Двухканальный бесконтактный датчик угловых перемещений

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<1>894347.Ф

-.««. . " «« (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 29.11.79 (21) 2845138/25-28 с присоединением заявки М (23) Приоритет—

Опубликовано 301281 Бюллетень Н9 48

Дата опубликования описания 30. 12.81 (53)М. Кл

G 01 В 7/30

Государственный коинтет

СССР но делам нзобретеннй н открытнй (З) УДЫ 621.317. .39:531.71-531.14 (088 ° 8) (54) ДВУХКАНАЛЬНЫЙ BECKOHTAKTHbIA ДАТЧИК

УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к системам автоматического измерения, контроля и регулирования и может быть исполь зовано для точных измерений угловых перемещений.

Известны датчики углового перемещения, в состав которых входят кольцевые трансформаторы. Эти устройства представляют собой совокупI0 ность контактных датчиков и кольцевых трансформаторов, причем для каждой отдельно выводимой обмотки ротора контактного датчика предусмотрен отдельный кольцевой трансформатор (1 ).

Недостатком такого типа устройств являются сравнительно большие габариты из-за наличия кольцевых трансформаторов.

Известен также бесконтактный 20 двухотсчетный преобразователь "уголфаэа",представляющий собой сочетание четырех плоских вращающихся трансформаторов (ВТ) в единой конструкции. Этот преобразователь имеет еди- .25 ную цепь возбуждения и две (двухполюсную и многополюсную) выходные обмотки 12).

Недостатком этого преобразователя, несмотря на сравнительно высокую точ- 30 ность, являются большие осевые габариты.

Наиболее близким к изобретению яв - ляется двухканальный бесконтактный датчик угловых перемещений, содержащий пакетные магнитопроводы ротора и статора и три группы квадратурных обмоток с числами пар полюсов п, m u и 1, где п и m - любые целые числа, из которых квадратурные обмотки с числом пар полюсов и, являющиеся. обмотками возбуждения, размещены на одном из пакетов магнитопроводов статора и ротора ГЗ ).

Недостатком данного датчика явля ются его относительно большие осевые !

:габариты из-за наличия трех пар пакетов магнитопроводов статора и ротора, размещенных по осевой длине датчика.

Цель изобретения — уменьшение габаритов датчика.

Укаэанная цель достигается благодаря тому, что магнитопроводы ротора и статора выполнены двухпакетными, обмотки ротора и статора с числами пар полюсов m и и й1 размещены во втором из пакетов магнитопроводов ротора и статора соответственно, а числа m u n +1 не имеют общих сомножителей.

894347

5 а

При подаче напряжения питания. на одну из обмоток возбуждения,например 6, на роторных обмотках 8 и 65

1.На фиг. 1 представлен датчик общий вид, разрез; на фиг. 2 — схема соединения его обмоток.

В корпусе 1 двухканального датчика размещены магнитопровод статора, содержащий пакеты 2 и 3 и магнитопровод ротора с пакетами 4 и 5.

На пакете 2 магнитопровода статора размещены две входные квадратурные (сдвинутые на 90 эл.град) обмотки 6 и 7, являющиеся обмотками возбуждения обоих каналов.

Обмотки 6 и 7 имеют число пар полюсов и.

При однофазном питании одна из обмоток 6 или 7 возбуждения подключается к источнику питания, а вторая закорачивается, а при двухфазном (режим фазовращателя) обмотки подключаются к разным фазам источника питания (не показан).

На концентрично расположенном относительно пакета 2 магнитопровода статора пакете 4 магнитопровода ротора размещены две квадратурные обмотки 8 и 9, имеющие те же числа пар полюсов, равные и. 25

На втором пакете 5 магнитопровода ротора размещены две пары квадратурных обмоток 10 и 11, имеющих и+1 или п-1 числа пар полюсов, и обмоток 12 и 13, имеющих m пар полюсов. Зр

Роторные обмотки 10 и 12 пакета

5 подключены к обмотке 8 пакета 4, а обмотки 11 и 13 — к обмотке 9.При этом взаимное подключение обмоток 10 и 12 к обмотке 8 выполнено в согласованной полярности, а обмоток 11 и 13 к обмотке 9 — в противоположной.

На пакете 3 магнитопровода статОра размещены две пары выходных обмоток 14 и 15 и 16,17. 40

Взаимное подключение роторных обмоток 10 и 12 к обмотке 8 в согласованной полярности обеспечивает эффект, аналогичный увеличению числа пар полюсов пакета 3 магнито- 45 провода статора (m + п), благодаря которому в выходных обмотках 16 и

17 статора наводятся напряжения

У пропорциональные s i n (n + m) а и

cos (n + m) d., представляющие собой 1О сигналы точного отсчета.

Подключение роторных обмоток 11 и 13, к обмотке 9 в противоположной полярности соответствует уменьшению числа пар полюсов n - (n + 1) = л 1

55 благодаря чему в выходных обмотках

14 и 15 статора наводятся напряжения, пропорциональные sinai u cosa представляющие собой сигналы грубого отсчета (одна пара полюсов), Датчик работает следующим образом.

9 будут наведены напряжения, пропорциональные соответственно sin g

cos c(< где п - угол поворота ротора, отсчитываемый от положения ротора, при котором взаимная индукция обмоток 6 и 8 равна нулю.

Эти напряжения подаются, соответственно, на обмотки 10 и 12 и обмотки 11 и 13 второго пакета 5 ротора.

Напряжение, поданное на обмотку 10, наведет .в выходных обмотках 14 и 15 соответственно, второго пакета 3 статора напряжения

I 51 nd.e1n((h+1)dip) И ч1иМ СО ((Иt1)d+ Сp)

Напряжение, поданное на обмотку

11, наведет в тех же выходных обмотках 14 и 15 статора, соответственно, напряжения совиа;со 1(и )А+, „) и — COS И (-9 1И ((И+Л)А+(о), гДе dp Угол, соответствУю 1ий положению ротора, при котором взаимная индукция обмоток ХО и 14 обращается в нуль.

Таким образом, суммарные выходные напряжения на обмотках 14 и 15 второго пакета 3 статора, соответственно, равны чиМ -э1и((И+л)(+ )+сов nd-сов((и 4)dip)=

cps(+J ы о)

Миы.COh ((>+3)cj+d )-cOSVld ми((ил1)(М,)=

Ми(М+ 1 о)

Следовательно, обмотки 14 и 15 являются выходными квадратурными обмотками канала грубого отсчета.

Напряжение, поданное на обмотку

12, наведет в выходных обмотках

16 и 17 статора, соответственно,напряжения

61И Ис(Ми (md+dp) и бали nd cps(ed+ñ(о)

Ъ

Напряжение, поданное на обмотку

13, наведет в тех же выходных обмотках 16 и 17, соответственно,напряжения

-cos nd.co@ (rnd+d ) и

cos и.1- s1r (md + d о), где с о — угол, соответствующий положению ротора, при котором взаимная индукция обмоток 12 и 16 обращается в нуль.

Таким образом, суммарные выходные напряжения на обмотках 16 и 17 будут, соответственно, равны ди„„1. „„(и1, „,) s15 hd cp6 («p)+

-соби.cpa(+dp)= tdp)=

=COD((ll+w)d+dp)) =61и ((и+ьЦ+d p J

894347

Следовательно, обмотки 16 и 17 являются выходными квадратурными обмотками канала точного отсчета.

Если при расчете обмоток 10 и 12 принять одинаковое начало отсчета углов, то угол о будет равен углу о! Если нули взаимной индукции обмоток 10 и 14 и обмоток 12 и 1& совместить по положению ротора, то о(о =

= d0- =0 °

Благодаря некратности чисел пар полюсов и + 1 и m обмоток статора и ротора, размещенных на общей магнитной цепи, в данном датчике принципиально отсутствует взаимодействие между раэнополюсными обмотками.

Возможные паразитные взаимодействия, обусловленные технологическими погрешностями, могут быть устранены в датчике известными средствами.

Таким образом, выполнение магнитопроводов ротора и статора двухпакетным с совместным размещением роторных и статорных обмоток на одном иэ пакетов магнитопровода ротора и статора, соответственно, позволяет существенно уменьшить осевые габариты датчика. формула изобретения

Двухканальныи бесконтактный датчик угловых перемещений, содержащий пакетные магнитопровод ротора и статора и три группы квадратурных обмоток с числами пар полюсов n m и п 1, где п и m — любые целые числа, из которых квадратурные обмотки с числом пар полюсов и, являющихся обмотками возбуждения, размещены на одном из пакетов магнитопроводов статора и ротора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов,магнитопроводы ротора и статора выполнены двухпакетными, обмотки ротора и статора с числами пар полюсов m u п +1 размещены на втором из пакетов магнитопроводов ротора и статора,соответственно, а числа m и и «+1 не имеют общих сомножителей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе f

1. Пульер Ю.М. Индукционные электромеханические элементы вычислительных и дистанционно-следящих систем. М., "Машиностроение", 1964, с. 139.

2. АвтОрское свидетельство СССР

9 393582, кл. G 01 0 5/20, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 366345, кл. G 01 В 7/00, 1970.

894347 (л m)o(р=п

p=m и р= п 1 фиг. Z

Составитель Т. Матюхина

Техред T. Маточка Корректор С. Шекмар

Редактор С. Тараненко

Заказ 11437/60

Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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