научная статья по теме TWO-SCALED COIL SENSOR OF MECHANICAL SHIFTS Энергетика

Текст научной статьи на тему «TWO-SCALED COIL SENSOR OF MECHANICAL SHIFTS»

ЛИТЕРАТУРА

1. Пат. РФ № 2169912, МПК G01L9/04. Микроэлектронный датчик давления / В. Н. Зимин, А. В. Ковалев, В. В. Панков // Бюл. - 2001.

2. Пат. РФ № 2278447, МПК Н0^ 29/84, G01L 9/04. Интегральный преобразователь давления / В. Н. Зимин, А. А. Резнев, А. Н. Сауров, Н. А. Шелепин // Бюл. — 2005.

3. Отчет о НИР "Исследование способов создания программно-аппаратных средств для решения задач по регулированию и мониторингу технологических процессов в энергосберегающих системах жилых и промышленных зданий", 1-й этап. — М.: НПК "Технологический Центр" МИЭТ, 2009.

Работа выполнена в Федеральном государственном учреждении "Научно-производственный комплекс "Технологический центр" Московского государственного института электронной техники.

Дмитрий Валентинович Гусев — ст. научн. сотрудник; Наталья Леонтьевна Данилова — ст. научн. сотрудник; Владимир Валентинович Панков — ст. научн. сотрудник; Владимир Сергеевич Суханов — нач. лаборатории. ® (499) 720-85-35 □

УДК 681.586

ДВУМЕРНЫЙ ИНДУКТИВНЫЙ ДАТЧИК МЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

И. Н. Рагимли

Представлены результаты экспериментальных исследований двумерного индуктивного датчика электромагнитного типа механических перемещений. Полученные данные позволяют уменьшить габариты, упростить конструкцию и построить рабочие характеристики датчика

Ключевые слова: двумерный индуктивный датчик, электромагнит, линейное перемещение, поворот угла, обмотка, система управления, магнитная система.

В различных областях промышленности, в том числе в робототехнических комплексах, при измерении многочисленных технологических параметров возникает необходимость уменьшения числа исползуемых датчиков [1]. В связи с такой необходимостью на кафедре "Электромеханика" Сум-гаитского Государственного Университета был разработан индуктивный датчик со сплошным магнитопроводом, позволяющий одновременно измерять два механических перемещения [2—4].

Разработанный индуктивный датчик содержит полые коаксиальные цилиндрические магнито-проводы 1 и 2. Средняя часть магнитопровода 2 вырезана таким образом, чтобы он охватывал пространственный угол 180° с длиной l (рис. 1, а). Система обмоток возбуждения состоит из двух частей, одна из которых расположена в диаметральных 4—4', а другая в продольных 3-3' пазах.

Так как рассматриваемый датчик является двумерным, он имеет две измерительные цепи — цепь углового перемещения и цепь линейного перемещения.

Для цепей измерения угла поворота и линейного перемещения обмотка возбуждения и подвижной части полуцилиндра является общей.

Система обмоток 7, 8 цепи линейного перемещения расположена только в диаметральных внутренних пазах 4—4' магнитопровода 1 и нахо-

дится рядом с диаметральной частью обмотки возбуждения. Система обмоток возбуждения подключается к источнику переменного напряжения.

Аналитическое выражение измерительных цепей получено в комплексной форме. Модуль ЭДС углового перемещения определяется как

А Ем = K

в/J'

2 Т2

rv + ю L2, а модуль ЭДС линейного

перемещения А Ёх = + Клр, где Ку, г у, Ц

— параметры, зависящие от электромагнитных параметров цепи углового перемещения, Кл, Кла, Клр

— параметры, зависящие от электромагнитных параметров цепи линейного перемещения (числа витков обмоток, глубины и ширины ячеек); ю — угловая частота протекающего тока через обмотки возбуждения датчика; в — угол перемещения.

Часть измерительной обмотки угла поворота расположена в диаметральных 5 и продольных 6, 9, 10 пазах, а другая часть расположена совместно в пазах обмотки возбуждения.

Измерительные обмотки 7 и 8 цепи линейного перемещения, как видно из рис. 1, а, соединены между собой по дифференциальной схеме и выходная величина обозначена через А Ел . Измерительные обмотки цепи углового перемещения состоят из двух частей 5, 9 и 6, 10, которые также

Рис. 1. Открытая форма индуктивного датчика механических перемещений

соединены между собой по дифференциальной схеме.

Обе измерительные обмотки перекрыты ротором 2. Ротор представляет собой тонкостенный цилиндр с вырезом. Благодаря применению ротора с такой конструкцией устраняется взаимное влияние между двумя измерительными цепями. Это же взаимное влияние уменьшается также путем выреза диаметральных глубоких каналов 11 и 12.

Датчик работает следующим образом. При подсоединении ротора датчика к измерительной части объекта ротор находится под действием линейного и углового перемещений. При нахождении ротора под влиянием линейного перемещения магнитные силовые линии, возникающие вокруг части обмотки возбуждения 4—4', размещенной в диаметральных пазах, пронизывают измерительные обмотки 7 и 8, в результате чего изменяется величина выходной ЭДС А ЕЛ цепи линейного перемещения. В исходном состоянии левая и правая части ротора 2 симметричны относительно обмотки возбуждения 4—4' и измерительных обмоток 7 и 8 линейного перемещения.

В этом случае величина А ЕЛ равняется нулю. При смещении ротора датчика от этого положения в

правую или левую стороны величина А Ел увеличивается.

При измерении угла поворота, когда ротор находится под действием угловых перемещений, ротор поворачивается вокруг своей оси. Чувствительным элементом для измерения угла поворота является ротор, имеющий форму полуцилиндра (рис. 1, б). Измерительная обмотка угла поворота состоит из двух частей, каждая из которых охватывает продольные 6 и 6', 9 и 10 и диаметральные 5 и 5', 13 и 14 пазы.

Продольные части 6 и 6' измерительной обмотки расположены в пазах вместе с обмотками возбуждения. Измерительные обмотки перекрываются половиной ротора. В начальном положении ротора измерительные обмотки 5, 13 и 5', 14 полностью перекрыты ротором (рис. 1, б) и соответственно на их выходе ЭДС А Еу равняется нулю. При повороте ротора в одну и в другую сторону величина А Еу увеличивается.

В процессе работы датчика как линейное А Ел ,

так и угловое перемещение А Еу в определенном диапазоне измерения остаются неизмененными.

Данная конструкция датчика позволяет измерять величину линейного перемещения до 10 мм, а угловое до 70°. Конструкция датчика показана на рис. 2, а его характеристики приведены на рис. 3.

Основные технические характеристики индуктивного датчика

Диапазон линейных перемещений, м........(0...10)-10-3

Диапазон угловых перемещений, град.......0...70

Напряжение питания, В..................36

Частота питающего напряжения, Гц........50

Потребляемый ток, А....................0,12

Потребляемая мощность, Вт..............4

Погрешность преобразования, %:

для линейного перемещения............±1,5

для углового перемещения.............± 1

Рис. 2. Конструкция датчика

Датчики и Системы • № 4.2011

53

лЕу 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 B _ 5 - 4 - 3 - 2 " 1 лЕл, в

Ц

^2

2 4 6 8 10 12 14 х, 10-3 м 1 1 II II 1 №

10 20 30 40 50 60 70 в, град

Рис.3. Зависимости ЭДС линейного перемещения цепи измерения А Ел от линейного перемещения х (1) и угла поворота цепи измерения А Еу от угла перемещения р (2)

Магнитопроводы датчика изготовлены из сплошной конструкционной стали Ст. 45, изготовление магнитопроводов из сплошной конструкци-

онной стали позволяет создать датчик с улучшенными технико-экономическими показателями.

Разработанный датчик применялся в информационно-измерительных системах АСУ для электрического копирования на фрезерном станке.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бринзли К. Измерительные преобразователи. Справочное пособие. // Пер. с англ. под. ред. Е. И. Сычева. — М.: Энергоиздат, 1991.

2. А. с. 842388 СССР. Преобразователь угловых перемещений / Т. М. Алиев, Ф. И. Мамедов, М. А. Набиев и др. // Бюл. — 1981. — № 24.

3. Мамедов Ф. И., Рагимов И. Н. Двухмерный датчик для систем управления станками // Баку: Проблемы энергетики. — 2004. — № 2. — С. 64—67.

4. Мамедов Ф. И, Дадашева Р. Б, Аскерова А. О. Принципы создания двухмерных электромагнитных датчиков с частотными выходами // Измерительная техника. — 2007. — № 1.

Рагимли Ильхам Назим оглы — зав. лабораторией кафедры "Электротермические установки и техника высоких напряжений" Азербайджанской Государственной Нефтяной Академии.

® + 99412-493-51-53

E-mail: ilhamra@mail.ru □

УДК 681.586.5

МНОГОКАНАЛЬНАЯ ОПТОВОЛОКОННАЯ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИИ

С. И. Любинский, В. А. Яцеев, Е. П. Силаева, А. М. Зотов, П. И. Трофимов

Описана оптоволоконная многоканальная система измерения деформации с малым уровнем нелинейных искажений за счет использования в конструкции системы полупрозрачного зеркала.

Ключевые слова: оптоволоконная многоканальная система, интерферометр Фабри-Перо, нелинейные искажения, полупрозрачное зеркало, датчик деформации.

Приводится описание оптоволоконной многоканальной системы измерения деформации, основанной на принципе спектрального кодирования информации, с чувствительным элементом — миниатюрным интерферометром Фабри-Перо, работающим в режиме отражения.

В сравнении с известными аналогами [1—5] достоинствами системы являются:

— малый уровень нелинейных искажений, что достигается благодаря применению в системе

полупрозрачного зеркала вместо фокусирующей линзы;

— реализованная за счет пространственного разделения сигналов многоканальность, что позволяет производить обработку сигналов со всех датчиков одновременно в режиме реального времени;

— простота юстировки.

Структурная схема системы представлена на рис. 1. Система содержит одинаковые оптоэлект-ронные каналы измерения 1...Ы и единый для них

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком