SU765945A1 - Sine-cosine angle sensor - Google Patents
Sine-cosine angle sensor Download PDFInfo
- Publication number
- SU765945A1 SU765945A1 SU782586946A SU2586946A SU765945A1 SU 765945 A1 SU765945 A1 SU 765945A1 SU 782586946 A SU782586946 A SU 782586946A SU 2586946 A SU2586946 A SU 2586946A SU 765945 A1 SU765945 A1 SU 765945A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- sections
- sensor
- winding
- windings
- sensors
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
Изобретение относится к электрическим машинам малой мощности и может быть использовано в системах автоматики и измерительной техники в качестве преобразователя перемещения в электрический сигнал.The invention relates to low-power electric machines and can be used in automation and measurement systems as a transducer for moving into an electrical signal.
Известен синусно-косинусный датчик, содержащий два диска, расположенных соосно, на обращенных сторонах которых размещены печатные обмотки, выполненные в виде радиальных токопроводящих проводников, соединенных между 11 собой последовательно (11. На одном (первом) диске проводники, уложенные с шагом , где 2Zj — общее число проводников первого диска, образуют однофазную обмотку. На другом диске проводники, образующие двухфазную’5 обмотку, разделены на секции, число которых для нониусных обмоток равно N = 2(Zt — Z2). Проводники в каждой секции распределены с шагом, равным , где 2Z2 - общее число проводников второго диска; Диаметрально противоположные секции этой обмотки соединены между собой последовательно, образуя двухфазные (квадратурные) обмотки.Known sine-cosine sensor comprising two disks disposed coaxially on the facing sides of which are placed printed windings formed as conductive radial conductors connected together in series 11 (11. At one (first) drive conductors arranged at a pitch where 2Zj - the total number of conductors of the first disk, form a single-phase winding.On the other disk, the conductors forming a two-phase ' 5 winding are divided into sections, the number of which for the nonius windings is N = 2 (Z t - Z 2 ). are selected with a step equal to, where 2Z 2 is the total number of conductors of the second disk; Diametrically opposite sections of this winding are connected together in series, forming two-phase (quadrature) windings.
Недостатком известного датчика является наличие в выходном сигнале датчика слагаемых, зависящих от экецентрисистета геометрических осей и перекоса (торцового биения) обращенных поверхностей дисков, что приводит к дополнительному угловому (фазовому) смещению выходных напряжений датчика, т.е. к снижению точности преобразования перемещения в электрический сигнал.A disadvantage of the known sensor is the presence in the output signal of the sensor of terms depending on the eccentricity of the geometric axes and the skew (end runout) of the inverted surfaces of the disks, which leads to an additional angular (phase) shift of the sensor output voltages, i.e. to reduce the accuracy of the conversion of movement into an electrical signal.
Известен также синусно-косинусный датчик угла, содержащий соосно установленные диски с печатными обмотками на обращенных друг к другу поверхностях дисков, одна из обмоток выполнена двухфазной, а другая - однофазной, состоящей из m секций (где m > 2), вдоль геометрических осей которых установлено m датчиков торцового зазора, которые подключены к соответствующим секциям однофазной обмотки, и выходные клеммы датчика {2J.A sine-cosine angle sensor is also known, containing coaxially mounted disks with printed windings on the disk surfaces facing one another, one of the windings is made of two-phase and the other is single-phase, consisting of m sections (where m> 2), along the geometric axes of which are installed m end-gap sensors that are connected to the corresponding sections of the single-phase winding, and the sensor output terminals {2J.
Однако указанное устройство обладает недостаточной точностью.However, this device has insufficient accuracy.
Цель изобретения — повышение точности за счет уменьшения влияния экецентрисистета и перекоса обращенных поверхностей дисков.The purpose of the invention is to increase accuracy by reducing the influence of the eccentric system and the skewness of the turned surfaces of the disks.
Для этого датчики торцового зазора выполнены индуктивными с входными и выходными обмотками, размещенными на магнитопроводах, например П-образных, входные обмотки каждого из датчиков торцового зазора подключены к соответствующим диаметрально противоположным секциям однофазной обмотки, а выходные обмотки последовательно соединены между собой и подключены к выходным клеммам датчика. 'To do this, the end gap sensors are made inductive with input and output windings located on the magnetic cores, for example, U-shaped, the input windings of each of the sensors of the end gap are connected to the corresponding diametrically opposite sections of the single-phase winding, and the output windings are connected in series with each other and connected to the output terminals sensor. ''
На поверхности диска с многофазной обмоткой соосно с геометрической осью датчика угла может быть размещено магнитопроводящее кольцо.A magnetically conducting ring can be placed on the surface of a disk with a multiphase winding coaxially with the geometric axis of the angle sensor.
На фиг. 1 представлен датчик угла; на фиг. 2 - схема включения синусно- косинусного датчика угла; на фиг. 3 - схема выполнения двухфазной нониусной обмотки синусно-кисинусного датчика угла.In FIG. 1 shows an angle sensor; in FIG. 2 is a diagram of a sine-cosine angle sensor; in FIG. 3 is a diagram of a two-phase vernier winding of a sine-sine angle sensor.
Датчик содержит стальной диск 1 статора, на поверхности которого нанесена печатная двухфазная обмотка 2, диек ротора 3 с печатной однофазной обмоткой 4, индуктивные датчики 5-8 торцового зазора, состоящие, например, из П-образного магнитопровода 9, корпус 10 и 25 двух обмоток 11 и 12, намотанных на магнитопроводе 9 (для каждого из датчиков).The sensor contains a steel disk 1 of the stator, on the surface of which a printed two-phase winding 2 is applied, a rotor die 3 with a printed single-phase winding 4, inductive sensors 5-8 of the end gap, consisting, for example, of a U-shaped magnetic circuit 9, housing 10 and 25 of two windings 11 and 12, wound on the magnetic circuit 9 (for each of the sensors).
Двухфазная обмотка 2 разделена на секции 13, число которых для датчиков с нониусными обмотками равно N = 2(Z. — Z2). Каждая сек1 ция содержит *— проводников, соединенных последовательно.The two-phase winding 2 is divided into sections 13, the number of which for sensors with nonius windings is N = 2 (Z. - Z 2 ). Each section 1 section contains * - conductors connected in series.
Диаметрально противоположные секции обмотки 2 статора 1 соединены между собой с образованием двух квадратурных (двухфазные) обмоток.The diametrically opposite sections of the winding 2 of the stator 1 are interconnected to form two quadrature (two-phase) windings.
Однофазная обмотка ротора 3 разделена, например, на'4 симметричные секции 14-15, 16—17, 18—19, 20—21. Каждая секция содержит 2Z4 /4 проводников, последовательно соединенных-между собой.The single-phase winding of rotor 3 is divided, for example, into'4 symmetrical sections 14-15, 16-17, 18-19, 20-21. Each section comprises 2Z 4/4 conductors connected in-between them.
Индуктивные датчики 5—8 торцового зазора установлены вдоль геометрических осей секций однофазной обмотки ротора 3 с диаметрально противоположной стороны.Inductive sensors 5-8 of the end gap are installed along the geometric axes of the sections of the single-phase winding of the rotor 3 from the diametrically opposite side.
Выводы 22 и 23 первичной обмотки 11 каждого из датчиков 5—8 подключены к диаметрально противоположной секции обмотки ротора 3, т.е. выводы 22-23 датчика 5 подключены к секциям 18—19.The findings 22 and 23 of the primary winding 11 of each of the sensors 5-8 are connected to the diametrically opposite section of the winding of the rotor 3, i.e. conclusions 22-23 of the sensor 5 are connected to sections 18-19.
Выводы 24 и 25 вторичной обмотки 12 каждого из датчиков 5-8 соединены последовательно между собой, образуя выход (при запитке датчика угла со стороны двухфазной обмотки) однофазной обмотки синусно-косинусного датчика угла.The conclusions 24 and 25 of the secondary winding 12 of each of the sensors 5-8 are connected in series with each other, forming an output (when feeding the angle sensor from the side of the two-phase winding) of the single-phase winding of the sine-cosine angle sensor.
При запитке датчика угла со стороны двухфазных статорных обмоток выводами 26—27 . и 28—29 (см. фиг. 1) в секциях роторной об10 изменяются в функции по законам синуса и косинуса (для кокаждой из секций мотки 4 индуктируются переменные напряжения, амплитуды которых от угла поворота ротора (для синусной обмотки) синусной обмотки).When feeding the angle sensor from the side of two-phase stator windings with terminals 26—27. and 28-29 (see Fig. 1) in sections of rotor rev10 change in function according to the laws of sine and cosine (for each of the sections of coil 4, alternating voltages are induced whose amplitudes are from the angle of rotation of the rotor (for the sinus winding) of the sinus winding).
Выходные напряжения роторной обмотки поступают на запитку соответствующих диаметрально противоположных индуктивных датчиков 5-8 торцового зазора в соответствии, при этом на выходных обмотках 12 датчиков 5-8 индуктируются напряжения, обратно пропорциональные торцовому зазору (в месте установки датчиков 5-8) между поверхностями дисков статора и ротора.The output voltages of the rotor winding are supplied to the corresponding diametrically opposite inductive sensors 5-8 of the end gap in accordance with the voltage at the output windings of the 12 sensors 5-8, inversely proportional to the end gap (at the location of the sensors 5-8) between the surfaces of the stator disks and rotor.
При отсутствии эксцентриситета и перекоса поверхностей дисков статора и ротора ЭДС, наведенные во вторичных обмотках индуктивных датчиков 5—8, имеют одни и те же значения, при этом векторы ЭДС, наведенной в диаметрально противоположных секциях, например 14—15 и 18—19 роторной обмотки 4, равны друг другу по амплитуде и совпадают друг с другом по углу (фазе).In the absence of eccentricity and misalignment of the surfaces of the disks of the stator and rotor, the EMF induced in the secondary windings of inductive sensors 5–8 have the same values, while the vectors of the EMF induced in diametrically opposite sections, for example, 14–15 and 18–19 of the rotor winding 4, are equal to each other in amplitude and coincide with each other in angle (phase).
При смещении геометрической оси статора по оси ОХ относительно центра вращения вала ротора датчика угла векторы ЭДС, наведенной в секциях 14-15 и 18-19 роторной, обмотки 4? сдвинуты относительно первоначального положения на равные углы, при этом, если за счет перекоса поверхностей дисков статора и ротора, торцовые зазоры между, поверхностями дисков в месте расположения секций 14—15, 18-19 не равны друг другу, амплитуды векторов ЭДС в секциях 14-15, 18—19 не равны друг другу, что приводит (без учета включения индуктивных датчиков 5, 7 торцового зазора) к угловому повороту относительно первоначального положения вектора, равного сумме ных ЭДС, а следовательно, и к преобразования.When the geometric axis of the stator is displaced along the OX axis relative to the center of rotation of the rotor shaft of the angle sensor, the EMF vectors induced in sections 14-15 and 18-19 of the rotor winding 4 ? shifted relative to the initial position by equal angles, while if, due to the skew surfaces of the disks of the stator and rotor, the end gaps between, the surfaces of the disks at the location of sections 14-15, 18-19 are not equal to each other, the amplitudes of the EMF vectors in sections 14- 15, 18-19 are not equal to each other, which leads (without taking into account the inclusion of inductive sensors 5, 7 of the end gap) to an angular rotation relative to the initial position of the vector equal to the total emf, and, consequently, to conversion.
Векторы ЭДС, наведенной в и 20—21 роторной обмотки 4, при смещении геометрической оси статора по оси ОХ практически не изменяют своего углового положения относительно первоначального положения, которое они занимали при отсутствии эксцентриситета.The vectors of the EMF induced in rotor winding 4 and 20-21, when the geometrical axis of the stator are displaced along the OX axis, practically do not change their angular position relative to the initial position, which they occupied in the absence of eccentricity.
При подключении секций 14-15 и 18-19 роторной обмотки 4 к первичным обмоткам индуктивных датчиков 7 и 5 соответственно на выходах вторичных обмоток 24—25 датчиков 7 и 5 индуктируются напряжения практически равной амплитуды, а суммарный вектор ЭДС, полученный на выходе датчика, занимает первоначальное положение, который занимал суммарный вектор ЭДС при отсутствии эксцентриситета и перекоса,;дисков датчика угла.When sections 14-15 and 18-19 of the rotor winding 4 are connected to the primary windings of the inductive sensors 7 and 5, respectively, at the outputs of the secondary windings 24-25 of the sensors 7 and 5, voltages of almost equal amplitude are induced, and the total EMF vector obtained at the output of the sensor takes initial position, which occupied the total vector of the EMF in the absence of eccentricity and skew,; angle sensor disks.
При смещении геометрической оси статора (или ротора) по оси ОУ относительно центра векторов указанпогрешности секциях 16—17 вращения вала ротора, в датчике угла также произойдет угловое смещение и изменение ам плитуд векторов ЭДС, наведенных в секциях 16-17 и 20-21. Однако за счет включения диаметрально противоположных датчиков 6 и 8 торцового зазора соответственно амплитуды век торов ЭДС наведенных во вторичных обмотках датчиков 6 и 8, также практически равны между собой, а суммарный вектор, полученный на выходе датчика, занимает также первоначальное положение, которое он занимал при отсутствии перекоса и эксцентриситета дисков датчика угла.When the geometrical axis of the stator (or rotor) are displaced along the OC axis with respect to the center of the vectors, the errors of sections 16-17 of the rotor shaft rotation are indicated, the angle sensor will also angularly shift and change the amplitudes of the EMF vectors induced in sections 16-17 and 20-21. However, due to the inclusion of diametrically opposite sensors 6 and 8 of the end gap, respectively, the amplitudes of the EMF vectors induced in the secondary windings of the sensors 6 and 8 are also almost equal to each other, and the total vector obtained at the output of the sensor also occupies the initial position that it occupied at lack of skew and eccentricity of the angle sensor discs.
Таким образом, в предлагаемом датчике угловое положение вектора суммарного напряжения, полученного на выходе однофазной обмотки, а следовательно, и угловая точность датчика практически не зависят в заданном диапазоне от эксцентриситета и перекоса поверхностей дисков датчика.Thus, in the proposed sensor, the angular position of the vector of the total voltage obtained at the output of a single-phase winding, and therefore the angular accuracy of the sensor, are practically independent of the eccentricity and skewness of the surfaces of the sensor disks in a given range.
Таким образом, благодаря включению в выходы гл секций однофазной обмотки m индуктивных датчиков торцового зазора, установленных вдоль геометрических осей’ каждой из секций однофазной обмотки с диаметрально противопо- 2s ложной стороны, повышается точность датчика за счет исключения погрешностей от эксцентриситета и перекоса поверхностей дисков датчика.Thus, by including m inductive sensors of the end gap installed in the outputs of the h sections of the single-phase winding, installed along the geometrical axes of each of the single-phase winding sections with the diametrically opposite 2 s of the false side, the accuracy of the sensor is increased by eliminating errors from the eccentricity and misalignment of the surfaces of the sensor disks .
Если диск статора выполнен из немагнитопроводящего материала, например из алюминия, стекла, то на обращенной поверхности диска статора необходимо установить плоское кольцо из магнитопроводящего материала, расположенного под полюсами П-образных магнитопроводов датчиков 5—8 торцового зазора.If the stator disk is made of non-magnetic conductive material, for example, aluminum, glass, then on the reverse surface of the stator disk it is necessary to install a flat ring of magnetic conductive material located under the poles of the U-shaped magnetic conductors of sensors 5-8 of the end gap.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782586946A SU765945A1 (en) | 1978-03-06 | 1978-03-06 | Sine-cosine angle sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782586946A SU765945A1 (en) | 1978-03-06 | 1978-03-06 | Sine-cosine angle sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU765945A1 true SU765945A1 (en) | 1980-09-23 |
Family
ID=20752056
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU782586946A SU765945A1 (en) | 1978-03-06 | 1978-03-06 | Sine-cosine angle sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU765945A1 (en) |
-
1978
- 1978-03-06 SU SU782586946A patent/SU765945A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5598153A (en) | Capacitive angular displacement transducer | |
US3961318A (en) | Electrostatic position-measuring transducer | |
US3845377A (en) | Rotational angle transducer | |
US4803425A (en) | Multi-phase printed circuit board tachometer | |
JP2988597B2 (en) | Rotational position detector | |
JPS6327701A (en) | Angular position determining device | |
US3603869A (en) | Device for producing direct voltage proportional to speed | |
CN109163747B (en) | Single code channel absolute time grating angular displacement sensor | |
US4463299A (en) | Capacitive sensor motor control system | |
SU765945A1 (en) | Sine-cosine angle sensor | |
US4463333A (en) | Transformer-type position transducer | |
CN113358009B (en) | Hybrid position sensor | |
JPS58168913A (en) | Detector for rotating position | |
JPS59147213A (en) | Magnetic rotary sensor | |
JPS6158462A (en) | Brushless speedometer generator and synchro | |
RU192378U1 (en) | Dual Count Induction Reducer | |
JPS6350717A (en) | Apparatus for measuring moving quantity | |
US3281682A (en) | Hall effect tachometer using an eddycurrent rotor and flux focusing elements | |
CN117470281B (en) | Electromagnetic structure for angle sensor and angle sensor | |
RU194081U1 (en) | Dual Count Induction Reducer | |
SU641481A1 (en) | Angular position contact-free sensor | |
RU215099U1 (en) | High Precision Rotary Transformer | |
CN210896953U (en) | Annular transformer type brushless rotary transformer sensor | |
SU1025997A1 (en) | Rotating shaft radial displacement checking pickup | |
SU817893A1 (en) | Position sensor |