CS267989B1 - Induktivní snímač úhlového natočení - Google Patents

Abstract

Řešení spočívá v tom, že rotorový prstenec a statorový prstenec mají válcový tvar, stejnou sirku a jsou souosé. Statorový prstenec je opatřen prvním a druhým statorovým vinutím, rotorový prstenec je opatřfen prvním a druhým rotorovým vinutím. Vinutí jsou provedena jako fibiláraí toroidní cívky se stejnou roztečí vodičů. Vývody prvního a druhého rotorového vinutí jsou propojeny sériově něho paralelně, a připojeny na vstupy rotorové cívky rotačního transformátoru.

Description

Vynález se týká induktivního snímače úhlového natočení.

Pro zajlšíování úhlového natočení se užívá rotačních snímačů. Velmi často se užívá snímačů pracujících na induktivním principu, které poskytují informaci o poloze v tzv. resolverovém formátu, tj. pomocí dvou střídavých napětí, kdy amplituda tohoto napětí se mění v závislosti na úhlu natočení podle sinusové a podle kosinusové závislosti. Snímače tohoto typu se v široké míře užívají v podobě tzv. resolverů, tj. snímačů, jejichž vinutí je uloženo v drážkách z magneticky měkkého materiálu a v podobě tzv. kruhových induktosynů, u nichž je vinutí uspořádáno ve formě plošného spoje na čelní ploše kruhové desky.

Nevýhodou resolverů je jejich malá přesnost a velká technologická náročnost z důvodu vysokých požadovaných přesností výroby jeho dílců, které svým charakterem navíc vyžadují zcela speciální technologickou výbavu. Nevýhodou induktosynů je okolnost, že ke správné činnosti vyžadují, aby mezi čelními plochami kruhových desek - rotor a stator, na kterých je uspořádáno plošné vinutí, byla velmi malá mezera cca 0,05 mm, což přináší komplikace při montáži a klade velké nároky na přesnost uložení rotující části. Navíc, podobně jako u resolverů, vyžaduje výroba zcela speciální technologické postupy.

Mnohé z uvedených nevýhod odstraňuje uspořádání snímače podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že rotorový prstenec a statorový prstenec mají válcový tvar, stejnou šířku a jsou souosé. Statorový prstenec je opatřen prvním statorovým vinutím a druhým statorovým vinutím, která jsou provedena jako bifilámí toroidní cívky se stejnou roztečí vodičů. Vodiče cívek jsou uloženy v drážkách s konstantní roztečí a rotorový prstenec je opatřen prvním a druhým rotorovým vinutím, která jsou provedena jako blfilární toroidní cívky se stejnou roztečí vodičů. Vodiče cívek jsou uloženy v drážkách, které jsou po obvodě rozmístěny pravidelně, přičemž drážky druhého rotorového vinutí jsou oproti drážkám prvního rotorového vinutí posunuty. Vývody prvního rotorového vinutí a druhého rotorového vinutí jsou propojeny sériově nebo paralelně a připojeny na vstupy rotorové cívky rotačního transformátoru. Blfilární toroidní cívky mohou být jednovrstvé nebo vícevrstvé.

Výhodou induktivního snímače podle vynálezu je, že umožňuje dosáhnout vysoké přesnosti informace o poloze při relativně jednoduché výrobě, která nevyžaduje žádné speciální technologické postupy, ani náročné a specializované výrobní vybavení. Oproti induktosynů usnadňuje zabudování a montáž do zařízení tím, že nevyžaduje přesné axiální ustavení rotoru proti statoru, a to zejména u aplikací, které např. z důvodu teplotní dilatace nedovolují axiální polohu rotoru vůči statoru přesně zajistit.

Na přiloženém výkrese je schéma induktivního snímače podle vynálezu s jednovrstvými bifilárnímitoroidními cívkami.

Snímač se skládá z rotorového prstence £ a statorového prstence 2, které mají tvar válcový, mají stejnou šířku a jsou souosé. Statorový prstenec 2 je opatřen prvním statorovým vinutím £ a druhým statorovým vinutím £, která jsou provedena jako blfilární toroidní jednovrstvé cívky. Vodiče jsou uloženy v drážkách, které mají konstantní rozteč. Na rotorovém prstenci £ je navinuto první rotorové vinutí 2 ^a druhé rotorové vinutí 6 jako blfilární toroidní jednovrstvé cívky v drážkách, které jsou po obvodě rozmístěny pravidelně, ne však rovnoměrně, protože drážky druhého rotorového vinutí 6 jsou oproti prvnímu rotorovému vinutí 2 posunuty. Počet závitu všech bifilárních toroidních cívek je stejný. Vývody prvního rotorového vinutí 5 a druhého rotorového vinutí 6 jsou spojeny sériově nebo paralelně a připojeny na vstupy rotorové cívky rotačního transformátoru 7.

Při zapojení jako resolver je statorová cívka rotačního transformátoru 7 napájena střídavým proudem, přičemž střídavý proud sekundárního vinutí rotačního transformátoru 7 prochází prvním rotorovým vinutím 5 a druhým rotorovým vinutím 6. V prvním statorovém vinutí 4 se přitom indikují střídavá napětí, jejichž amplituda závisí na úhlovém natočení rotora proti statoru a to tak, že v prvním statorovém vinutí 2 ^se amplituda mění periodicky podle sinusové závislosti, v druhém statorovém vinutí 4 periodicky podle kosinusové závislosti na úhlu natočení rotorového prstence 2 proti statorovému prstenci 2. Počet priod těchto změn je dán počtem závitů bifilárních toroidních cívek. Z těchto napětí se v neznázorněném elektronickém vyhodnocovacím obvodu vyhodnotí úhel natočení rotoru. Při zapojení jako fázový měnič se první statorové vinutí 2 ^a druhé statorové vinutí 2 napájí střídavými proudy, které mají stejnou frekvenci a amplitudu, ale jsou vůči sobě posunuty o 90° elektrických. Přitom se v prvním rotorovém vinutí 2 a druhém rotorovém vinutí 6 indikují střídavé proudy, které protékají rovněž primárním vinutím rotačního transformátoru 7, přičemž se v sekundárním vinutí tohoto transformátoru Indikuje střídavé napětí, které má konstantní amplitudu, ale jeho fáze se vůči střídavému napětí, kterými se napájí první statorové vinutí 2 nebo druhé statorové vinutí £ posouvá, přičemž fázový posuv je přímo úměrný úhlovému natočení rotorového prstence 2 vůči statorovému prstenci 2. Tento fázový posuv je vyhodnocen v neznázorněném elektronickém obvodu.

Využití přichází v úvahu u všech druhů obráběcích strojů, manipulátorů, robotů atd.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Induktivní snímač úhlového natočení, vyznačený tím, že rotorový prstenec (1) a statorový prstenec (2) mají válcový tvar, stejnou šířku a jsou souosé, statorový prstenec (2) je opatřen prvním statorovým vinutím (3) a druhým statorovým vinutím (4), která jsou provedena jako bifilární toroidní cívky se stejnou roztečí vodičů, přičemž vodiče cívek jsou uloženy v drážkách s konstantní roztečí, rotorový prstenec (1) je opatřen prvním rotorovým vinutím (5) a druhým rotorovým vinutím (6), která jsou provedena jako bifilární toroidní cívky se stejnou roztečí vodičů, vodiče cívek jsou uloženy v drážkách* které jsou po obvodě rozmístěny pravidelně, přičemž drážky druhého rotorového vinutí (6) jsou oproti drážkám prvního rotorového vinutí (5) posunuty, vývody prvního rotorového vinutí (5) a druhého rotorového vinutí (6) jsou propojeny sériově nebo paralelně a připojeny na vstupy rotorové cívky rotačního transformátoru (7).
2. 2. Induktivní snímač podle bodu 1, vyznačený tím, že bifilární toroidní cívky jsou jednovrstvé.