на фиг. 2 - электрическая схема включения нагрузочного резистора в цепь обмоток переменного тока.

Датчик линейных перемещений содержит магнитный усилитель 1 с магнитопроводом, выполненным в виде Ф-образной рамки, на четырех боковых стержнях которой расположены двухсекционные обмотки 2 и 3 переменного тока, основной 4 и первый дополнительный 5 магнитопроводы, основную обмотку 6 возбуждения, расположенную на основном магнитопроводе 4, основной подвижный сердечник 7 с основной измерительной обмоткой 8, нагрузочный резистор 9 (фиг. 2), включенный в цепь обмоток 2 и 3 переменного тока.

Датчик снабжен четырьмя дополнительными магнитопроводами 10-13 и тремя дополнительными подвижными сердечниками 14-16 с дополнительными измерительными обмотками 17- 19 соответственно. При этом дополнительный магнитопровод 10 с дополнительной обмоткой 20 возбуждения расположен на той же стороне магнитного усилителя 1, что и основной магнитопровод 4, а дополнительные магнитопроводы 11-13 расположены на противоположной стороне магнитного усилителя 1 соосно магнитопроводам другой стороны. Крайние дополнительные магнитопроводы 11 и 13 снабжены дополнительными обмотками 21 и 22 возбуждения соответственно.

Дополнительный магнитопровод 10 с дополнительной обмоткой 20 возбуждения включен параллельно основному магнитопроводу 4 и перпендикулярно к плоскости магнитопровода магнитного усилителя 1, а дополнительные магнитопроводы 11-13 включены параллельно между собой и перпендикулярны к плоскости магнитопровода магнитного усилителя 1. Дополнительные подвижные сердечники 14-16 с соответствующими дополнительными измерительными обмотками 17-19 расположены перпендикулярно к магнитопроводам, между которыми они размещены. Основная 6 и дополнительная 20 обмотки возбуждения, а также дополнительные обмотки 21 и 22 возбуждения в каждой паре включены встречно между собой, а обе указанные пары обмоток возбуждения включены между собой параллельно. Обмотки 2 и 3 переменного тока включены между собой также параллельно. Основная 8 и дополнительные 17-19 измерительные обмотки могут быть включены по мостовой схеме измерения.

Датчик линейных перемещений работает следующим образом.

При одиночном контроле перемещений объектов (не показаны) все измерительные обмотки 8 и 17-19 выдают результаты измерений независимо друг от друга. При совместном контроле объектов, когда необходимо получить суммарное значение их параметров (что зачастую требуется при научном эксперименте), соединяются переключателем (не показан) по мостовой схеме измерения, и на выходе системы появляется сигнал, пропорциональный алгебраической сумме перемещений или скоростей контролируемых объектов.

Сигнал, пропорциональный скорости, снимается с измерительных обмоток 8, 17-19, а ЭДС в этих вспомогательных обмотках возникает за счет изменения во времени числа витков обмоток 6, 20-22 возбуждения. Принцип действия датчика состоит в том, что при перемещении подвижного сердечника (например, основного сердечника 7) магнитный поток постоянного тока, поступающий в замкнутый магнитопровод магнитного усилителя 1, меняет свою величину, так как количество витков основной обмотки 6 возбуждения основного магнитопровода 4, сцепленных с основным подвижным сердечником 7, меняется. При этом происходит подмагничивание магнитного усилителя, что сказываемся на токе в нагрузочном резисторе 9. Изменение этого тока пропорционально величине перемещения основного подвижного сердечника 7. Одновременно с этим при перемещении основного подвижного сердечника 7 происходит изменение магнитного потока, пронизывающего этот сердечник. Поэтому в основной измерительной обмотке 8, намотанной на этом сердечнике таким образом, чтобы ось намотки была перпендикулярна к направлению движения подвижного сердечника, возникает ЭДС, пропорциональная скорости перемещения основного подвижного сердечника 7.

Аналогично происходит и работа датчика при перемещении дополнительных подвижных сердечников 14-16.

При одновременном перемещении основного 7 и дополнительных 14 - 16 подвижных сердечников (измерительные обмотки этих сердечников включены по мостовой схеме) величина тока в нагрузочном резисторе 9 и ЭДС на выходе объединенных измерительных обмоток 8, 17-19 будут пропорциональны алгебраической сумме перемещений и скоростей контролируемых объектов соответственно.

Формула изобретения

Датчик линейных перемещений, содержащий основной магнитопровод с основной обмоткой возбуждения, первый дополниельный магнитопровод, основной подвижный сердечник с основной измерительной обмоткой, магнитный усилитель и нагрузочный резистор, причем основной магнитопровод с основной обмоткой возбуждения и первый дополнительный расположены параллельно друг другу и перпендикулярно магнитопроводу магнитного усилителя, основной подвижный сердечник размещен перпендикулярно к основному и первому дополнительному магнитопроводам и параллельно плоскости магнитопровода магнитного усилителя, в цепь обмотки переменного тока которого включен нагрузочный резистор, отличающийся тем, что он снабжен четырьмя дополнительными магнитопроводами и тремя дополнительными сердечниками с дополнительными измерительными обмотками, при этом второй дополнительный магнитопровод с дополнительной обмоткой возбуждения расположен на той же стороне магнитного усилителя, что и основной магнитопровод, параллельно основному магнитопроводу и перпендикулярно плоскости магнитопровода магнитного усилителя, а третий, четвертый и пятый дополнительные магнитопроводы расположены на противоположной стороне магнитного усилителя соосно первым трем магнитопроводам, параллельно между собой и перпендикулярно плоскости магнитного усилителя, причем крайние из них (третий и пятый) снабжены дополнительными обмотками возбуждения, магнитопровод магнитного усилителя выполнен в виде Ф-образной рамки, на боковых стержнях нижнего окна которого расположена дополнительная двухсекционная обмотка переменного тока, дополнительные подвижные сердечники с измерительными обмотками расположены перпендикулярно к магнитопроводам, между которыми они размещены.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2