SU848985A1 - Displacement transducer - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к контрольнo-из 4epитeльнoй технике и электротехнике и может быть использованов угловых и линейных датчиках перемещений типа индуктосин или индуктор примен емых, например, дл  измерени  перемещений подвижных узлов станков, машин и приборов. . Известны датчики перемещений типа индуктосин, содержащие однослойные секционированные синусно-косинусные обмотки, состо щие из одинаковых, че редующихс  между собой секций обеих обмоток. Однако в таких датчиках возникает погрешность, обусловленна  на- личие1м низших гармоник, кратных шагу расположенных секции синусной и косинусной обмоток. Известны датчики с многослойными .синусно-косинусными обмотками, позвол ющие уменьшить вли ние низких га моник 1 . Недостатком многослойных обмоток  вл етс  сложность их изготовлени , более низка , чем в однослойных обмотках , точность расположени  провод йиков и сохранение паразитных низших гармоник пол , хот  и ослабленных по амплитуде, ч Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  датчик перемещений, содержащий , два относительно , подвижных элемента, на одном .из которых размещена непрерывна  обмотка , выполненна  в виде шкалы с шагом т, а на другом - состо щие из V-образных секций и пространственно смещенные между собой на Т/4 синусна  и косинусна  обмотки. Рассто ни  между последними секци ми как синусной,так и косинусной обмоток выполнены равными ЗТ/2 2 . Недостатком известного датчика при указанном выполнении синуснокосинусных обмоток  вл етс  погрешность от вли ни  низших пространственных гармоник, которые  вл ютс  следствием дефектов изготовлени  непрерывной обмотки, обусловленных случайным отклонением положени  проводников или их ширины, а также разрывом магнитопровода стальных оснований в местах стыка элементов шкалы линейного датчика и др. Цель изобретени -- уменьшение, погрешности датчика от вли ни  низших пространственных гармоник. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в датчике рассто ни  между секдн ми как синусной, и косинусной обмоток выполнены равными Т/2. На чертеже представлен один из вариантов датчика перемещений в линейном исполнении.The invention relates to control and electrical engineering and electrical engineering and can be used angular and linear displacement sensors such as inductosyn or inductor used, for example, to measure the movements of moving parts of machines, machines and devices. . Inductosin-type displacement sensors are known that contain single-layer, sectioned sine-cosine windings consisting of identical, alternating sections of both windings. However, in such sensors, an error occurs due to the presence of lower harmonics, which are multiples of the located sections of the sinus and cosine windings. Sensors with multi-sine-cosine windings are known that can reduce the effect of low g monik1. The disadvantage of multilayer windings is the complexity of their manufacture, is lower than in single-layer windings, the accuracy of the arrangement of the lead wires and the preservation of parasitic lower harmonics of the field, although weakened in amplitude, h The closest technical solution to the invention is a displacement sensor containing two relatively , moving elements, on one of which is placed a continuous winding, made in the form of a scale with a step of t, and on the other - consisting of V-shaped sections and spatially displaced among themselves by T / 4 syn sleep and cosine winding. The distances between the last sections of both the sine and cosine windings are equal to 3/2 2. A disadvantage of the known sensor in the indicated implementation of sine-sinus winding windings is the error due to the influence of lower spatial harmonics, which are the result of manufacturing defects of the continuous winding caused by the random deviation of the position of the conductors or their width, as well as by the break of the magnetic core of the steel sensor at the junction of the linear sensor scale elements The purpose of the invention is to reduce the sensor errors due to the influence of lower spatial harmonics. The goal is achieved by the fact that, in the sensor, the distances between the second waves are both sinus and cosine windings are equal to T / 2. The drawing shows one of the variants of the displacement sensor in a linear version.

Датчик перемещений содержит непрерывную обмотку 1, расположенную на одном из подвижных элементов датчика , .аТакже синусную и косинусную обмотк 2 и 3, расположенные на другом элементе датчика . Секции непрерывной обмотки 1 размещены с шагом Т, секции как синусной 2, так и косинусной 3 обмоток размещены на рассто ни одна от другой, равной т/2, а соседние секции двух различных обмоток 2 и 3 размещены на рассто ни х, равных Т/4, Аналогично может быть выполнен датчик и в круговом исполнении.The displacement sensor comprises a continuous winding 1 located on one of the moving elements of the sensor, and also a sine and cosine windings 2 and 3 located on another element of the sensor. The sections of continuous winding 1 are arranged with a pitch T, the sections of both sinus 2 and cosine 3 windings are spaced one from another equal to m / 2, and the adjacent sections of two different windings 2 and 3 are located at distances x equal to T / 4, Similarly, the sensor can be performed in a circular design.

Датчик работает следующим образом К синусной и косинусной обмоткам 2 и 3 датчика подвод тс  напр жени  синусоидального тока одинаковой частоты и амплитуды, смещенные по фазе на 9(Р . При взаимном перемещении непрерывной обмотки 1 шкалы относительно синусной и косинусной обмоток 2 и 3 в обмотке 1 наводитс  ЭДС, амплитуда и фаза которой завис т от перемещени  X. Амплитуда измен етс  по синусоидальному закону, а фаза - линейно-периодически , что обусловлено соответствующим изменением взаимной индуктивности между указанными обмотками .The sensor works as follows. Sinus and cosine windings 2 and 3 of the sensor are supplied with sinusoidal current voltages of the same frequency and amplitude, out of phase 9 (P. When the continuous winding 1 of the scale moves relative to the sinus and cosine windings 2 and 3 in winding 1 an emf is induced, the amplitude and phase of which depend on the displacement of X. The amplitude varies sinusoidally, and the phase linearly-periodically, due to a corresponding change in mutual inductance between these windings.

В датчике перемещений при указанном выполнении синусно-косинусной обмоток 2 и 3, взаимна  индуктивность Mj„ синусной обмотки 2 и одного из проводников обмотки 1 при его перемещении в пределах длины обмотки 2 (без учета краевого эффекта дл  линейного варианта исполнени  датчика ) может быть представлена формулой , (1)In the displacement sensor, in the indicated embodiment of sine-cosine windings 2 and 3, the mutual inductance Mj of the sine winding 2 and one of the conductors of winding 1 when moving within the length of winding 2 (without taking into account the edge effect for a linear version of the sensor) can be represented by the formula , (one)

M.i, S:AM.i, S: A

4-24-2

Т4Д,5.,T4D, 5.,

,sini: s-,r,, sini: s-, r,

n-Kcn-Kc

amam

де п n- т - de p nt -

п-ой гармоники взаимоиндукции,pth harmonic mutual induction,

i.uJi.uJ

Т .- шаг непрерывной обмотки датчика; а - ширина проводников обмоткиT.- step of continuous sensor winding; and - the width of the conductors of the winding

Iran- ширина проводников обмоток 2 и 3;Iran is the width of the conductors of windings 2 and 3;

с - рассто ние между соседнимиc is the distance between neighboring

проводниками в секци х синусно-косинусных обмоток; X - перемещение; конструктивный коэффициент, J не завис щий от параметровconductors in the sine-cosine winding sections; X - displacement; design factor J not dependent on parameters

а , a,j и с;a, a, j and c;

Взаимна  индуктивность М,. того же проводника обмотки 1 и косинусной /обмотки 3 датчика определ етс  формулой - гMutual inductance M ,. the same conductor winding 1 and the cosine / winding 3 of the sensor is determined by the formula - g

0000

(2)(2)

.иг - .ig -

Во взаимных индуктивйост х М, М, , как видно из формул (1) и (2), 5 отсутствуют низшие, по отношению к, гармонике с шагом Т, пространственные гармоники.In mutual inductance x, m, m, as can be seen from formulas (1) and (2), 5 there are no lower, in relation to, harmonics with step t, spatial harmonics.

Из высших пространственных гармоник , вли ющих на точность датчика и присутствующих в выражени х (1) и (2) цд  и Л1 треть  может быть устранена путем выбора а Т/3, а п та  - ослаблена соответствующим наклоном проводников обмоток 2 и 3 и выбором С, близким к Т/5.Of the higher spatial harmonics that influence the accuracy of the sensor and are present in expressions (1) and (2) cd and L1, one third can be eliminated by choosing a T / 3, and m the first is weakened by a corresponding inclination of the conductors of windings 2 and 3 and C, close to T / 5.

Благодар  предлагаемому исполнец ю синусной и косинусной обмоток датчика уменьшаетс  его погрешность от вли ни  низших пространственных гармоник, т.е. повышаетс  точность преобразовани  перемещений.Due to the proposed sine and cosine windings of the sensor, its error is reduced due to the influence of lower spatial harmonics, i.e. the accuracy of the movement conversion is improved.

Claims (2)

1.Патент США 3441888, кл. 336123 , 1969.1. US patent 3441888, cl. 336123, 1969. 2.Патент США № 3064218, кл. 336|129 , 1962 (прототип).2. US patent number 3064218, cl. 336 | 129, 1962 (prototype). JfJf