ДАТЧИК СКОРОСТИ

Предполагаемая полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в следящих приводах.
Известен датчик линейной скорости, содержащий полый магнитопровод, две измерительные обмотки и подвижный элемент, выполненный в виде постоянного магнита (см., например, Проектирование датчиков для измерения механических величин, под ред. Е.П.Осадчего, М., «Машиностроение», 1979, с.248, рис.925).
Недостатком известного устройства является низкая точность, связанная с малостью величины коэффициента преобразования скорости в напряжение, обусловленной ограничениями возможности увеличения толщины измерительных обмоток из-за повышения, в этом случае, падения плотности пересекающего их магнитного потока, а также с нестабильностью коэффициента преобразования по длине датчика из-за ступенчатого изменения количества витков в каждом продольном слое скошенных обмоток.
5
Наиболее близким аналогом-прототипом является датчик линейной скорости, содержащий магнитопровод, выполненный с продольным пазом между двумя рядами, установленных в нем съемных полюсных наконечников, и измерительные обмотки для каждого ряда этих наконечников, причем витки обмоток равномерно расположены на плоскостях полюсных наконечников, выполненных в виде в плане с заострениями, обращенными к пазу магнитопровода, а также помещенный в этом пазе и выполненный в виде параллелепипеда, связанный с объектом источник постоянного магнитного поля (см., например, авторское свидетельство СССР №1626155 с приоритетом от 27.12.1985 г., МПК: G01P 3/50).
Известное устройство обеспечивает точное измерение скорости, однако его функционирование ограничено возможностью
измерения скорости движения объекта только на прямолинейных участках.
Задача полезной модели состоит в усовершенствовании известного устройства и обеспечении возможности его функционирования на криволинейных траекториях движения объекта.
Сущность полезной модели состоит в том, что в датчике скорости, содержащем магнитопровод, выполненный с продольным пазом между двумя рядами, установленных в нем съемных полюсных наконечников, и измерительные обмотки для каждого ряда этих наконечников, причем витки обмоток равномерно расположены на плоскостях полюсных наконечников, обращенными к пазу магнитопровода, а также помещенный в этом пазе и связанный с перемещающимся вдоль паза объектом, подвижной элемент, выполненный в виде источника постоянного магнитного поля, паз магнитопровода выполнен в виде участков одинаковой и/или разной кривизны, а подвижной элемент выполнен в виде магнитных пластинок, соединенных с возможностью поворота относительно друг друга.
Предложенный датчик обеспечивает возможность измерения скоростей движения объекта как на прямолинейных, так и на искривленных участках траектории.
На фиг.1 приведена вид в плане датчика скорости (без крышки), на фиг.2 показан датчик скорости (вид по сечению А-А).
1
2
Датчик скорости содержит (фиг.1) П-образный в сечении магнитопровод 1 из магнитомягкого материала, например из АРМКО или из стали 10, причем в зависимости от профиля трассы предполагаемого перемещения объекта, скорость которого будет измеряться с помощью данного датчика, магнитопровод 1 в виде в плане может быть выполнен прямолинейным (R=∞), или/и может содержать также участки (например, часть дуги) окружности (R=r, где r - радиус окружности), или/и может включать участки другой
i
i
кривизны (R≠∞) (Здесь R - радиус кривизны i-го непрямолинейного участка). В рассмотренном примере выполнения датчика (фиг.1) магнитопровод 1 включает прямолинейный участок 2, а также участок 3, выполненный в виде дуги окружности.
На боковых сторонах магнитопровода 1 (внутри П-образного профиля) закреплены выполненные из магнитомягкого материала полюсные наконечники 4 в виде гребенок 5 с измерительными обмотками 6, при этом части 7 витков обмоток 6 равномерно одним слоем нанесены на гладких сторонах 8 гребенок 6, а другие части 9 витков размещены в пазах 10, ориентированных к магнитопроводу 1.
Между полюсными наконечниками 4 образован паз 11, в котором размещен подвижный элемент 12, представляющий собой источник постоянного магнитного поля и выполненный в виде пластинок 13 постоянных магнитов из самарий-кобальта, соединенных с возможностью поворота друг относительно друга, например, с помощью пружин 14.
При этом количество (m) пластинок 13 составляет m=2-10 (в рассмотренном примере (фиг.1) взято 5 пластинок),
а толщина (t) пластинок выбрана из условия:
t<0,1l, где l - длина дуги непрямолинейного участка.
Подвижный элемент 12 установлен в державке 15, выполненной из двух стержней 16, например из алюминия, соединенных двумя гибкими пластинками (на фиг. не показаны) из магнитопрозрачного материала, например из тонкой резины, толщина которой равна величине требуемого ((0,2-0,3) мм) зазора между магнитом и обмоткой, или соединенных такой же резиновой лентой в виде кольца 17, охватывающего оба стержня 16 (см. фиг.3), при этом подвижный элемент 12 помещен внутри кольца 17, причем полюса
1
m
1
2
постоянных магнитов пластинок 13 ориентированы к гребенкам 5 полюсных наконечников 4, и своими крайними пластинками 13 и 13 соединен соответственно со стержнями 16 и 16 одним концом связанными с объектом (на фиг. не показан), скорость перемещения которого измеряют с помощью датчика.
Для обеспечения требуемого зазора между гребенками 6 с измерительными обмотками 7 и подвижным элементом 13 при его перемещении в магнитопроводе 1 выполнен дополнительный паз 16, в котором размещены другие концы стержней 16 державки 15, и направляющая прорезь 18, конфигурация которой соответствует конфигурации паза 11, в пластине 19 из немагнитного материала, закрепленной снаружи магнитопровода 1. Через эту направляющую прорезь 18 пропущены стержни 16, что обеспечивает фиксацию положения подвижного элемента 12 относительно гребенок 5.
Датчик работает следующим образом:
При перемещении подвижного элемента 12 (пластинок 13 постоянных магнитов) в частях 7 витков обмоток 6 на гладких сторонах 8 гребенок 5 наводится ЭДС, пропорциональная его (элемента 12) скорости, тогда как ЭДС в частях 9 витков, размещенных в пазах 10 практически отсутствует в связи с крайне малой плотностью магнитного потока в них из-за экранирующего влияния зубцов (на фиг. не обозначены) гребенок 5, и поэтому на концах обмоток 6 возникают суммарные ЭДС, пропорциональные скорости перемещения подвижного элемента 12 и соответственно скорости движения объекта (на фиг. не показан). При перемещении подвижного элемента 13 через непрямолинейные участки пластинки 13 подвижного элемента 12 поворачиваются относительно друг друга, и благодаря сохраняемому с помощью гибкой ленты кольца 17 зазору между магнитом и обмоткой функционирование датчика не нарушается.