Спосіб перетворення переміщення в електричний сигнал

1. Спосіб перетворення переміщення в електричний сигнал, в якому використовують нерухомі і рухомі обкладки, виконані уздовж гладкої поверхні, при цьому нерухомі обкладки підключають до відповідних однойменних полюсів джерел змінної напруги, однойменні полюси приймачів напруги підключають до рухомих обкладок, при цьому площу прямокутної проекції рухомих обкладок на нерухомі обкладки змінюють взаємним переміщенням рухомих та нерухомих обкладок, який відрізняється тим, що вводять додаткові нерухомі і C2 1 3 77045 4 автором [Кравчик Ю.С. Экспериментальное наточність вимірювання і понизити вартість виробблюдение продольной индукции с участием неэництва і експлуатації перетворювача. лектромагнитного поля // Праці УНДІРТ. - 2003. Дана технічна задача вирішена за п. 1 винахо№2 (34) - 3 (35). - с.9-10.]. ду, що заявляється, використовуючи вхідні і вихідСпосіб перетворення переміщення в електрині обкладання, виконувані уздовж гладкої поверхні, чний сигнал за п. 1, що заявляється, відрізняється при цьому вхідні обкладання підключають до відтим, що в його конструкцію вводять додаткові вхіповідних однойменних полюсів джерел змінної дні і вихідні обкладання, які виконують уздовж тієї напруги, вихідні обкладання підключають до відж гладкої поверхні. Введені вхідні обкладання підповідних однойменних полюсів приймачів напруг, ключають до відповідних інших однойменних попри цьому площу прямокутної проекції одних облюсів вхідних джерел змінної напруги, при цьому кладань на інші змінюють їх взаємним переміщенвхідними обкладаннями індукують поля E-Q,R, а ням, на відміну від прототипу, шляхом введення введені вихідні обкладання підключають до відпододаткових вхідних і вихідних обкладань, які виковідних інших однойменних полюсів приймачів нанують уздовж тієї ж гладкої поверхні. Введені вхідпруг, якими реєструють індуковані полями E-Q,R ні обкладання підключають до відповідних інших змінні напруги при взаємному переміщенні обклаоднойменних полюсів вхідних джерел змінної надань. пруги. Вхідними обкладаннями індукують поля EСпосіб перетворення переміщення в електриQ,R, а введені вихідні обкладання підключають до чний сигнал за п. 2, що заявляється, відрізняється відповідних інших однойменних полюсів приймачів тим, що вхідні і вихідні обкладання виконують ненапруг, якими реєструють індуковані полями E-Q,R рухомими один щодо одного, вводять додаткові змінні напруги при взаємному переміщенні обкларухомі пари обкладань уздовж тієї ж гладкої поведань. Так вхідні і вихідні обкладання утворюють рхні, E-Q,R, - індукційно зв'язаних як з вхідними, трансформатор E-Q,R, в якому вхідні обкладання так і вихідними обкладаннями так, що їх переміутворюють первинні обкладання, а вихідні - втощенням міняють реєстровані приймачами напруги ринні обкладання. Змінне електричне поле Е між на вихідних обкладаннях шляхом зміни площі їх вхідними обкладаннями індукує поле Q або R. Якпрямокутних проекцій на вхідні або вихідні обклащо зміна в часі електричного поля має гармонійдання, і цім змінюють E-Q,R - індукційні зв'язки між ний характер, то індукується поле Q, якщо експовхідними і рухомими, або рухомими і вихідними ненціальний - поле R. Поля Q і R необхідно обкладаннями. розрізняти, оскільки вони не можуть бути описані Спосіб перетворення переміщення в електриоднією системою рівнянь [Кравчик Ю.С. Неполночний сигнал з використанням ємністьного перетта метасистемы, включающей систему уравнений ворювача переміщення використовує зміну прямоуравнений Максвелла, и ее расширение // Праці кутної проекції одних обкладань на інші, що веде УНДІРТ. - 2002. - №3(31). - С.52-57.]. Поле Q або R до зміни ємністьного зв'язку між вхідними і вихідміж вхідними обкладаннями, що змінюється в часі, ними обкладаннями. Ця зміна виявляється в зміні індукуватиме змінне в часі електричне поле Е між амплітуди або фази напруги на вихідних обклавихідними обкладаннями. Індукційний зв'язок між даннях, яка реєструється приймачами напруги. вхідними і вихідними обкладаннями визначається Такий спосіб вимагає гальванічного зв'язку між товщиною обкладань, відстанню між ними, матерівхідними джерелами напруги і приймачами напруалом діелектрика, взаємною площею прямокутної ги. Для цього інші полюсі джерела напруги сполупроекції одних обкладань на інші, і рядом інших чають з іншими полюсами приймачів напруги в чинників. В цілому, всі ці чинники визначають коезагальне з'єднання. Внаслідок цього зовнішні пефіцієнт трансформації, який рівний відношенню решкоди на ланцюг цього загального з'єднання, з амплітуди напруги на вхідних обкладаннях до амланцюгів живлення джерел змінної напруги перетплітуди напруги на вихідних обкладаннях в режимі ворювача переміщення, потрапляють в приймачі холостого ходу. Для реальних трансформаторів Eнапруги. Зовнішні електромагнітні поля індукуваQ,R коефіцієнт трансформації є змінною величитимуть на вихідних обкладаннях ємністьного переною, максимум якої складає 0,7-0,5. Управляючи творювача переміщення змінні напруги, що є пеплощею прямокутної проекції одних обкладань на решкодами. Амплітуди цих перешкод залежать як інші при їх взаємному переміщенні, можна проповід зовнішніх полів, так і просторового положення рційно міняти коефіцієнт трансформації трансфообкладань щодо один до одного. Внаслідок цього, рматора E-Q,R, і, відповідно, міняти напругу на зовнішні електромагнітні поля змінюють напруги вихідних обкладаннях, яка реєструється приймана вихідних обкладаннях, створюючи перешкоди. чами напруги. Ця напруга визначається коефіцієнЦе вимагає екранування, як самого перетворюватом трансформації, площею прямокутної проекції ча, так і систем його живлення і вимірювання нарухомих обкладань на нерухомі і їх взаємним пепруги, веде до ускладнення конструкції. Перерахореміщенням - або лінійним, або кутовим. Якщо вані чинники ведуть до зниження точності вхідних обкладань дещо і їх живлять напругами з вимірювання, підвищення вартості виробництва і різним фазовим зсувом від різних джерел напруги, експлуатації перетворювача переміщення. то напруга на вихідних обкладаннях буде рівна Технічна задача, яка розв'язується даним вивекторній сумі напруг, індукованих кожною парою находом, це усунення гальванічного зв'язку між вхідних обкладань. В цьому випадку інформація вхідними і вихідними ланцюгами. Рішення цієї запро взаємне положення рухомих і нерухомих обдачі дозволить спростити вимоги до екранування кладань міститиметься в амплітуді і фазі напруги, перетворювача і систем його живлення і зчитуванщо поступає з вихідних обкладань на приймач ня інформації, спростити конструкцію, підвищити напруги. Для трансформатора E-Q,R не потрібен 5 77045 6 гальванічний зв'язок між ланцюгом вхідних і вихідЦифрами 1, 2 і 3 показані джерела змінної напруних обкладань. Зв'язок між ними здійснюється за ги, на виходи а і b яких поступають змінні напруги з допомогою полів E-Q,R, які не екрануються провірізними фазовими зсувами. Ці напруги підводятьдним матеріалом обкладань. Електричне поле ся до обкладань 5 і 6 і ним відповідним. Різниця первинних обкладань пов'язано з електричним потенціалів між обкладаннями 5 і 6 і ним відповідполем вторинних обкладань за допомогою полів Q ним створює подовжнє змінне електричне поле Е. або R, які існують тільки поблизу обкладань і не Якщо залежність від часу електричного поля має вимагає гальванічного зв'язку між ланцюгами вхідгармонійний характер, то воно індукуватиме поних і вихідних обкладань. На відміну від них, педовжнє змінне поле Q, що змінюється в часі. Якщо решкода - зовнішнє електромагнітне поле екранузалежність від часу електричного поля Е має ексється провідним матеріалом обкладань і впливає поненціальний характер, то воно індукуватиме на напругу, що знімається з вихідних обкладань, подовжнє змінне поле R, що змінюється в часі. дуже слабко. При товщині обкладань 0,5-1мм Поля Q і R необхідно розрізняти, тому, що вони не вплив зовнішньої перешкоди можна зменшити в можуть бути описані однією загальною лінійною 100-1000 разів. Завдяки зменшенню напруги песистемою рівнянь. Поля Q, R індукуватимуть елекрешкод спрощуються вимоги до екранування петричне поле Е між обкладаннями 4 і 7 і ним відпоретворювача, ланцюгів його живлення, підвищувідним. Електричне поле Е з обкладань 4-7 через ється точність вимірювання переміщення, клеми с і d поступає на приймачі напруги 8, 9 і 10. зменшується вартість виробництва і експлуатації. Для вимірювання переміщення можуть переміщаНедоліком рішення, що заявляється, за п. 1 є тися як обкладання 5-6 щодо обкладань 4-7 і ним необхідність зняття частини напруг з рухомих обвідповідних (11, фіг. 1), так і обкладання 4, 5 щодо кладань. Це може вести до обмеження вимірюваобкладань 6, 7 і ним відповідних (12, фіг. 1). При ного переміщення або необхідності введення рупереміщенні обкладань напруга на вихідних обхомого контакту, що ускладнює виробництво і кладаннях буде пропорційна змінній площі прямопогіршує експлуатаційні характеристики. Цей некутної проекції рухомих обкладань на нерухомі. долік усунений в рішенні, що заявляється, за п. 2 Якщо на вихідні обкладання матимуть прямокутні відмінний тим, що вхідні і вихідні обкладання викопроекції декілька пар вхідних обкладань, то ренують нерухомими один щодо одного, вводять зультуюча напруга на вихідних обкладаннях рівна додаткові рухомі пари обкладань уздовж тієї ж векторній сумі індукованих ними напруг, визначугладкої поверхні, E-Q,R, - індукційне зв'язаних як з ваних площами ортогональних проекцій відповідвхідними, так і вихідними обкладаннями так, що їх них пар. переміщенням міняють реєстровані приймачами Винахід, що заявляється, за п. 2 можна пояснапруги на вихідних обкладаннях шляхом зміни нити малюнком 2 (фіг. 2). На малюнку показана площі їх прямокутних проекцій на вхідні або вихідні схема поперечного перетину розгортки перетвообкладання, і цім змінюють E-Q,R - індукційні зв'ярювача. Цифрою 1 позначено джерело змінної зки між вхідними і рухомими, або рухомими і вихінапруги з клемами а і b. Клеми підключені до вхіддними обкладаннями. них обкладань 2 і 7, між якими індукується змінне Недоліком рішення, що заявляється, за п. 2 є електричне поле Е. Змінне електричне поле Е інте, що воно веде до зменшення напруги на вихіддукує змінне поле Q або R, яке індукує змінне елених обкладаннях в порівнянні з рішенням, що заяктричне поле Е між рухомими обкладаннями 4-5. вляється за п. 1, в коефіцієнт трансформації раз. Амплітуда змінної напруги, що наводиться, між Це зв'язано з тим, що рішення за п. 2 еквівалентно обкладаннями 4 і 5 буде пропорційна площі прядвом послідовно включеним трансформаторам Eмокутної проекції обкладань 2-7 на рухомі обклаQ,R, в кожному з яких вихідна напруга падає в дання 4-5. Змінна електрична напруга між обклакоефіцієнт трансформації раз в порівнянні з вхідданнями 4-5 індукує поле Q або R між ною напругою. Перший трансформатор включає приймальними обкладаннями 3-6, яке індукує елепару - вхідні обкладання і частину рухомих обклактричне поле Е між обкладаннями 3-6. Різниця дань між ними. Другий трансформатор складаєтьпотенціалів між обкладаннями 3 і 6 через клеми с і ся з вихідних обкладань і частини рухомих обклаd поступає в приймач напруги 8. При переміщенні дань між ними. Пониження вихідної напруги може рухомих обкладань 4-5 по напряму 9, змінюється бути компенсовано, наприклад, пропорційним підамплітуда напруг на вході приймача напруги 8. вищенням вхідної напруги. Рішення, що заявляАмплітуда цієї напруги буде пропорційна твору ється, за п. 2 так само не має гальванічного зв'язку площ прямокутних проекцій на рухомі обкладання між вхідними і вихідними ланцюгами. Електричне вхідних і вихідних обкладань і визначається взаєполе Е вхідних обкладань пов'язано з електричним мним зсувом рухомих і нерухомих обкладань. Якполем Е вихідних обкладань за допомогою полів Q що рухомі обкладання індукційно пов'язані з декіабо R, які існують поблизу обкладань перетворюлькома вхідними і вихідний обкладаннями, то вача. Електричне поле Е вхідних обкладань індувихідна напруга визначається векторною сумою кує поля Q або R, які індукують електричне поле Е вхідних напруг і площами прямокутних проекцій між рухомими обкладаннями. Електричне поле Е вхідних обкладань на рухомі обкладання. Амплітурухомих обкладань індукує поля Q або R між вихіда і фаза цієї напруги відображає взаємний зсув дними обкладаннями, які індукують електричне рухомих і нерухомих обкладань. поле Е між вихідними обкладаннями. Винахід за п. 1, що заявляється, можна реаліВинахід, що заявляється, за п. 1 пояснено мазувати, наприклад, таким чином для вимірювання люнком 1 (фіг. 1). На малюнку показана схема полінійного переміщення. Для реалізації цього винаперечного перетину розгортки перетворювача. ходу нерухомі обкладання закріплюють в діелект 7 77045 8 ричному матеріалі, залишаючи вільним простір обкладання закріплюють на діелектричному матеуздовж обкладань. Рухомі обкладання так само ріалі, залишаючи вільним простір уздовж обклазакріплюють в діелектричному матеріалі, сполудань. Рухомі обкладання закріплюють між собою чають з рухомим об'єктом і переміщають уздовж за допомогою діелектричного матеріалу і сполунерухомих обкладань при вимірюванні перемічають жорстким зв'язком з рухомим об'єктом. щення. Джерела і приймачі змінної напруги розтаДжерела і приймачі напруги сполучають з обшовують поблизу нерухомих обкладань і сполучакладаннями дротами. Рухомі обкладання переміють з обкладаннями дротами. щають уздовж нерухомих і реєструють переміСпосіб за п. 2, що заявляється, можна реаліщення. Аналогічно спосіб може бути реалізований зувати, наприклад, таким чином для вимірювання для вимірювання кутового переміщення. лінійного переміщення. Нерухомі вхідні і вихідні Комп’ютерна верстка Н. Лисенко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601