Реферат: Датчики угла поворота

Промышленная электроника используется в различных отраслях народного хозяйства, науки и техники. Наряду с тенденцией автоматизации технологических и производственных процессов на базе вычислительной техники, современная промышленная электроника стала наиболее распространённой.

Базовой системой любой современной автоматической системы управления производственным процессом [4], является система автоматического контроля, позволяющая получать измерительную информацию о режимных параметрах процессов…

Научной основой систем автоматического контроля являются различные принципы измерений параметров технологических процессов, а технической базой этих систем служат средства измерений и преобразований соответствующих параметров, устройства для автоматизации производственных процессов, содержащие в себе ряд элементов, служащих для измерения параметров процесса. Этим элементом автоматической системы является датчик.

В настоящее время датчики разрабатываются во многих исследовательских и опытно-конструкторских организациях. Множество специалистов, в своей работе, сталкивается с выбором конкретных датчиков.

Разнообразие технологических процессов приводит к необходимости иметь широкий выбор датчиков, которые должны соответствовать требованиям, характерным для всех устройств автоматики. Они должны иметь: высокую чувствительность, точность, быстродействие, надёжность, прочность, сравнительно малые размеры и т.д.

Данный реферат включает в себя обзор шести датчиков угла поворота. Цель этого реферата – приобретение умения пользоваться патентной литературой, делая сравнительный анализ, давая экономическую оценку, навыков по оформлению технической литературы, а также приобретение способности анализировать процессы, происходящие в элементах устройства.

2. Описание конструкции датчиков

2.1 Датчик индукционный бесконтактный угла поворота

Формула изобретения.

1. Индукционный бесконтактный датчик угла поворота [1], содержащий ферромагнитный статор с пазами на его внутренней поверхности, размещённую в паре его диаметрально расположенных пазов обмотку возбуждения, размещённую в его других пазах выходную обмотку и двухполюсный ферромагнитный ротор с длиной Т полюсной дуги, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путём изменения вида его выходной характеристики в функции угла поворота ротора, пазы для размещения выходной обмотки расположены с угловым смещением ± g относительно диаметрально расположенных пазов с обмоткой возбуждения. 2. Датчик по п. 1, отличающийся тем , что, с целью повышения выходной характеристики в виде симметричной треугольной зависимости, полюсная дуга Т= ^p /₂ , а угловое смещение g = ^p /₂ .

Датчик индукционный бесконтактный. Вид общий

Рис. 1. 1 – ферромагнитный статор; 2 – двухполюсный ферромагнитный ротор; 3-5 и 3^¢ -5^¢ - пазы; 6, 6^¢ - обмотка возбуждения; 7, 7^¢ - выходная обмотка; Т – ширина полюсной дуги; g - угловое смещение пазов выходной обмотки относительно диаметрально расположенных пазов с обмоткой возбуждения;q - угол поворота ротора.

3. Датчик по п. 1, отличающийся тем , что, с целью повышения выходной характеристики в виде пилообразной зависимости с зоной нечувствительности G , полюсная дуга Т= ^p /₂ , а угловое смещение g=0,5(^p /₂ -G).

4. Датчик по п. 1, отличающийся тем , что, с целью повышения выходной характеристики в виде трапецеидальной зависимости с длиной B плоского горизонтального участка, полюсная дуга Т= B + ^p /₂ , а угловое смещение g = ^p /₂ .

Принцип действия

При подключении обмотки возбуждения к источнику переменного напряжения (см. рис.3) начинает вращаться двухполюсный ферромагнитный ротор, который вызывает магнитную индукцию. С выходной обмотки снимают выходное напряжение(U_вых. ), которое зависит от угла q поворота ротора, а также определяется конструктивными параметрами Т , g .

Вывод: Изобретение относится к измерительно-преобразовательной технике, а именно к индукционным датчикам угла, выходное напряжение которых изменяется по требуемому закону при повороте ротора, и может найти применение в качестве первичных датчиков информации в аналоговых и дискретных системах. Данный датчик очень прост по конструкции и способен показывать разные выходные характеристики (треугольная, пилообразная и трапецеидальная зависимости). Датчик имеет относительную дешевизну при изготовлении. Выходное напряжение изменяется при повороте на угол q = ^p /₂ .

2.2 Датчик индукционный бесконтактный угла поворота с цилиндрическим ротором

Формула изобретения.

Индукционный бесконтактный датчик угла поворота [2], содержащий ферромагнитный ротор с Ш – образным поперечным сечением, размещённые на его среднем стержне две соединённые последовательно согласно катушки, образующие выходную обмотку, и явнополюсный ферромагнитный ротор, отличающийся тем , что, с целью упрощения конструкции, ротор выполнен цилиндрическим, полюса образуют на его поверхности выступ в виде одного витка винтовой спирали, статор установлен так, что его продольная ось симметрии, проходящая вдоль среднего стержня, параллельна оси ротора, а его длина равна удвоенной ширине полюсного выступа.

Датчик индукционный бесконтактный угла поворота с цилиндрическим ротором. Вид общий.

Рис. 2. 1 – статор; 2 – ротор; 3 – выступ ротора; 4 – первичная обмотка; 5 – вторичная обмотка; 6 – паз статора; t - длина полюса; d - ширина полюса; q - угол поворота ротора; Ů - переменное напряжение; U_вых. - выходное напряжение.

Принцип действия.

К источнику переменного напряжения подключается статор (см. рис.2). При этом соединённый с ним ротор начинает поворачиваться на угол q . В результате возникает магнитная индукция, которая вызывает в выходной обмотке статора ЭДС (выходное напряжение). Если статор в равной мере перекрывает парные части выходной обмотки, то U_вых. = 0. Рабочий диапазон углов поворота ротора равен

Вывод: Изобретение относится к измерительно-преобразовательной технике, а именно к индукционным бесконтактным датчикам угла, предназначенным для преобразователя угла поворота ротора в электрическое напряжение, и может найти применение в качестве первичного датчика информации в аналоговых и дискретных (цифровых) системах. Датчик прост по конструкции и производству. Он относительно дешёвый. Парные части выходной обмотки соединены встречно. Один оборот ротора соответствует одному шагу винтового выступа, а распределение магнитной индукции зависит от угла q поворота ротора.

2.3 Датчик трансформаторный угла поворота с цилиндрическим ротором

Формула изобретения.

Трансформаторный датчик угла поворота [3], содержащий ферромагнитный цилиндрический ротор, ферромагнитный статор, выполненный в виде полного цилиндра с торцевыми крышками, и размещённые на нём обмотки возбуждения и измерения, отличающийся тем , что, с целью повышения точности измерения путём увеличения чувствительности, он снабжён двумя парами пластин, выполненных из немагнитного материала с высокой электропроводностью, одна из пар размещена на внутренних поверхностях крышек статора симметрично относительно поперечной оси датчика, другая – на основаниях ротора диаметрально противоположно относительно продольной оси датчика, а обмотки возбуждения и измерения размещены в кольцевых пазах торцовых крышек статора.

Датчик трансформаторный с цилиндрическим ротором. Вид общий.

4

7

8

12

11

10

9

???. 3. 1 ? ???????? ??????; 2 ? ?????????????? ?????????????? ?????; 3 ? ?????????????? ??????; 5,8,11,12 ? ???????????? ????????; 6 ? ???; 9,10 ? ??????? ???????????; 4,7 ? ??????? ?????????;

Принцип действия.

К источнику переменного напряжения подключается статор (см. рис.3). При этом соединённый с ним ротор, находящийся на вале, начинает поворачиваться. В результате этого возникает магнитная индукция в обмотках возбуждения, которая фиксируется обмотками измерения. При повороте ротора на один градус, датчик фиксирует изменения магнитной индукции, тем самым показывает этот поворот.

Вывод: Данный датчик относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения угла поворота путём увеличения чувствительности за счёт повышения градиента магнитной проницаемости измерительной цепи трансформаторного датчика угла поворота, и может быть использован для различных механизмов, где требуется определить точное значение угла поворота. Также он может быть использован для контроля возвратно-вращательных движений. Конструкция данного датчика очень проста, что делает его конкурентно способным среди других датчиков такого типа. Он относительно дешёвый в производстве, так как материалы, из которых он изготовлен, легко сделать.

2.4 Датчик ёмкостной угла поворота

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--