SU994907A1 - Displacement pickup /its versions/ - Google Patents

Description

(5) ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (ЕГО ВАРИАНТЫ)(5) TRAVEL SENSOR (ITS OPTIONS)

1one

Изобретение относитс  к контрольно измерительной технике и может найти применение в устройствах измерени  перемещений подвижных узлов станков, измерительных машин и приборов.The invention relates to a control measuring technique and can be used in devices measuring the movement of moving parts of machine tools, measuring machines and devices.

Известны датчики перемещений, содержащие два относительно подвижных элемента с печатными обмотками, например датчик типа индуктосин 1 .Known displacement sensors containing two relatively movable elements with printed windings, for example, a sensor of the type of inductosyn 1.

Одним из недостатков датчиков такого типа  вл етс  погрешность, обусловленна  наличием высших пространственных гармоник пол , например, изза неточности выполнени  обмоток.One of the drawbacks of this type of sensor is the error due to the presence of higher spatial field harmonics, for example, due to inaccuracy in the windings.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению  вл етс  датчик перемещений, содержащий два относительно подвижных элемента и размещенную на одном из них печатную обмотку с шагом Т. В этом датчике ширина проводников обмотки посто нна и выполнена равной Т/п, где п номер устран емой нечетной пространственной гармоники пол . Таким образом , за счет выбора конкретной ширины проводника обмотки происходит уст ранение одной из нечетных высших пространственных гармоник пол  2}.The closest to the technical essence of this invention is a displacement transducer containing two relatively movable elements and a printed winding placed on one of them with a step T. In this sensor the width of the winding conductors is constant and equal to T / n, where n is the number of odd spatial harmonics gender. Thus, by choosing a specific width of the winding conductor, one of the odd higher spatial harmonics of the field 2} is determined.

Недостатком такой конструкции  вл етс  неполное устранение подавл емой гармоники из-за неточности выполнени  проводников обмотки и возможность устранени  только одной нечетной гармоники пол .The disadvantage of this design is the incomplete elimination of the suppressed harmonics due to the inaccuracy of the winding conductors and the possibility of eliminating only one odd harmonic field.

Целью изобретени   вл етс  уменьшение погрешности датчика от вли ни  п-й пространственной гармоники пол , а также одновременное уменьшение погрешности датчика от вли ни  какихлибо двух нечетных пространственных гармоник пол .The aim of the invention is to reduce the sensor error from the influence of the nth spatial harmonic field, as well as simultaneously reduce the sensor error from the influence of any two odd spatial harmonics field.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в датчике перемещений по первому варианту проводники обмотки выполне-. ны в виде двух последовательно соединенных участков одинаковой длины и ширины, смещенных один относительно другого вдоль поверхности элемента на величину, равную , где , 3 4....- номер пространственной гармоники . В датчике перемещений по второму варианту проводники выполнены в виде двух последовательно соединенных учас тков разной длины и ширины, соотношение которых определ етс  из формулы 7(С1„Ti 2 а. Sin п„ где B и o длина первого и второго участков соответственно и аг) ширина первого и второго участков соответственно; номера устран емых высших нечетных пространственных гармоник пол . На фиг. 1 изображена конструкци  первого варианта датчика перемещений на фиг. 2 - вариант исполнени  участков проводников его печатной обмотки на фиг. 3 - конструкци  второго вари анта датчика перемещений; на фиг. k вариант исполнени  участков проводников его обмотки. Датчик перемещений содержит два относительно подвижных элемента: головку 1 и шкалу 2, на которых размещены соответственно синусна  обмотка 3, косинусна  обмотка k и индуктивно св занна  с ними обмотка 5 шкалы 2. Проводники обмотки 5 расположены с шагом Т и выполнены в виде двух последовательно соединенных участков 6 и 7 имеющих соответственно длину х, и 2 и ширину а, а2 В первом варианте датчика эти участки смещены один относительно другого по длине шкалы 2 на величину и имеют одинаковую ширину а,. В варианте исполнени  проводников обмотки один из участков, например 6, может быть выполнен в виде двух половин, между ко .торыми включен другой участок, например 7 что позвол ет уменьшить вли ние от переносов о&мотки (фиг. 2и). Датчик перемещени  работает следу . ющим образом. При питании обмоток 3 и it синусоидальными токами, смещенными на J/2, в обмотке -5 наводитс  ЭДС. Ее величина зависит от суммы взаимных индуктивностей между отдельными участками 6 и 7 проводников и обмоток 3 и k. торые могут быть представлены в слеющем виде - ,ЛпсЗ 2Jfnx -ijp-С05 -j .1 J/nd . 2ЛПХ fb cos-p-sin- pе - 2 ЕЛпй 2Ж A, tM Т„С05- г-31П 4 ,b 4Л ТТ 2Jrnx . , COS- гг-cos:рI (2.) З.Ь Э,7 взаимные индуктивности обмотки 3 и участков 6 и 7 проводников обмотки 5; М. , и М. ., взаимные индуктивнос4 ,Ь 4,Т ти обмотки k и участков 6 и 7 проводников обмотки 5; величина смещени  осей проводника, представленного двум  участками (по первому варианту датчика); длины активных участков 6 и 7 проводников; ширина активных участков 6 и 7 проводников; номер гармоники; величина относительного перемещени  элементов 1 и 2 ; , cf - посто нные коэффициенты при п-х гармониках , причем oi 2ri шаг обмотки шкалы. чевидно, что при и одивой ширине о участков проводников ение при любом конкретном 3 ... приводит к равенству нулю ветствующей гармоники как четной, нечетной во взаимных индуктив х , описываемых уравнением (2), кже равенство нулю погрешности ика перемещений, обусловленной пространственной гармоникой поПри этом величина первой гармониДС , наводимой в обмотке 5 и  вл с , полезным сигналом датчика, опл етс  как гК-д-Зш1, cos-g sinCwt -j-} (3) J и U) - соответственно амплитуда и кругова  частота тока питани ; 5f59 t - врем ; К - коэффициент пропорциональности . Равенство (З) показывает, что величина полезного сигнала ЭДС датчика перемещений уменьшаетс  при увеличении номера подавл емой гармоники, но не меньше величины полезного сигнала датчиков, использующих подавлениеThe goal is achieved by the fact that in the displacement sensor in the first embodiment, the winding conductors are made. in the form of two series-connected sections of the same length and width, displaced one relative to the other along the surface of the element by an amount equal to, where, 3 4 .... is the number of spatial harmonics. In the movement according to the second variant, the conductors are made in the form of two series-connected sections of different lengths and widths, the ratio of which is determined from formula 7 (C1 TiTi 2a. Sin, where B and o are the first and second sections, respectively, and ar the width of the first and second sections, respectively; numbers of eliminated higher odd spatial harmonics floor. FIG. 1 shows the structure of the first embodiment of the displacement sensor in FIG. 2 shows an embodiment of the conductor sections of its printed winding in FIG. 3 - the design of the second variant of the displacement transducer; in fig. K version of the sections of the conductors of its winding. The displacement sensor contains two relatively movable elements: the head 1 and the scale 2, on which the sine winding 3 is respectively placed, the cosine winding k and the coil 5 of the scale 2 inductively connected with them. The conductors of the winding 5 are arranged with a pitch T and are made in the form of two series-connected sections 6 and 7 having, respectively, length x, and 2 and width a, a2 In the first version of the sensor, these sections are offset from each other along the length of the scale 2 by an amount and have the same width a ,. In the embodiment of the winding conductors, one of the sections, for example, 6, can be made in the form of two halves, between which the other section is included, for example, 7 which allows reducing the influence of transfers from the ampholes (Fig. 2i). The motion sensor is working next. in a way. When the windings 3 and it are powered, sinusoidal currents shifted by J / 2, in the winding -5, an emf is induced. Its value depends on the sum of the mutual inductances between the individual sections 6 and 7 of the conductors and the windings 3 and k. The latter can be presented in the following form -, LpsZ 2Jfnx -ijp-С05 -j .1 J / nd. 2 LPH fb cos-p-sin-pe-2 ЕЛпй 2Ж A, tM Т „С05-г-31П 4, b 4Л ТТ 2Jrnx. , COS-yy-cos: pI (2.) Z.Le, 7 mutual inductances of winding 3 and sections 6 and 7 of conductors of winding 5; M., and M., mutual inductance 4, L 4, T t windings k and sections 6 and 7 of the conductors of winding 5; the amount of displacement of the axes of the conductor, represented by two sections (in the first version of the sensor); the lengths of the active sections 6 and 7 conductors; the width of the active sections 6 and 7 conductors; harmonic number; the magnitude of the relative displacements of elements 1 and 2; , cf are the constant coefficients at the nth harmonics, moreover, oi 2ri is the step of the scale winding. It is obvious that with a single width, the conductor sections for any particular 3 ... result in the zero harmonic as even, odd in the mutual inductors x, described by equation (2), as well as the zero displacement error due to spatial harmonics In this case, the magnitude of the first harmonics induced in winding 5 and vl, the useful signal of the sensor, is recorded as gK-d-Zsh1, cos-g sinCwt -j-} (3) J and U) - respectively, the amplitude and circular frequency of the supply current; 5f59 t - time; K - coefficient of proportionality. Equality (G) indicates that the value of the useful signal of the emf of the displacement sensor decreases as the number of the suppressed harmonic increases, but not less than the value of the useful signal of the sensors using suppression

высших пространственных гармоник пол  онении, а также с элементами, содержапри помощи выбора ширины проводников,щими зубчатую шкалу без обмоток, как это осуществлено в известном тех- Таким образом, предлагаема  кЬнстническом решении.рукци  обмоток датчика перемещений сhigher spatial harmonics of the field, as well as with elements containing the choice of the width of the conductors, the toothed scale without windings, as was done in the well-known technical. Thus, the proposed solution. The windings of the displacement sensor with

Во втором варианте исполнени  дат- разбиением проводников на отдельныеIn the second embodiment, the dividing of the conductors into separate

чика перемещений происходит устране- isучастки и наличием смещени  междуthe movement of the movement occurs the elimination of the parts and the presence of displacement between

ние только нечетных гармонических со-ос ми обоих участков позвол ет уменьставл ющих пол , поэтому выражение (2) может быть записано какunderstanding only the odd harmonic co-axes of both sections allows decreasing fields, therefore expression (2) can be written as

, ,э л па г лп q ,J.s,-n-p 2 00 n+3 2- . 2Л . (-1) V 4,1 f,3 /Е JTpo, е . пс, l -T -T Приравн в выражение в скобках нулю, получаем услови , при кото происходит одновременное уменьше погрешности от вли ни  каких-либ двух высших нечетных пространств гармоник пол , т. е. Система .уравнений (5) решаетс фическим.или численным методом, которых определ ютс  области сущ вовани  а и 2Например , при подавлении трет и п той гармоник ( ) об Эп определ ют существовани  а- и ,g-i , т . Т ,, el pa g lp q, J.s, -n-p 2 00 n + 3 2-. 2L. (-1) V 4,1 f, 3 / E JTpo, e. ps, l -T -T Equal to the expression in parentheses to zero, we obtain conditions at which the errors from the influence of any two higher odd spaces of harmonics of the field occur simultaneously, i.e. the System of equations (5) is solved physically or the numerical method, which determines the regions of existence a and 2H, for example, when the tert and the fifth harmonics are suppressed () about Ep, the existence of a-, gi, t is determined. T

шить погрешность датчика оТ вли ни  высших гармонических пространственных составл ющих пол .sew the sensor error from the influence of higher harmonic spatial components of the field.

Claims (2)

20 07 Выбрав значение а, определ ют отношение ., после чего графическим методом или методом последовательных приближений определ ют величину a«. Необходимо OTMetHTb, что предлагаема  конструкци  проводников может быть выполнена как на головке 1, так и на шкале 2. Сам датчик перемещений может быть выполнен в круговом ислол-. Формула изобретени  1.Датчик перемещений, содержащий два относительно подвижных элемента и размещенную на одном из них печатную обмотку с шагом Т, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  погрешности датчика от вли ни  п-й пространственной гармоники пол , проводники обмотки выполнены в виде двух последовательно соединенных участков одинаковой длины и ширины, смещенных один относительно другого вдоль поверхности элемента на величину в Т/2 п, где г 2, 3, номер пространственной гармоники. 2.Датчик перемещений, содержащий два относительно подвижных элемента и размещенную на одном из них печатную обмотку с шагом Т, о т л и ч а ющ и и с   тем, что, с целью одновременного уменьшени  погрешности датчика от вли ни  каких-либо двух нечетных пространственных гармоник пол , проводники обмотки выполнены в виде двух последовательно соединенных участков разной длины и ширины, соотношение которых определ етс  из формулы -. g, q si-nn -yd SiB п Р Ли2 п п, giw... .- - J -20 07 After choosing the value of a, the ratio is determined. Then the value of a? Is determined by a graphical method or a method of successive approximations. It is necessary OTMetHTb, that the proposed design of the conductors can be performed both on the head 1 and on the scale 2. The displacement sensor itself can be made in a circular and solid -. Claim 1. Motion sensor, containing two relatively movable elements and a printed winding placed on one of them with a step T, characterized in that, in order to reduce the sensor error from the influence of the nth spatial harmonic field, the winding conductors are made in the form of two consistently connected sections of the same length and width, displaced one relative to the other along the surface of the element by an amount of T / 2 n, where r 2, 3 is the number of spatial harmonics. 2. A displacement sensor containing two relatively movable elements and a printed winding placed on one of them with a step T, which is so that, in order to simultaneously reduce the sensor error due to the influence of any two odd spatial harmonics of the field; the winding conductors are made in the form of two serially connected sections of different length and width, the ratio of which is determined from the formula -. g, q si-nn-yd SiB p P Li 2 p p, giw ... .- - J - 2.Ч т и - длина первого и второго где . участков соответственно и ал - ширина первого и второго участков соответственно; . 2. Ch t and - the length of the first and second where. sections, respectively, and al, width of the first and second sections, respectively; . 7 .99 90787 .99 9078 П-, и n номера высших нечетных 1. Патент США № 2650352, пространственных гармо- кл. 336-123, 1953ник пол .P-, and n numbers of the highest odd ones. US Patent No. 2650352, spatial harmonics. 336-123, 1953, Paul. Источники информации,2. Патент США № 2799835,Sources of information, 2. U.S. Patent No. 2,799,835 прин тые во внимание при экспертизе s - 336-123, 1957 (прототип)taken into account in the examination of s - 336-123, 1957 (prototype) .  . А BUT ff  ff 22 22 гg Фу.гFu.g / / / /