t
Изобретение относится к контрольно-измерительной
технике и может быть использовано для электрических измерений линейных перемещений
подвижных частей различных механизмов , особенно в тех отраслях производства,
где имеются сильные поля электромагнитных помех, например в прокатном производстве.
Известен преобразователь линейного перемещения с линейно-периодапеской, пилообразной
формой изменения выходной характерисгаки, позволяющей по количеству линейных участков
выходной характеристики производить грубое, а по длине самих линейных участков точное
измерение контролируемого перемещения .
В таком преобразователе линейного перемещения , содержащем неподвижную часть в виде
сердечника с обмотками возбуждения, измерительную и охватывающую их подвижную
часть в виде ферромагнитного цилиндра, измерительная обмотка выполнена из ряда секций
, соединенных последовательно и встречно, распределенных по длине сердечника, длина
же подвижного ферромагнитного цилиндра
равна длине расположения одной секции измерительной
обмотки или ее щагу. Магнитньж поток, создаваемый обмоткой возбуждения,
сосредоточивается в основном в области подвижного ферромагнитного цилиндра, перемещение
которого вызывает на выходе преобразователя линетно-периодическое изменение ЭДС 1.
Недостатком преобразователя является больщая длина расположения обмоток по длине
10 неподвижного сердечника, в силу чего неохваченная ферромагнитным цилиндром часть измерительной
обмотки оказывается подверженной влиянию внещних электромагнитных полей
и в ней наводится ЭДС помехи, которая сни15 жает точность преобразования.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является преобразователь
линейных перемещений, содержащий сердечник с продольными и поперечными пазами, в ко20 торых расположены соответственно обмотка возбуждения и секции измерительной обмотки,
охватывающая его подвижная часть, выполненная в виде чередующихся основных и проме . 39 жуточпых щлнидрических элементов, закрепле ных к общей втулке 2.
Недостатком известного является невысокая точность преобразоиания. обусловленная нелинейностью
магнитной индукции по длине воздушных промежутков между ферромагнитными
цндиндрами аодпидаюн части, что вносит нелинейность в изменение выходной ЭДС и
тем самым снижает точность преобразования. Цель изобретения повышение точности нреобразопателя.
Поставлен1гая цель достигается тем, что в нреобразователе, содержащем подвижную частЬ
состоящую из чередующи)СЬя основных и промежуточных цилиндр1Г еских элементов, закрегигенных
в общей втулке, основные и промежуточные цилиндрические элементы выполнены
в виде коаксиально расположенных ферромагнитного и неферромягнитного кольца, в
основном цшн1ндрическом элементе ферромагнитное кольцо является внутренним, в промежуточном
- наружным, а внутренний диаметр ферромагнитного кольца основного цилиндрического
элемента меньше, чем внутренний диаметр ферромагнитного кольца промежуточног щшиндрического элемента,
На фиг, 1 изображен общий вид преобразователя с осевым )азрезом подвижной части;
на фиг. 2 - разрез Л-А на фиг. 1. Преобразователь содержит неподвижный
ферромагнитньн сердечник 1,.состоящий из двух частей, с продольными диаметрально :
расположенными пазами 2 и поперечными пазами 3 на торцах обеих частей, в которых
сосредоточенно уложены обмотка 4 возбуждения и измерительная обмотка 5, состоящая
из двух секций с одинаковыми параметрами, каждая из которых расположёна на своей
части магнитопровода неподвижного сердечника , и соединенных, между собой последовательно
и встречно, .Длина каждой части неподвижного ферромагнитного сердечника в ос
вом ниправлении по его поверхности равна шагу измерительной обмотки 5 или длине одной
ее секции. Обе части ферромагнитного сердечника закреплены без зазора между собо на штоке 6.
Подвижная часть 7 преобразователя, охваты вающая неподвижный ферромагнитный сердечник
1 с обмотками 4 и 5, выполнена в виде ряда чередующихся основных и промежуточных
цилиндрических элементов, состоящих из коаксиально расположенных основных ферромагнитных
8 и неферрома т1итных колец 9 и соответственно промежуточных ферромагнит
ных 10 и неферромагнитных колец 11, закрепленных в общей охватывающей их втзлк
12. Длина каждого ко1ьца равна шагу нзме рительной обмотки 5 или длине одной ее секции (длине одггой части неподвижного сердечника ). В основном цилиндрическом элемента
ферромагнитное кольцо 8 является внутренним , а неферромагнитное кольцо. 9 наружным
, в промежуточном элементе ферромагнитное ольцо 10 является внешним, а неферромагннтное
кольцо 11 - .внутренним. Внутренний диаметр ферромагнитного кольца 8
в основном цили щрическом элементе меньше, чем внутренний диаметр ферромагнитного кольца
10 в промежуточном элементе, но больше диаметра неподвижного ферромагнитного сердечника
1 на общую величину основного воздушного зазора. Внутренние неферромагиитные
(пластмассовые) кольца 11 в промежуточных элементах на скользящей посадке охватывают
1геподвижный сердечник 1 и служат опорами скольжения для подвижной части 7 преобразователя .
Общая линия подвижной части 7 преобразователя на два циливдричееких элемента (основного
и промежуточного) больще длины контролируемого перемещения. Неподвижный
сердечник 1 посредством штока 6 закреплен неподвижно, а подвижная часть 7 жестко соеД1гнена
с объектом, перемещение которого контролируется. Преобразователь работает следующим образом
. При подключении напряжения переменного тока к обмотке 4 возбуждения преобразователя
в кольцевых воздушных (неферромагнитных ) зазорах основных и промежуточных
цилиндрических элементов в подвижной части 7 преобразователя между ферромагнитными
кольцами 8 и 10 и цилиндрической поверхностью неподвижного ферромагнитного сердечника
1 в пределах его длины- возникают переменные магнитные потоки с неизменной величиной
магнитной индукции в каждом из зазо- . ров и обратно пропорциональной величине этих
зазоров, сцепленные с обеими секциями измерительной обмотки 5, в силу чего в них наводится ЭДС,
В исходном положении измерительного преобразователя , соответствующем начальной части
выходной характеристики, когда подвижная часть 7 находится в крайнем левом положении
, при котором ферромагнитное кольцо 10 крайнего справа промежуточного элемента
находится точно над правой, а ферромагнитное кольцо 8 основного элемента над левой
частью неподвиж1юго сердечника 1, в силу TOJo, что магнитная индукция в зазоре основного
цилиндрического элемента больше, чем в зазоре промежутошого, а площади контактируемых
магнитопроводов (колец 8 и 10 и сердечником 1) в этих зазорах равны между
собой, магнитный поток, сцепленный с левой секцией измерительной обмотки 5 сердечника
1, оказывается больше потока, сцепленного с правой секцией этой обмотки, в результате
чего и величина ЭДС в левой секции оказывается больше, чем в правой, модуль же ЭДС
на выходе преобразователя при этом получает ся равным разности модулей ЭДС обеих секций .
При перемещении подвижной части 7 преоб разователя в направлении неподвижного сердечника
1 с обмотками 4 и 5 величина магнитного потока в целом не меняется, но благодаря
линейному изменению площади контак тируемых магнитопроводов (ферромагнитных
колец 8 и 10 и сердечника 1) в кольцевых зазорах происходит линейное во взаимно противоположных
направлениях перераспределение магнитных потоков, связанных с каждой секцией
измерительной обмотки 5, в силу чего линейным происходит и изменение ЭДС в них,
а модуль ЭДС на выходе преобразователя при этом в. функции перемещения подвижной части
7 в пределах длины ферромагнитного кольца изменяется также линейно.
При перемещении подвижной части 7 преобразойателя в каком-либо одном направлении
над каждой частью неподвижного ферромагнитного сердечника 1 происходит чередование
основных и промежуточных цилиндрических элементов, в силу чего с обеими секциями измерительной
обмотки 5 поочередно сцепляйтся и линейно между ними перераспределяются
магнитные потоки разной величины, в результате чего модуль ЭДС на выходе преобр
зователя меняется не только по величине, но и по фазе. Такие измерительные преобразователи лине
ных перемещений могут быть использованы при работе в сложных условиях окружающей среды при наличии мощных электромагнитных полей со стороны электрооборудования как,
например, в прокатном производстве. Повышение точности преобразования перемещения
различ 1ых механизмов, например, прокатных валков стана, позволяет при
автоматическом регулировании толщины листового проката повысить качество проката и создать
экономию металла. Формула изобретения Преобразователь линейных перемещений,
содержащий сердечник с продольными и поперечными пазами, в которых расположены соответственно
обмотка возбуждения и секции измерительной обмотки, охватывающая его
подвижная часть, вьшолненная в виде чередующихся основных и промежуточных цилиндрических
элементов, закрепленных в общей втулке , отличающийся тем, что, с целью
повышения точности, основные и промежуточные цилиндрические элементы выполнены
в виде коаксиально расположенных ферромагнитиого и неферромагнитного кольца, в
основном цилиндрическом элементе ферромагнитное кольцо является внутре1гт1им, в промежуточном
-- наружным, а внутренний диаметр ферромагнитного кольца основного цилиндрического
элемента меньше, чем вн)пгрен- НИИ диаметр ферромагнитного кольца промежуточного
цилиндрического элемента. Источники информшши, принятые во вниматше при экспертизе
1.Авторское свидетельство СССР № 335543, кл. G 01 D 5/20, 1970.
2.Авторское свидетельство СССР N 729444, кл. G 01 D 5/20, 1977 (прототип). 0ve.f
Ф.
,
8
1г
