|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] 1. Датчик линейных перемещений содержит два магнитопровода с возможностью перемещения одного относительно другого, причем один из которых выполнен с обмоткой возбуждения, а другой - с системой измерительных обмоток; магнитопровод с системой измерительных обмоток выполнен в виде плоского металлического листа, отличающийся тем, что магнитопровод с обмоткой возбуждения выполнен в виде прямоугольной рамы, причем магнитопровод с системой измерительных обмоток расположен в зазоре рамы магнитопровода с обмоткой возбуждения, которая расположена параллельно магнитопроводу с системой измерительных обмоток, при этом система измерительных обмоток состоит из двух или более секций, распределенных по всей длине магнитопровода, так что обмотки каждой из указанных секций размещены в пазах на нижней и верхней плоскостях магнитопровода и соединены между собой последовательно; при этом длина магнитопровода с системой измерительных обмоток соответствует диапазону измеряемого перемещения.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула: 1. Датчик линейных перемещений содержит два магнитопровода с возможностью перемещения одного относительно другого, причем один из которых выполнен с обмоткой возбуждения, а другой - с системой измерительных обмоток; магнитопровод с системой измерительных обмоток выполнен в виде плоского металлического листа, отличающийся тем, что магнитопровод с обмоткой возбуждения выполнен в виде прямоугольной рамы, причем магнитопровод с системой измерительных обмоток расположен в зазоре рамы магнитопровода с обмоткой возбуждения, которая расположена параллельно магнитопроводу с системой измерительных обмоток, при этом система измерительных обмоток состоит из двух или более секций, распределенных по всей длине магнитопровода, так что обмотки каждой из указанных секций размещены в пазах на нижней и верхней плоскостях магнитопровода и соединены между собой последовательно; при этом длина магнитопровода с системой измерительных обмоток соответствует диапазону измеряемого перемещения. Евразийское 030136 (13) B1 патентное ведомство (12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ (45) Дата публикации и выдачи патента 2018.06.29 (21) Номер заявки 201600407 (22) Дата подачи заявки 2016.03.03 (51) Int. Cl. G01B 7/00 (2006.01) (54) ДАТЧИК ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (43) 2017.09.29 (96) 2016/007 (AZ) 2016.03.03 (71) (73) Заявитель и патентовладелец: 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) (56) RU-C1-2023234 SU-A1-1776977 CN-A-103644834 KR-A-20140016738 (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 магнитопровод выполнен в виде металлической рамы с обмоткой возбуждения, намотанной на грань магнитопровода, параллельную магнитопроводу, другой - 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. 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. 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 магнитопровода 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, который обладает более простой конструкцией. Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что датчик линейных перемещений содержит два магнитопровода. Один магнитопровод выполнен в виде металлической рамы с обмоткой возбуждения, намотанной на грань магнитопровода, параллельную магнитопроводу, другой - 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 заявляемое изобретение отличается рядом существенных признаков, а именно: конструкция магнитопровода с обмоткой 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 чертеже, где 1 - магнитопровод с обмоткой возбуждения 2; 3 - магнитопровод с измерительными обмотками; 4 - система измерительных обмоток, которая состоит из от 1 до n секций с обмотками; 5 - сопротивления; 6 - точки соединения обмоток; а и в - 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 линейное 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 магни-топровод 3 получает перемещение X и положение магнитопровода 3 становятся Х+а. Выходная величина напряжения, равная снимается с датчика из зажима крайнего сопротивления. Каждая секция магни-топровода 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 Ё по закону электромагнитной индукции, которая записываются в виде Ё = - jeoWvc Фг где со - угловая частота питающего напряжения UB; Wuc - число витков одной секции; Фл - 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 неравномерно, 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, создаваемому постоянным током. Закон полного тока по замкнутому контуру a^b^-d^-f'-a1 можно записать, в виде где h ¦ ток, протекающий через обмотку возбуждения; Wb - число витков обмотки возбуждения; 5 - величина воздушного зазора между магнитопроводом-1 и магнитопроводом 3; las, hs, 1аг соответствующие участки длины магнитосиловых линий; Нг,Н1г,Н!г- соответствующие напряженности магнитного поля в принятой декартовой системе координат. Определяя напряженность магнитного поля в средней части сечения соответствующее длине 1а5, l5s, laf находим функциональную связь между HyHu Зная напряженности Н22 магнитного поля, находим магнитный поток измерительной секции, который записывается в виде пронизывающий обмотки где ц, Цо - соответственно относительная магнитная проницаемость материала магнитопровода и магнитная постоянная. Ток возбуждения h удобно выразить через напряжение Ue в комплексной форме, которое записывается в виде а магнитный поток Ф/ запишется в виде где RB - активное сопротивление обмотки возбуждения; LB - индуктивность обмотки возбуждения; Uв - напряжение питания. Индуктивность LB находим через поток сцепления, т.е. После некоторых преобразований индуктивность LB можно записать: / = AW2 где Ai - коэффициент, зависящий от геометрических размеров и параметров материала. Затем находим значение ЭДС - Е, полученной в одной измерительной секции, которая создает ток, протекающий через сопротивление 5. 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 Uвых. определяется в виде = Т-^л^ + 2°i +ЗС)з + - + где п - число секций. При переходе магнитного поля, полученного магнитопроводом, от первой секции ко второй, величина ^/ уменьшается на ДЕ, а на второй секции это напряжение увеличивается на ЛЕ . В результате при перемещении магнитопровода от первой секции ко второй величина *Л уменьшается на AU', но на второй секции напряжение ^ увеличивается на AU ¦ 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 -AU + 2AU = AU. Аналогичным образом получится изменение напряжения при переходе магнитопровода от секции второй к третьей, где получится - 2AU + 3AU = AU. 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 AU = -^?-(х + а), п + \ где KP - коэффициент пропорциональности, зависящий от электромагнитных параметров и геометрических размеров магнитопровода и обмотки секции, который в общем случае записывается в виде; к= (r)AXWV(WB(JB RB + jmAxWl-a 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. Литература 1. Конюхов Н.Е., Медников Ф.М., Нечаевский М.Л. Электромагнитные датчики механических величин. Москва, Машиностроение, 1987. 2. Патент РФ № 2138774, Датчик линейных перемещений, 18.11.1997. 3. Ав.св РФ №2023234, Индукционный датчик линейных перемещений, 15.11.1994 (прототип) ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Датчик линейных перемещений содержит два магнитопровода с возможностью перемещения одного относительно другого, причем один из которых выполнен с обмоткой возбуждения, а другой - с системой измерительных обмоток; магнитопровод с системой измерительных обмоток выполнен в виде плоского металлического листа, отличающийся тем, что магнитопровод с обмоткой возбуждения выполнен в виде прямоугольной рамы, причем магнитопровод с системой измерительных обмоток расположен в зазоре рамы магнитопровода с обмоткой возбуждения, которая расположена параллельно магнитопро-воду с системой измерительных обмоток, при этом система измерительных обмоток состоит из двух или более секций, распределенных по всей длине магнитопровода, так что обмотки каждой из указанных секций размещены в пазах на нижней и верхней плоскостях магнитопровода и соединены между собой последовательно; при этом длина магнитопровода с системой измерительных обмоток соответствует диапазону измеряемого перемещения. Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2 030136 - 1 - (19) 030136 - 1 - (19) 030136 - 1 - (19) 030136 - 1 - (19) 030136 - 4 - (19) - 4 -
|