Дифференциально-трансформаторный датчик перемещения (усилия) кольцевого типа

 

О П И СА Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

328334

Сани Советскик

Социалистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 01.VI I.1968 (№ 1254933/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 02 11.1972. Бюллетень № 6

Длтл опубликования опислния 15.111.1972

М. Кл. G 01d 5. 20

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 531.14.083.8 (088.8) Авторы изобретения

Заявитель

И. И. Вальтер и Б. В. Советов

Среднеазиатское отделение Всесоюзного ордена Леи проектно-изыскательского и научно-исследовательского ин

«Гидропроект» им, С. Я. Жука титф:Ы,-.;. .".. .:." Т:=.. ". А

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ДАТЧИК

ПЕРЕМЕЩЕНИЯ (УСИЛИЯ) КОЛЬЦЕВОГО ТИПА

Дифференциально-трансформаторный датчик перемещения (усилия) кольцевого типа может быть использован при электрических измерениях неэлектрических величин в автоматических системах контроля и регулирования процессов.

В системах электрических измерений !Ieэлектрических величин известны дифференциально-трансформаторные датчики, содержащие корпус и дифференциально-трансформаторную измерительную систему.

Однако этот датчик можно использовать лишь для измерения силы или перемещения, но нельзя применять как датчик сравнения сил (перемещений), действующих одновременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях в одной плоскости.

В предложенном дифференциально-трансформаторном датчике перемещения (усилия) кольцевого типа корпус выполнен в виде упругого кольца, служащего одновременно внешним магнитопроводом измерительной системы.

При деформации кольца-корпуса внешними силами меняются зазоры между внутренней поверхностью кольца-корпуса и полюсами измерительной системы, которая и фиксирует изменения магнитных сопротивлений зазоров.

Крепление элементов датчика может быть осуществлено с помощью низкомодульной полимерной массы.

Ьлагодаря этому уFIIIOIFII!ется конст1эукция датчика и повышается надежность его рлботы.

На фиг. 1 изображен четырехнолюсный датчик перемещения (усилия) кольцевого тиил, (а — первый вариант исполнения, 6 — второй); на фиг. 2 — восьмиполюсный длт пн ; на фиг. 3 — схема соединений катушек длтчика и электрическая схема измерения его иоклзашш; на фиг. 4 — схема деформаций упругого элемента датчика при измерении деформлции (усилий), действующих ио одной оси; ил фиг. 5 — то же, ири измерении дсфор;I;ffffff (усилий), действующих в одной плоскости ио двум взаимно перпендикулярным осям.

15 Дифференциально-трансформаторный дл гчик содержит стальное кольцо-корпус 1, и котором расположен сердечник 2, наорлнный из

II1iicT!IFI трансформаторной стали, 11л герд "Iнике расположены четыре катушки возбуждс20 ния 3 и измерительные катушки 4 и 5. Сердечник 2 с катушками 8, 4 и 5 образует измерительную систему и закреплен с помощью щек б и 7 внутри кольца-корпуса 1. Щеки между собой стянуты болтом 8.

25 По второму варианту (фиг. 1, б) измерительная система закреплена с помощью, например, низкомодульной полимерной»;Ic«ff 9, которая заменяет щеки б и 7, а также бол" 8 и создает надежную герметичность всей си30 СТЕМЫ, 328334

А-А

Между измерительной системой, состоящей из сердечника 2 с катушками 8, 4 и 5, и кольцом-корпусом 1 образуются рабочие зазоры

10 и 11. На поверхности кольца-корпуса находятся точки приложения сил: вертикальные

12 и горизонтальные И. Зазоры 14»е являются рабочими. Датчик может быть выполнен и с другим расположением измерительных н питающих катушек (фиг. 2).

Датчик питается переменным током. Все катушки возбуждения соединены последовательно (фиг, 3). Направление витков выбрано так, чтобы направление магнитного потока соответствовало показанному на фиг. 3 стрелками. Возбужденный магнитный поток, проходя через сердечник 2 и рабочие зазоры 10 и

11, замыкается кольцом-корпусом 1. Измерительные катушки 4 и 5 образуют два плеча моста, два других плеча — сопротивления и R>. В диагональ моста включен фазочувствптельный измерительный прибор 15, например потенциометр, лагометр.

Когда датчик находится в ненагруженном состоянии, рабочие зазоры 10 и 11 равны ме кду собой и магнитные потоки, проходящие через рабочие зазоры и измерительные катушки

4 и 5, также равны. Вследствие этого наведенные ЭДС в измерительных катушках также равны между собой и мост находится в равновесии. При приложении вертикальной нагрузки Р, кольцо-корпус деформируется (фиг. 4), рабочие зазоры 10 уменьшаются, а зазоры 11 увеличиваются, при этом перераспределяются магнитные потоки, и наведенные ЭДС в измерительных катушках 4 возрастают, а в катушках 5 снижаются.

Таким образом, получается разбаланс моста, и стрелка измерительного прибора 15 отклоняется.

При приложении горизонтальной нагрузки

Р, происходят аналогичные явления, но ЭДС в измерительных катушках 4 уменьшаются, а в катушках 5 увеличиваются, и стрелка прибора 15 отклоняется в другую сторону, т. е. прибор 15 регистрирует показания обратного знака.

Шкала прибора может быть проградуирована в усилиях, действующих на датчик, плп

10 же в деформациях самого датчика.

При одновременном действии горизонтальных Р„и вертикальных Р„нагрузок кольцокорпус деформируется по-иному (фиг. 5). Прп

Р;=Р, все рабочие зазоры уменьшаются одинаково, перераспределения магпптных потоков не происходит, и мост остается сбалансированным.

При неравенстве нагрузок Р„и Р„зазоры изменяются неодинаково и показания датчика прямо пропорциональны разности нагрузок.

Предложенный датчик может быть применен в качестве динамометра, деформометра при измерении усилий (деформаций), возникающих в бетоне, арматуре, строительных и металлических конструкциях, деталях машин.

Предмет изобретения

Дифференциально-трансформаторный датчик перемещения (уснлия) кольцевого типа, состоящий из корпуса и дифференциалы отрансформаторной измерительной системы, от35 личаюи(ийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности работы датчика, корпус выполнен в виде упругого кольца, служащего одновременно внешним магнштопроводом измерительной системы.