Устройство для измерения давления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

< 702246 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.09.77 (21) 2520581/18-10 с присоединеииент заявки И вЂ” (23) П риоритет(51)М. Кл.

G Ol 1 7/04

ГесудэрственнФ нсмнтет

СССР на делам нзабратеннй н аирмтнй

Опубликовано 05.12,79, Бюллетень М 45

Дата опубликования описания 10,12,79 (53) УДК 531.787 (088,8) (72) Автор . изобретения

А. И. Иоффе (7I) Заявитель (54) УСТРСЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к устройствам. преобразования механических величин в алектрические.

Известны датчики давления, содержа5 щие упругий алемент и индуктивный преобрааователь перемещения в алектричекое напряжение (1) . ,При воадействии на устройство различных дестабилиаирующих факторов (температуры, изменения амплитуды, частоты и формы кривой напряжения питания, внешних магнитных полей, старения материалов и др.) в трансформаторном преобразователе имеют место изменение нуля вы-1 ходной характеристики (аддитивная пот решность ) и изменение крутизны выходной характеристики (мультипликативная погрешность).

Наиболее близким по технической сущ- 20 ности и достигаемому техническому эффекту к иаобретению является .устройство . для измерения давления с упругим чувствительным алементом и дифференциальным трансформаторным преобразователем перемещения, выполненным в виде магнитопровода с воздушным зазором в котором расположены измерительная катушка, закрепленная на чувствительном алемепте, и компенсационная катушка, закрепленная неподвижно (2) .

В известном устройстве наличие компенсационной катушки, включаемой встречно с иамерительной, позволяет исключить аддитивную составляющую погрешность.

Мультипликач твная составляющая погрешность в известных устройствах имеет место.

Однако ато устройство имеет недостаточную точность.

Белью изобретения является повышение точности устройства за счет исключения как аддитивной, так и. мультипликативнойсоставляющей погрешности трансформаторного преобразователя.

Это достигается тем, что в предлагаемое устройство для измерения давления, содержащее магнитопровод с воздушным

3 7 зазором и катушкой возбуждения, упругий чувствительный элемент, измерительную и компенсационную катушки,, расположенные с противоположных сторон воздушного зазора магнитопровода, введены допол нительная катушка, которая установлена неподвижно в плоскости воадушного заеора магнитопровода и смещена относительно компенсационной катушки вглубь зазора на величину хода чувствительного алемента, потенциометр, нуль-орган -,и электродвигатель, при атом конец дополнительной катушки соединен с концом измерительной и концом компенсационной катушек, а начало потенциометра, соединено

1 с одним концом потенциометра, другой конец которого соединен с началом компенсационной катушки, а щетка соединена с одним входом нуль-органа, друг< В вход которого соединен с началом измерительной катушки, при атом выход нуль органа соединен с обмоткой алектродвигателя, вал которого механически связан со щеткой потенциометра.

На фиг. 1 приведена конструктивная схема описываемого устройства на фиг.

2 и 3 - сечения устройства; на фиг. 4— алектрическая схема устройства.

Устройство состоит иа упругого чувствительного элемента 1 магнитопровода

2., имеющего воздушный зааор; обмотки возбуждения 31 иамерите ной катушки 4» пружинных токопроводов 5 компенсационной катушки 6, закрепленной непод вижно дополните тьной катушки 7, закреп.ляемой неподвижно и установленной в плоскости воздушного BBBop& TBKBM o6p8зом, что площадь катушки 7 перекрывает полюс магнитопровода 2 на величину максимального хода чувствительного алемента» потенциометра 8; нуль-органа 9; серводвигателя 10, который через редуктор

11 связан со щеткой потенпиометра 8..

Компенсационная 6 и дополнительная

7 катушки установлены с одной стороны зазора, измерительная катушка 4 - с другой при атом компенсационная катушка

6 занимает положение, симметричное с иа меритепьной при положении иамерительной катушки, соответствующем давлению, равному нулю; дополнительная - соответствующем максимальному измеряемому давлению. Измерительная 4 и дополнительная

7 катушки соединены встречно с компенсационной катушкой 6 (см. фиг. 4).

Устройство работает следующим образом.

02246

При включении обмотки возбуждения . 1 в сеть переменного тока в магнитопрово" де образуется магнитный поток, который наводит в измерительной, компенсационной и дополнительной катушках напряжения Up, U, Ll соответственно. При подаче давления Р упругий чувствительный алемент прогибается и перемещает иамерительную катушку 4 вглубь воадушного зазора магнитопровода 2. При атом в иамерительной катушке увеличивается напряжение (Ои ) пропорционально измеряемоМу давлению. В компенсационной катушке наводится напряже15 ние Ug равное напряжению в измерительной катушке при Р О. В дополнительной катушке наводится напряжение 0 равное напряжению в измерительной катушке при максимальном иамеряемом давлении.

Так как катушки 4-6 и 6-7 соединены встречно, напряжение с катушек 4-8: а И к (1)

Напряжение с катушек 5-7, которым запитывается потенциометр 8:

П "Д К

{г)

При равенстве напряжений Uñ и 0 д.

-(U - напряжение между щеткой и на» чалом потенциометра, см. фиг. 1), напряжение на входе нуль -органа 9 равно нулю, и серводвигатель 10 находится в равновесии. При изменении давления напряжение Ug изменится, и серводвигатель переместит щетку потеяциометра 8 до положения, при котором Uс, = Uy

Отметим, что перемещение щетки потен40 циометра можно осуществлять вручную, фиксируя равенство Ц вЂ” U по индикатору нулевого положейия нуль-органа (гальванометру).

{з) где гл- — угол поворота щетки потенциг метра.

Из выражений (1) и (3) следует:

"и "к

0 — 0„(4)

Обозначим:

0„= „И f5)

0 =К Ъ +ц

А . п с х од (») где Ь» текущее значение перемен1ения чувствительного элемеи гч, Ъ дат, — максималы ое значенис переМЕЩЕНИЛ УR(Тийт >1Ц>I)<)I г> Эпе„. мента;

7 02246 6 уравнения (7) имеем: мах

0о„, 0< - напряжения на измерительной и добавочной катушках при их положениях, соответствующих

Ь-о, Кц — крутизна характеристики измерительной катушки,"

j(p - постоянный коэффициент.

Из выражений (5), (6), (7) получим: к +u -u и ои ок (7)

А в с4 к оА ок

Так как И пропорпионально давлению, то о(. = У (Р) Покажем, что предлагаемое устройство инвариантно к воздействию дестабилизирующих факторов (температуры, напряжения, внешних ма нитных полей и др.).

Действительно, при воздействии дестабилизирующих факторов будет происходить изменение линейных размеров катушек, магнитопровода, основания устройства и изменения магнитного .потока в воздушном

eaeope„ что приводит, во-первых, к изменению K И и К соответственно на

+ д К ц и + д К „и, во-вторых, к из» менению 0О„; 0 4 и ОоА corn ветственно на Ф Д Иод + Д U 4 ДО А.

При этом и з выражен ия (7 ):

<.к„+-дк„ +ц -.до -(U„++au > (А КД) +ЦоЬ ЬОо (О -ЬЦ )

Вследствие идентичности конструкции измерительной, компенсационной и допол» . нительной катушек и симметрии их расположения в воздушном зазоре, имеют место равенства:

И гО. =U ои к иА (9)

+ op, "к=""ид

ЬК„=-дк (11)

С учетом выражений (9), (10), (11) из

5 формула изобретения

Устройство для измерения nabaeHHH содержащее магнитопровод с воздушным зазором и катушкой возбуждения, упругий чувствительный элемент, измерительную и компенсационную катушки, расположенные с противоположных сторон воздушн6го зазора магнитопровода, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения . точности, в него введены дополнительная катушка, которая установлена неподвижно в плоскости воздушного зазора магню о- провода и смещена относительно комцей 0 сационной катушки вглубь зазора на ве- . личину хода чувствигельного элемента, потенциометр, нуль-орган и электродвига тель, при этом конец дополнительной катушки соединен с концом измерительной

25 и концом компенсационной катушек, начало дополнительной катушки соединено с одним концом потенциометра, второй коlieu которого соединен с началом компенсационной,катушки,,а щетка соедине30 на с одним входом нуль-органа, другой вход которого соединен с началом дополнительной.обмотки, при этом выход нульоргана соединен с обмоткой электродвигателя, вал которого механически связан

З5 со щеткой потенциометра.

Источники информации, Принятые. во внимание при экспертизе

1. Агейкин Д.,И.) Костина Е. H., Kye40 нецова H. Н. Датчики контроля и регулирования,М„1965, с. 586.

2.:Авторское свидетельство СССР

М 386293, кл. G Ol L 9/10, 1971 (прототип).

Puz.1

luz. 4

Составитель О. Сафонов

Редактор Л. Бибер ТехредЛ. Алферова Корректор Ю. Макаренко

Заказ 7576/39 Тйраж 1О73 Подлисное

ЦИИИПИ Государственного комитета СССР по делам ивобретений и открытий

113035, Москва, )К 35 Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4