(57) Реферат / Формула:
Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве измерительных преобразователей неэлектрических величин типа датчиков линейных перемещений, угловых скоростей, угловых ускорений и т.д. Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что датчик линейных перемещений содержит два магнитопровода. Один магнитопровод - в виде металлической рамы с обмоткой возбуждения, намотанной на грань магнитопровода параллельную магнитопроводу - в виде плоского металлического листа с системой измерительных обмоток. Обмотки измерительной системы размещены в неглубоких пазах на нижней и верхней плоскостях магнитопровода. Датчик может быть применен в информационно-измерительных системах и в управлении технологическими процессами в различных областях промышленности.
Евразийское (21) 201600407 (13) A1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки 2017.09.29
(22) Дата подачи заявки 2016.03.03
(51) Int. Cl. G01B 7/00 (2006.01)
(54) ДАТЧИК ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
(96) 2016/007 (AZ) 2016.03.03
(71) Заявитель:
АСАДОВА РЕНА ШАРИФ КЫЗЫ
(AZ)
(72) Изобретатель:
Мамедов Фирудин Ибрагим оглы, Асадова Рена Шариф кызы, Дадашева Рена Бахрам кызы, Гусейнов Рамиз Агали оглы, Мамедова Шафагат Тельман кызы, Гидаятзаде Саяра Гисматали кызы (AZ)
(57) Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве измерительных преобразователей неэлектрических величин типа датчиков линейных перемещений, угловых скоростей, угловых ускорений и т.д. Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что датчик линейных перемещений содержит два магнитопровода. Один маг-нитопровод - в виде металлической рамы с обмоткой возбуждения, намотанной на грань магнито-провода параллельную магнитопроводу - в виде плоского металлического листа с системой измерительных обмоток. Обмотки измерительной системы размещены в неглубоких пазах на нижней и верхней плоскостях магнитопровода. Датчик может быть применен в информационно-измерительных системах и в управлении технологическими процессами в различных областях промышленности.
МПК GO IB 7/00
ДАТЧИК ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве измерительных преобразователей неэлектрических величин типа датчиков линелных перемещений, угловых скоростей, угловых ускорений и т.д.
Известно (1), что для построения электромагнитных датчиков линейных перемещений предлагают использовать базовую магнитную систему, включающую два магнитопровода, подвижных относительно друг друга , один из которых содержит обмотку возбуждения , а другой - измерительную обмотку.
Известен (2) датчик линейных перемещений, состоящий, как минимум, из двух магнитопроводов с измерительными обмотками и обмотками возбуждения. Датчик позволяет измерять линейные перемещения объектов. Однако, недостатком данного изобретения является не только сложность конструкции, но и небольшой интервал перемещения.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является трансформаторный преобразователь линейных перемещений (3), который содержит магнитопровод с закрепленной на нем обмоткой возбуждения и размещенную в зазоре, с возможностью перемещения, пластину, на которой закреплена плоская распределенная измерительная обмотка, состоящая из П-образных секций с токоотводами. В зависимости от положения магнитопровода с обмотками возбуждения относительно измерительных обмоток происходит возбуждение соответствующей секции и перемещение мапштопровода вдоль измерительной обмотки. Данное устройство позволяет осуществлять линейное перемещение объекта. Однако недостатком данного устройства является сложность конструкции и, связанная с ним, недостаточная точность линейного перемещения, а также ограничения в диапазоне перемещения.
Задача изобретения состоит в создании датчика для измерения больших линейных перемещений с широким диапазоном перемещения и обладающего более простой конструкцией.
Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что датчик линейных перемещений содержит два магнитопровода. Один магнитопровод - в виде металлической рамы с обмоткой возбуждения, намотанной на грань магнитопровода параллельную магнитопроводу - в виде плоского металлического листа с системой измерительных обмоток. Магнитопровод с системой измерительных обмоток, длина которого соответствует диапазону измеряемого перемещения, установлен в соответствующих пазах магнитопровода с обмоткой возбуждения, с возможностью перемещения. Обмотки измерительной системы, в виде n-го количества секций, размещены в неглубоких пазах на нижней и верхней плоскостях магнитопровода, которые распределены по всей длине магнитопровода и соединены между собой согласно последовательно.
Сопоставительный анализ заявляемого изобретения и прототипа показал, что заявляемее изобретение отличается рядом существенных признаков, а именно: конструкция магнитопровода с обметкой возбуждения выполнена в виде металлической рамы. Другим существенным признаком является также иная конструкция магнитопровода с системой измерительных обмоток -плоского металлического листа с размещенными на его нижней и верхней поверхностях в неглубоких пазах измерительных обмоток. А соединения измерительных обмоток между собой выполнены согласно последовательно. Указанные существенные отличия от прототипа упрощают конструкцию датчика, позволяют увеличить магнитный поток, способствуют увеличению ЕДС и, тем самым дают возможность увеличить длину и диапазон линейных перемещений.
Сопоставительный анализ с другими известными датчиками показал, что не найдены датчики подобные заявляемому. Следовательно, заявляемое
техническое решение соответствует критериям "новизна" и "технический уровень" и может быть признано изобретением.
Конструкция датчика проиллюстрирована на фиг Л, где: 1 магнитопровод с обмоткой возбуждения -2; 3 - магнитопровод с измерительными обмотками; 4 - система измерительных обмоток, которая состоит из от 1 до п секций с обмотками; 5 - сопротивления; 6 - точки соединения обмоток; айв - ширина и длина обмотки возбуждения магнитопровода 1.
Датчик работает следующим образом.
Подвижным элементом, по необходимости, может быть либо
магнитопровод 1, (вдоль измеряемой величины X неподвижного
магнитопровода 3) либо магнитопровод 3 (магнитопровод 1 останется
неподвижным, а магнитопровод 3 перемещается по диапазону измеряемой
величины X). Предполагаем, что подвижным элементом является
магнитопровод 1. При этом магнитопровод 1 связан с технологическим объектом, осуществляющим механическое линейнее перемещение, которое подлежит измерению. При включении обмотки возбуждения в сеть, в магнитопроводе 1 создается замкнутый магнитный поток.
В процессе работы датчика, исходное положение берется равным секции 1. Относительно секции 1 магнитопровод 3 получает перемещение X и положение магнитопровода 3 становятся Х+а. Выходная величина напряжения, равная йвых снимается с датчика из зажима крайнего сопротивления. Каждая секция магнитопровода 3 пронизывается магнитным потоком, который создает обмотка возбуждения магнитопровода 1. Пренебрегая рассеиванием магнитного потока вдоль магнитопровода 3 и вокруг обмотки возбуждения считаем, что магнитный поток полностью пронизывает секции системы измерительных обмоток и индуцирует ЭДС к по закону электромагнитной индукции, которая записываются в виде:
Ё = -JwWucOs
где со - угловая частота питающего напряжения ия;
Wuc - число витков одной секции;
ф6 - магнитный поток, пронизывающий секции. Так как магнитопроводы изготовлены из сплошной конструкционной стали, то в его теле создается сильно выраженный поверхностный эффект. При этом магнитный поток в измерительных обмотках каждой секции распространяется не равномерно, т.е. в центре секции магнитный поток получает минимальное значение, а по краям - максимальное. Как известно из литературных источников, плотность магнитного потока близкого к поверхности измерительных обмоток магнитопровода 3 можно считать эквивалентным магнитному потоку создаваемого постоянным током. Закон полного тока по замкнутому контуру а1-Ъ1-с1-d1-е1 -f1-а1 можно
записать, в виде:
и, ¦ it а5 + HJa + 2H1:laf + Hs-s = i"wb,
где ib - ток, протекающий через обмотку возбуждения; Wb - число витков обмотки возбуждения;
8 - величина воздушного зазора между магнитопроводом-1 и магнитопроводом 3;
ЈaS,Ј &,Јa/~ соответствующие участки длины магнитосиловых линий;
Ну,Н1г,Н2- соответствующие напряженности магнитного поля в принятой
декартовой системе координат.
Определяя напряженность магнитного поля в средней части сечения соответствующие длине ЈaS,Ј &,Јa/ находим функциональную связь между
Ну,Н,г,Н22 и hs в результате получим:
/ w
41" В
а о
Зная напряженности H2z магнитного поля, находим магнитный поток ф,, пронизывающий обмотки измерительной секции, который записывается в виде:
где JU,JU0 - соответственно, относительная магнитная проницаемость материала магнитопровода и магнитная постоянная. Ток возбуждения /а удобно выразить через напряжение и и в комплексной форме, которое записывается в виде: . _ UB
/-- , а магнитный поток о* запишется в виде:
RB+jaLB
a b
где rb- активное сопротивление обмотки возбуждения;
LB - индуктивность обмотки возбуждения;
и в - напряжение питания. Индуктивность lb находим через поток сцепления т.е.
_VB_WB 11" I ~ I " 'в 'в
После некоторых преобразований индуктивность lb можно записать:
LB = AXWB ,
где а, - коэффициент, зависящий от геометрических размеров и параметров
материала. Затем находим значение ЭДС - Ё, полученной в одной измерительной секции, которая создает ток, протекающий через сопротивление 5.
Ё_ . aA,WucWHlj-a ^ RB + jaA{Wl ¦ а
Так как величина этих сопротивлений весьма больше, чем сопротивление самой секции, то ток индукции получается незначительным, При этом ЭДС для всех измерительных секций остается неизменным, но оно переходит с одной секции в другую путем перемещения магнитопровода в диапазоне измерения.
Было установлено, что выходное напряжение йшх определяется в виде:
= -r~d0> +2U2+3U2+... + nU"},
(/7 + 1)
где n - число секций. При переходе магнитного поля, полученного магнитопроводом от первой секции ко второй, величина Ё, уменьшается на
ЛЕ, а на второй секции это напряжение увеличивается на ЛЁ. В результате при перемещении магнитопровода от первой секции ко второй величина и1 уменьшается на ли; но на второй секции напряжение й2 увеличивается на ли.
В результате при переходе магнитопровода ко второй секции, изменение напряжения увеличивается на 2AU. Если уменьшение принять со знаком минус, а увеличение - с плюсом, тогда суммарное напряжение будет -ли + 2AU = ли. Аналогичным образом получится изменение напряжения при переходе магнитопровода от секции второй к третьей, где получится --2AU + зли = лй. При дальнейшем перемещении магнитопровода этот процесс повторяется.
Здесь изменение выходного напряжения прямо пропорционально перемещению X подвижного магнитопровода. Поэтому выражение, указанное внутри квадратной скобке, в зависимости от X можно выразить в более простом виде:
n + V '
где кр - коэффициент пропорциональности, зависящий от электромагнитных
параметров и геометрических размеров магнитопровода и обмотки секции, который в общем случае записывается в виде:
RB + jcoAxWl ¦ а '
По этой формуле был проведен расчет и построена характеристика рассмотренного датчика. Рабочая характеристика датчика является линейной в указанном диапазоне X. Предлагаемый датчик может работать только на переменном напряжении питания.
Для увеличения диапазона измерений достаточно увеличить длину магнитопровода с измерительными обмотками и, соответственно, количество секций. При этом линейность рабочей характеристики остается прежней.
Датчик может быть применен в информационно-измерительных системах и в управлении технологическими процессами в различных областях промышленности.
Авторы: ~t/Pb> Мамедов Ф.И.
J*pMT) Асадова Р.Ш.
Дадашева Р. Б. J^L^^/i Гусейнов Р.А. )/t?na*Jfi МамедоваШ.Т. tf^JuS^ Гидаятзаде С.Г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Н.Е.Конюхов, Ф.М.Медников, М.Л. Нечаевский Электромагнитные датчики
механических величин. Москва, машиностроение, 1987г.
2. П РФ №2138774 Датчик линейных перемещений, 18.11.1997.
3. Ав.св №2023234 Индукционный датчик линейных перемещений 15.11.1994 (прототип)
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Датчик линейных перемещений содержит два взаимоперемещающихся магнитопровода, один из которых - с обмоткой возбуждения, а другой - с системой измерительных обмоток, состоящей из n-го количества секций; магнитопровод с системой измерительных обмоток в виде плоского металлического листа, расположен в соответствующих пазах магнитопровода с обмоткой возбуждения, отличающийся тем, что магнитопровод с обмоткой возбуждения выполнен в виде прямоугольной рамы, обмотка возбуждения расположена на грани параллельной магнитопроводу с измерительными обмотками, у которого система измерительных обмоток состоит из п-го количества секций, распределенных по всей длине магнитопровода, размещенных в неглубоких пазах на нижней и верхней плоскостях магнитопровода, и соединены между собой согласно последовательно; длина магнитопровода с секциями измерительных обмоток соответствует диапазону измеряемого перемещения.
Авторы: Jtkt$ &- Мамедов Ф.И.
ДАТЧИК ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
Авторы: Мамедов Ф.И.
Асадова Р.Ш. Дадашева Р.Б. Гусейнов Р.А. Мамедова Ш.Т. Гидаятзаде С.Г.
ОТЧЕТ О ПАТЕНТНОМ ПОИСКЕ
(статья 15(3) ЕАПК и правило 42 Патентной инструкции к ЕАПК)
Номер евразийской заявки:
201600407
Дата подачи: 03 марта 2016 (03.03.2016) |Дата испрашиваемого приоритета:
Название изобретения: Датчик линейных перемещений
Заявитель: АСАДОВА Рена Шариф кызы
I | Некоторые пункты формулы не подлежат поиску (см. раздел I дополнительного листа) I I Еди нство изобретения не соблюдено (см. раздел II дополнительного листа)
А. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРЕДМЕТА ИЗОБРЕТЕНИЯ:
G01B 7/00 (2006.01)
Согласно Международной патентной классификации (МПК) или национальной классификации и МПК
Б. ОБЛАСТЬ ПОИСКА:
Минимум просмотренной документации (система классификации и индексы МПК) G01B 7/00, 7/02, G01D 5/00, 5/12, 5/20, 5/22
Другая проверенная документация в той мере, в какой она включена в область поиска:
В. ДОКУМЕНТЫ, СЧИТАЮЩИЕСЯ РЕЛЕВАНТНЫМИ
Категория*
Ссылки на документы с указанием, где это возможно, релевантных частей
Относится к пункту №
А А
А А
RU 2023234 С1 (АБРАМЦЕВ ЕВГЕНИИ ПЕТРОВИЧ) 15.11.1994
SU 1776977 А1 (ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ "ИЖЕВСКИЙ МЕХАНИЧЕСКИЙ ЗАВОД") 23.11.1992
CN 103644834 A (CHONGQING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY) 19.03.2014
KR 20140016738 A (KFA CO., LTD) 10.02.2014
| | последующие документы указаны в продолжении графы В * Особые категории ссылочных документов: "А" документ, определяющий общий уровень техники "Е" более ранний документ, но опубликованный на дату
подачи евразийской заявки или после нее "О" документ, относящийся к устному раскрытию, экспонированию и т.д.
"Р" документ, опубликованный до даты подачи евразийской
заявки, но после даты испрашиваемого приоритета "D" документ, приведенный в евразийской заявке
I. J Данные 0 патентах-аналогах указаны в приложении "Т" более поздний документ, опубликованный после даты
приоритета и приведенный для понимания изобретения "X" документ, имеющий наиболее близкое отношение к предмету
поиска, порочащий новизну или изобретательский уровень,
взятый в отдельности
"Y" документ, имеющий наиболее близкое отношение к предмету
поиска, порочащий изобретательский уровень в сочетании с
другими документами той же категории
" &" документ, являющийся патентом-аналогом
"L" документ, приведенный в других целях
Дата действительного завершения патентного поиска: 19 августа 2016 (19.08.2016)
Наименование и адрес Международного поискового органа: Федеральный институт промышленной собственности
РФ, 125993,Москва, Г-59, ГСП-3, Бережковская наб., д. 30-1.Факс: (499) 243-3337, телетайп: 114818 ПОДАЧА
Уполномоченное лицо
*~С?/ О. В. Кишкович Телефон № (499) 240-25-91
(19)
(19)
(19)
