[go: up one dir, main page]

RU2401461C2 - Frequency angular-displacement sensor and measuring device for it - Google Patents

Frequency angular-displacement sensor and measuring device for it Download PDF

Info

Publication number
RU2401461C2
RU2401461C2 RU2007136431/09A RU2007136431A RU2401461C2 RU 2401461 C2 RU2401461 C2 RU 2401461C2 RU 2007136431/09 A RU2007136431/09 A RU 2007136431/09A RU 2007136431 A RU2007136431 A RU 2007136431A RU 2401461 C2 RU2401461 C2 RU 2401461C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
sensor
disk
displacements
angular
Prior art date
Application number
RU2007136431/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007136431A (en
Inventor
Петр Тихонович Харитонов (RU)
Петр Тихонович Харитонов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенская государственная технологическая академия"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенская государственная технологическая академия" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенская государственная технологическая академия"
Priority to RU2007136431/09A priority Critical patent/RU2401461C2/en
Publication of RU2007136431A publication Critical patent/RU2007136431A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2401461C2 publication Critical patent/RU2401461C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: in frequency sensor, the disk dielectric base is made rotating and current conductors located on this base are made in the form of segments applied on both sides of the disk. Furthermore, two one-layer flat-topped inductance coils are introduced into the device and connected to frequency-driving circuit of the first and the second high-frequency auto generators. Offered sensor is not critical to contamination with dust, oil, detergents and permits disk axial play within gap of flat-topped coils 5 and 6. Measuring device can be made in the form of "ЧИП" and embedded into sensor structure. Sensor dimensions are practically determined by disk diametre which can be selected within 10-80 mm when total height of structure is within limits of 2-10 mm.
EFFECT: increase in speed and accuracy of angular displacement measurements under conditions of high-intensity noise providing direct digital reading both small and large angular displacements.
3 cl, 3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для оперативного цифрового измерения угловых перемещений в условиях действия интенсивных электромагнитных помех от исполнительных устройств роботов и может использоваться для построения портативных цифровых датчиков угловых перемещений.The invention relates to instrumentation and is intended for operational digital measurement of angular displacements under the action of intense electromagnetic interference from actuators of robots and can be used to build portable digital sensors of angular displacements.

Известен датчик угла поворота [1], содержащий магнитопровод, в виде незамкнутого кольца, распределенные по магнитопроводу первичную и вторичную обмотки и ротор в виде короткозамкнутого витка, связанный с контролируемым объектом.A known angle of rotation sensor [1], containing a magnetic circuit, in the form of an open ring, distributed along the magnetic circuit of the primary and secondary windings and a rotor in the form of a short-circuited coil, associated with a controlled object.

Недостатками аналога [1] являются:The disadvantages of the analogue [1] are:

- низкая точность и помехоустойчивость измерения амплитудного выходного сигнала датчика;- low accuracy and noise immunity of measuring the amplitude output signal of the sensor;

- сложные конструкция датчика и технология равномерной намотки обмоток на магнитопровод;- complex design of the sensor and the technology of uniform winding of the windings on the magnetic circuit;

- непригодность для измерения угловых перемещений в динамике.- unsuitability for measuring angular displacements in dynamics.

Наиболее близким к предложенному известным техническим решением является высокочастотный датчик положения и скорости изменения положения объекта [2], содержащий отрезок линии в виде корпуса с проводящим покрытием, диэлектрического основания с проводящим проводником в виде группы коротких проводящих стержней, с одной стороны электрически короткозамкнутых между собой. Прототип обеспечивает оперативное измерение положения проводящей поверхности относительно разомкнутых концов проводящих стержней путем контроля частоты или амплитуды ВЧ колебаний на выходе ВЧ резонатора, образованного корпусом, диэлектрическим основанием и группой стержней.Closest to the proposed known technical solution is a high-frequency position and speed sensor for changing the position of an object [2], containing a line segment in the form of a housing with a conductive coating, a dielectric base with a conductive conductor in the form of a group of short conductive rods, on the one hand, electrically shorted to each other. The prototype provides an operational measurement of the position of the conductive surface relative to the open ends of the conductive rods by controlling the frequency or amplitude of the RF oscillations at the output of the RF resonator formed by the housing, the dielectric base and the group of rods.

Недостатками прототипа [2] при его применении для преобразования угла поворота в частоту являются:The disadvantages of the prototype [2] when it is used to convert the angle of rotation into frequency are:

- влияние величины зазора между вращающимся телом и группой стержней на частоту и амплитуду ВЧ колебаний на выходе датчика;- the influence of the gap between the rotating body and the group of rods on the frequency and amplitude of the RF oscillations at the output of the sensor;

- значительное влияние дестабилизирующих факторов на результат измерения из-за одноканальной структуры датчика;- significant influence of destabilizing factors on the measurement result due to the single-channel structure of the sensor;

- низкая чувствительность выходной частоты к изменению углового положения вращающегося объекта;- low sensitivity of the output frequency to a change in the angular position of a rotating object;

- отсутствие в единой конструкции датчика встроенного преобразователя выходных сигналов в прямой код измеряемого углового перемещения.- the absence in the integrated sensor design of a built-in converter of output signals into a direct code of the measured angular displacement

Известно также измерительное информационное устройство (3), обеспечивающее оперативное преобразование частотных сигналов дифференциального датчика в прямой код измеряемой величины при любой аналитической зависимости частотных сигналов датчика от этой величины. Этот аналог позволяет производить точное преобразование малых угловых перемещений в прямой код измеряемой величины, однако при измерении больших угловых перемещений в нем отсутствует устройство для их преобразования в прямой цифровой код.Also known is a measuring information device (3), which provides an operative conversion of the frequency signals of a differential sensor into a direct code of the measured value for any analytical dependence of the frequency signals of the sensor on this value. This analogue allows accurate conversion of small angular displacements into a direct code of the measured quantity, however, when measuring large angular displacements, there is no device for converting them into a direct digital code.

Техническим результатом изобретения является повышение быстродействия и точности измерения как малых, так и больших угловых перемещений в условиях интенсивных помех с оперативным преобразованием измеряемых перемещений в прямой цифровой код.The technical result of the invention is to increase the speed and accuracy of measurement of both small and large angular displacements in conditions of intense interference with the operational conversion of the measured displacements into a direct digital code.

Для достижения технического результата:To achieve a technical result:

- в датчике диэлектрическое основание выполнено подвижным в виде диска, а размещенные на этом основании токопроводящие проводники выполнены в виде сегментов, нанесенных с двух сторон диска, кроме того, в устройство введены две однослойные катушки индуктивности П-образного профиля и подключены в частотозадающую цепь первого и второго высокочастотных автогенераторов;- in the sensor, the dielectric base is made movable in the form of a disk, and the conductive conductors placed on this base are made in the form of segments deposited on both sides of the disk, in addition, two single-layer U-shaped inductors are introduced into the device and connected to the frequency setting circuit of the first and second high-frequency oscillators;

- в измерительное устройство введен частотный дискриминатор, датчик направления вращения, формирователь кода больших перемещений со входами начальной установки больших перемещений и со входом разрешения начальной установки, цифровые выходы которого подключены к введенным в устройство старшим разрядам имеющегося в устройстве цифрового индикатора, причем частотный дискриминатор подключен входами к выходам автогенераторов частотного датчика угловых перемещений, выход частотного дискриминатора подключен к счетному входу формирователя кода больших перемещений, а выход датчика направления вращения подключен во входу управления направлением счета формирователя кода больших перемещений- a frequency discriminator, a rotation direction sensor, a large displacement code generator with inputs for the initial installation of large displacements and with an input for enabling the initial installation, the digital outputs of which are connected to the high-order bits of the digital indicator in the device, are inserted into the measuring device, and the frequency discriminator is connected by inputs to the outputs of the oscillators of the frequency sensor of angular displacements, the output of the frequency discriminator is connected to the counting input of the For the code of large displacements, and the output of the rotation direction sensor is connected to the input of the direction control of the account of the generator of the code of large displacements

Структура предлагаемого датчика приведена на Фиг.1, на Фиг.2 представлена разностная частота Δf=f1-f2 генераторов 7 и 8 как функция углового положения диска I, на Фиг.3 приведена структура цифрового преобразователя угловых перемещений с предложенным частотным датчиком угловых перемещений. Датчик содержит диэлектрический диск 1, закрепленный на оси 2, причем на поверхности диска нанесены немагнитные высокопроводящие секторы 3, чередующиеся с диэлектрическими секторами 4. С диском 1 взаимодействуют две однослойные П-образные катушки индуктивности 5 и 6, включенные в частотозадающие цепи высокочастотных автогенераторов 7 и 8. Катушки 5 и 6 размещены таким образом, что их взаимное угловое положение отличается на угол φc секторов 3 и 4. Резонансные частоты f1 и f2 генераторов 7 и 8 могут быть представлены в следующем виде:The structure of the proposed sensor is shown in figure 1, figure 2 shows the differential frequency Δf = f 1 -f 2 of the generators 7 and 8 as a function of the angular position of the disk I, figure 3 shows the structure of a digital converter of angular displacements with the proposed frequency sensor of angular displacements . The sensor contains a dielectric disk 1, mounted on an axis 2, and non-magnetic highly conductive sectors 3 are applied to the disk surface, alternating with dielectric sectors 4. Two single-layer U-shaped inductors 5 and 6 interact with disk 1 and are included in the frequency-setting circuits of high-frequency oscillators 7 and 8. Coils 5 and 6 are placed in such a way that their mutual angular position differs by an angle φ c of sectors 3 and 4. Resonance frequencies f 1 and f 2 of generators 7 and 8 can be represented as follows:

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

где LC - собственная индуктивность катушек 5 и 6;where L C is the intrinsic inductance of coils 5 and 6;

L - эквивалентная индуктивность сектора 3, взаимодействующего с катушкой индуктивности;L is the equivalent inductance of sector 3 interacting with the inductor;

М - взаимоидуктивность сектора 3 и катушки при полностью введенном секторе в катушку;M is the mutual inductance of sector 3 and the coil when the sector is fully inserted into the coil;

Сн - начальная емкость LC контура, который задает резонансную частоту автогенераторов 7 и 8;With n - the initial capacity of the LC circuit, which sets the resonant frequency of the oscillators 7 and 8;

ξ0=8,8541·10-12 Ф/м - диэлектрическая постоянная;ξ 0 = 8.8541 · 10 -12 F / m is the dielectric constant;

S - площадь проводника катушки, взаимодействующая с проводящими секторами 3;S is the area of the conductor of the coil, interacting with the conductive sectors 3;

ξ - относительная диэлектрическая проницаемость газа в зазоре между катушкой индуктивности и сектором;ξ is the relative dielectric constant of the gas in the gap between the inductor and the sector;

φc - угол сектора 3;φ c is the angle of sector 3;

φn - угол перекрытия сектора 3 катушкой 7 и 8;φ n is the angle of overlap of sector 3 by coil 7 and 8;

в - зазор между поверхностями катушки и сектора 3.in - the gap between the surfaces of the coil and sector 3.

Разностная частота Δf=f1-f2 генераторов 7 и 8 представлена в виде графика Фиг.2 в функции от углового положения диска I.The difference frequency Δf = f 1 -f 2 of the generators 7 and 8 is presented in the form of a graph of Figure 2 as a function of the angular position of the disk I.

За счет противофазного изменения частот f1 и f2 обеспечивается высокий коэффициент преобразования угловых перемещений в разность частот Δf при компенсации аддитивного смещения этих частот от дестабилизирующих факторов. При исходных данныхDue to the antiphase change in the frequencies f 1 and f 2 , a high conversion coefficient of angular displacements into the frequency difference Δf is ensured while compensating the additive bias of these frequencies from destabilizing factors. With raw data

LC=10-6 Гн;L C = 10 -6 H; М2/L=0,8 LC;M 2 / L = 0.8 L C ; φc=22,5°;φ c = 22.5 °; Сн=10-11 Ф;C n = 10 -11 F; S=4·10-5 M2;S = 4 · 10 -5 M 2 ; в=0,001 м;in = 0.001 m;

ξ0=8,854·10-12 Ф/м обеспечен коэффициент преобразования в пределах (306÷634) кГц/Град (см. табл.1).ξ 0 = 8.854 · 10 -12 F / m the conversion coefficient is provided in the range (306 ÷ 634) kHz / Grad (see table 1).

При реально обеспечиваемой нестабильности частот высокочастотных автогенераторов 7 и 8 не выше 10-5 возможен отсчет угловых перемещений с абсолютной погрешностью не более 0,5×10-4 угловых градусов при достаточно малом времени измерения и высокой помехоустойчивости. Например, при требуемой дискретности цифрового отсчета угла не более 1/300 град время tи однократного цифрового измерения разностной частоты Δf может быть ограничено значением 10-3 с. В таблице 1 приведены основные параметры датчика в функции от измеряемого углового перемещения.With the really provided instability of the frequencies of high-frequency oscillators 7 and 8 not higher than 10 -5, it is possible to count angular movements with an absolute error of no more than 0.5 × 10 -4 angular degrees with a sufficiently short measurement time and high noise immunity. For example, at the required discreteness of the digital reading of the angle of no more than 1/300 degrees, the time t and a single digital measurement of the difference frequency Δf can be limited to 10 -3 s. Table 1 shows the main parameters of the sensor as a function of the measured angular displacement.

Таблица 1Table 1 Угловое перемещениеAngular movement Эквивалентная индуктивностьEquivalent inductance Эквивалентная емкостьEquivalent capacity Резонансные частотыResonant frequencies Коэффициент преобразования угла в частотуAngle to Frequency Conversion Rate градhail э1e1 э2e2 Сэ1Se1 Сэ2Se2 1one 22 кГц/градkHz / deg Гн·10-7 GN · 10 -7 Гн·10-7 GN · 10 -7 Ф·10-11 F10 -11 Ф·10-11 F10 -11 Гц·106 Hz · 10 6 Гц·106 Hz · 10 6 0,00,0 10,00010,000 1,6661,666 1,0001,000 1,3541,354 5,03295,0329 10,059410.0594 634634 2,52.5 9,0749,074 2,5922,592 1,0391,039 1,3151,315 5,18245.1824 8,62038,6203 517517 5,05,0 8,1488,148 3,5183,518 1,0791,079 1,2751,275 5,36835,3683 7,51297.5129 382382 7,57.5 7,2227,222 4,4444,444 1,1181,118 1,2361,236 5,60085,6008 6,79026,7902 323323 10,010.0 6,2966,296 5,3705,370 1,1571,157 1,1971,197 5,89575,8957 6,27796,2779 306306 12,512.5 5,3705,370 6,2966,296 1,1971,197 1,1571,157 6,27796,2779 5,89575,8957 323323 15,015.0 4,4444,444 7,2227,222 1,2361,236 1,1181,118 6,79026,7902 5,60085,6008 382382 17,517.5 3,5183,518 8,1488,148 1,2751,275 1,0791,079 7,51287.5128 5,36835,3683 517517 20,020,0 2,5922,592 9,0749,074 1,3151,315 1,0391,039 8,62038,6203 5,18245.1824 634634 22,522.5 1,6661,666 10,00010,000 1,3541,354 1,0001,000 10,059410.0594 5,03295,0329 517517 25,025.0 2,5922,592 9,0749,074 1,3151,315 1,0391,039 8,62038,6203 5,18245.1824 382382 27,527.5 3,5183,518 8,1488,148 1,2751,275 1,0791,079 7,51287.5128 5,36835,3683 333333 30,030,0 4,4444,444 7,2227,222 1,2361,236 1,1181,118 6,79026,7902 5,60085,6008 377377

Таблица 1 подтверждает возможность точного контроля угловых перемещений исполнительных органов роботов при достаточно высокой скорости изменения угла.Table 1 confirms the ability to accurately control the angular displacements of the executive bodies of robots at a sufficiently high rate of change of angle.

Структура цифрового преобразователя угловых перемещений с предложенным датчиком приведена на Фиг.3.The structure of the digital Converter angular displacement with the proposed sensor is shown in Fig.3.

В состав измерителя входят генераторы 7 и 8 предлагаемого датчика, частотно-цифровой преобразователь (ЧЦП) 9 частот f1 и f2 в код Nм малых перемещений, (выполненный, например, по а.с. СССР №1314360), а также частотный дискриминатор 10 формирователь 11 кода Nσ больших перемещений, старшие разряды 13 цифрового индикатора 12, датчик 14 направления вращения, входы 15 подачи кода N0 начальной установки и вход 16 разрешения начальной установки счетчика 11. Перед началом работы диск 1 датчика устанавливается в начальное положение, и на вход 14 формирователя 11 подается сигнал Uзап, при этом формирователь 11 устанавливается в начальное состояние, заданное кодом N0 на его входах. Код N0 может подаваться с клавиатуры или с выхода другого внешнего цифрового задатчика. На выходах ЧЦП 9 с задержкой в интервал счета tu обновляется информация о значении малых перемещений (код Nм) независимо от скорости и направления вращения, на индикаторе 13 индицируется значение угловых перемещений. При наличии вращения диска I в моменты равенства частот f1 и f2 на выходе элемента 10 формируется сигнал U0, и формирователь 11 изменяет свое состояние на единицу в сторону увеличения (при Up=I) или в сторону уменьшения (при Up=0).The meter includes generators 7 and 8 of the proposed sensor, a frequency-to-digital converter (CCP) of 9 frequencies f 1 and f 2 into a code N m of small displacements (made, for example, according to the USSR AS No. 1314360), as well as a frequency discriminator 10 shaper 11 code Nσ large displacements, high order 13 digital indicator 12, the sensor 14 of the direction of rotation, the inputs 15 of the code N 0 initial setting and input 16 enable initial setting of the counter 11. Before starting work, the sensor disk 1 is set to the initial position, and input 14 of the shaper 11 feeds the signal U app , while the shaper 11 is installed in the initial state specified by the code N 0 at its inputs. Code N 0 can be supplied from the keyboard or from the output of another external digital preset. At the outputs of CCP 9 with a delay in the counting interval t u, information on the value of small displacements (code N m ) is updated regardless of the speed and direction of rotation, the value of angular displacements is displayed on indicator 13. In the presence of rotation of the disk I at the moments of equal frequencies f 1 and f 2 , the signal U 0 is formed at the output of element 10, and the former 11 changes its state by one in the direction of increasing (at U p = I) or decreasing (at U p = 0).

Малые угловые перемещения могут отсчитываться по комбинации частот f1 и f2, а перемещения, превышающие угол φc целесообразно отсчитывать по числу срабатываний частотного дискриминатора 10, например в момент равенства частот f1 и f2. Угловой размер секторов 3 может быть выбран с обеспечением неповторяемых комбинаций частот f1 и f2 в пределах малых перемещений до 10 угловых градусов, (например φc=5), в то время как большие перемещения будут отсчитываться с шагом в 10 угловых градусов.Small angular displacements can be counted by a combination of frequencies f 1 and f 2 , and movements exceeding the angle φ c should be counted by the number of times the frequency discriminator 10 is triggered, for example, at the moment of equal frequencies f 1 and f 2 . The angular size of sectors 3 can be chosen to provide unique combinations of frequencies f 1 and f 2 within small movements up to 10 angular degrees, (for example φ c = 5), while large movements will be counted in increments of 10 angular degrees.

Таким образом, на младших разрядах 12 и старших разрядах 13 цифрового индикатора и на выходах преобразователя Фиг.3 выдаются цифровые коды Nσ и Nм, несущие информацию о значении углового перемещения диска 1 и оси 2.Thus, at the lower digits 12 and senior digits 13 of the digital indicator and at the outputs of the converter of FIG. 3, digital codes N σ and N m are issued that carry information about the value of the angular displacement of the disk 1 and axis 2.

Устройство Фиг.3 может работать в режиме отсчета заданного кодом N0 значения больших перемещений, если обеспечить сигналом Up=0 вычитающий счет импульсов U0 после записи в формирователь 11 кода N0. Тогда, при отсчете заданных кодом больших перемещений на выходе RA (нулевое состояние) формирователя 11 имеет место сигнал Uотр=I, который сигнализирует об отработке кода N0. Данный режим работы устройства Фиг.3 необходим в робототехнике для задания определенных угловых перемещений исполнительных элементов роботов.The device of FIG. 3 can operate in the counting mode of the value of large displacements specified by the code N 0 , provided that the signal U p = 0 subtracts the pulse count U 0 after writing code N 0 to the shaper 11. Then, when counting the large displacements specified by the code, the signal U OT = I takes place at the output RA (zero state) of the shaper 11, which signals the development of code N 0 . This mode of operation of the device of Figure 3 is necessary in robotics to set certain angular displacements of the actuating elements of robots.

Частотно-цифровой преобразователь 9 может быть реализован на базе известного устройства [3], формирователь 11 может быть реализован на реверсивном счетчике с предустановкой кода, к выходам которого подключено энергонезависимое запоминающее устройство, с помощью которого обеспечивается преобразование выходного кода счетчика в код Nσ больших перемещений.The frequency-digital converter 9 can be implemented on the basis of the known device [3], the driver 11 can be implemented on a reversible counter with a preset code, to the outputs of which a non-volatile memory device is connected, with the help of which the output code of the counter is converted into a code N σ of large displacements .

По сравнению с прототипом [2] предложенный датчик обладает следующими достоинствами:Compared with the prototype [2], the proposed sensor has the following advantages:

- некритичность датчика к осевому смещению диэлектрического диска 1 относительно П-образных катушек 5 и 6;- uncriticality of the sensor to the axial displacement of the dielectric disk 1 relative to the U-shaped coils 5 and 6;

- значительно меньшее влияние температуры, напряжения питания и других дестабилизирующих факторов на результат измерения за счет одинакового аддитивного смещения частот f1 и f2;- significantly less influence of temperature, supply voltage and other destabilizing factors on the measurement result due to the same additive frequency offset f 1 and f 2 ;

- более высокие чувствительность и точность датчика из-за дифференциального изменения частот f1 и f2 от изменения угла поворота φ.- higher sensitivity and accuracy of the sensor due to the differential change in the frequencies f 1 and f 2 from changes in the angle of rotation φ.

По сравнению с известным измерительным устройством (3) предложенная структура измерительного устройства Фиг.3 обеспечивает оперативный цифровой отсчет сколь угодно больших угловых перемещений, задаваемых кодом N0. Наиболее близким известным промышленным вариантом является серийно выпускаемый угломерный стол СТ-320 с цифровым отсчетом, в котором в качестве датчика угла поворота использованы оптический растровый датчик на интерференционных решетках. Применение базового варианта в роботах затруднено в связи с высокими требованиями к отсутствию загрязнения интерференционных решеток, что в реальных условиях применения роботов практически невыполнимо из-за недопустимого увеличения габаритов датчика и необходимости его дополнения пылевлагозащищающей арматурой.Compared with the known measuring device (3), the proposed structure of the measuring device of Fig. 3 provides an operative digital readout of arbitrarily large angular displacements specified by code N 0 . The closest known industrial option is the commercially available ST-320 goniometer table with a digital readout, in which an optical raster sensor on interference gratings is used as a rotation angle sensor. The use of the basic version in robots is difficult due to the high requirements for the absence of contamination of interference gratings, which is practically impossible due to the unacceptable increase in the dimensions of the sensor and the need to supplement it with dust and moisture protection fittings.

Предложенный датчик некритичен к загрязнению диска 1 пылью, маслом, моющими средствами, допускает осевой люфт диска в пределах зазора П-образных катушек 5 и 6. Габариты датчика практически определяются диаметром диска I, который может быть выбран в пределах 10-80 мм при общей высоте конструкции в пределах от 2 мм до 10 мм.The proposed sensor is not critical to contamination of the disk 1 by dust, oil, detergents, allows axial play of the disk within the clearance of U-shaped coils 5 and 6. The dimensions of the sensor are practically determined by the diameter of the disk I, which can be selected within 10-80 mm with a total height designs ranging from 2 mm to 10 mm.

Известные другие аналоги [4, 5] имеют дисковые роторы, на которых нанесены или печатные обмотки, или электромагнитные экраны в виде изогнутых секторов. Их недостатком являются низкие чувствительность и помехоустойчивость из-за амплитудного метода съема выходного сигнала. В аналоге [5] имеются высокочастотный источник тока, питающий первичную обмотку, а со вторичных печатных обмоток снимают ЭДС и подают на фазовые демодуляторы. Общим для аналогов [4, 5] существенным недостатком является влияние зазора между ротором и статором на результат измерения. В предложенном решении это влияние практически исключено за счет частотного выхода и конструкции катушек индуктивности, охватывающих подвижный диск с двух сторон. При выявлении признаков, сходных с признаками, известными в науке и технике, последних обнаружено не было - следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия". Предложенная конструкция датчика технологична, процесс его изготовления и сборки приемлем для автоматизации. Цифровое измерительное устройство конструктивно можно выполнить в виде ЧИПа и встроить в структуру датчика, а цифровые выходы кодов Nм и Nб подключить к внешнему процессору или к любому другому цифровому устройству.Other known analogues [4, 5] have disk rotors, on which are printed or printed windings, or electromagnetic screens in the form of curved sectors. Their disadvantage is low sensitivity and noise immunity due to the amplitude method of picking up the output signal. In analogue [5] there is a high-frequency current source supplying the primary winding, and the emf is removed from the secondary printed windings and fed to phase demodulators. A common drawback for analogues [4, 5] is the influence of the gap between the rotor and stator on the measurement result. In the proposed solution, this effect is practically eliminated due to the frequency output and the design of inductors, covering the movable disk on both sides. When identifying signs similar to those known in science and technology, the latter were not found - therefore, the claimed technical solution meets the criterion of "significant differences". The proposed sensor design is technologically advanced, the process of its manufacture and assembly is acceptable for automation. A digital measuring device can be structurally implemented as a CHIP and integrated into the sensor structure, and the digital outputs of codes N m and N b can be connected to an external processor or to any other digital device.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Авт. св. СССР №1232937, М. Кл. G01B 7/30.1. Auth. St. USSR No. 1232937, M. Cl. G01B 7/30.

2. Авт. св. СССР №859800, М. Кл. G01B 7/00.2. Auth. St. USSR No. 859800, M. Cl. G01B 7/00.

3. Авт.св. СССР №1314360, М. Кл. G08C 19/28.3. Auto USSR No. 1314360, M. Cl. G08C 19/28.

4. Авт.Св. СССР №442945, М. Кл. G01B 7/30.4. Aut. St. USSR No. 442945, M. Cl. G01B 7/30.

5. Авт.Св. СССР №887921, М. Кл. G01B 7/30.5. Aut. St. USSR No. 887921, M. Cl. G01B 7/30.

Claims (3)

1. Частотный датчик угловых перемещений, содержащий диэлектрическое основание, размещенную на этом основании группу токопроводящих элементов, автогенератор высокочастотных колебаний, и элемент, передающий угловое перемещение, отличающийся тем, что основание выполнено в виде подвижного диска с нанесенными по обе стороны токопроводящими элементами в виде секторов, равномерно размещенных по окружности, в устройство введены две охватывающие подвижный диск с зазором однослойные катушки индуктивности П-образной формы и второй автогенератор высокочастотных колебаний, причем подвижный диск жестко связан с элементом, передающим угловое перемещение, а первая и вторая катушки индуктивности смещены одна относительно другой по окружности диска на ширину проводящего сектора и включены в частотозадающие цепи соответственно первого и второго автогенераторов высокочастотных колебаний.1. A frequency sensor of angular displacements containing a dielectric base, a group of conductive elements placed on this base, a high-frequency oscillation oscillator, and an element transmitting angular displacement, characterized in that the base is made in the form of a movable disk with conductive elements deposited on both sides in the form of sectors uniformly spaced around the circumference, two single-layer U-shaped inductors and a second oscillator are inserted into the device, enclosing a movable disk with a gap or high-frequency oscillations, moreover, the movable disk is rigidly connected to the element transmitting angular displacement, and the first and second inductors are displaced one relative to the other along the disk circumference by the width of the conducting sector and are included in the frequency setting circuits of the first and second high-frequency oscillation oscillators, respectively. 2. Частотный датчик угловых перемещений по п.1, отличающийся тем, что число проводящих секторов на подвижном диске выбрано четным, а материал секторов выбран немагнитным.2. The frequency sensor of angular displacements according to claim 1, characterized in that the number of conductive sectors on the movable disk is chosen even, and the material of the sectors is selected non-magnetic. 3. Измерительное информационное устройство для частотного датчика угловых перемещений, содержащее частотно-цифровой преобразователь, ко входам которого подключены выходы высокочастотных автогенераторов частотного датчика угловых перемещений, а к выходам частотно-цифрового преобразователя подключен цифровой индикатор, отличающееся тем, что в устройство введены частотный дискриминатор, датчик направления вращения, формирователь кода больших перемещений со входами начальной установки больших перемещений и со входом разрешения начальной установки, цифровые выходы формирователя кода больших перемещений подключены к старшим разрядам имеющегося в устройстве цифрового индикатора, причем частотный дискриминатор подключен входами к выходам высокочастотных автогенераторов частотного датчика угловых перемещений, выход частотного дискриминатора подключен к счетному входу формирователя кода больших перемещений, а выход датчика направления вращения подключен во входу управления направлением счета формирователя кода больших перемещений. 3. A measuring information device for a frequency sensor of angular displacements, comprising a frequency-to-digital converter, the inputs of which are connected to the outputs of high-frequency oscillators of a frequency sensor of angular displacements, and a digital indicator is connected to the outputs of the frequency-to-digital converter, characterized in that a frequency discriminator is inserted into the device, rotation direction sensor, large displacement code generator with inputs of the initial installation of large displacements and with the input of the resolution of the beginning installation, the digital outputs of the large displacement code generator are connected to the high bits of the digital indicator available in the device, the frequency discriminator being connected by the inputs to the outputs of the high-frequency oscillators of the frequency sensor for angular displacements, the frequency discriminator output is connected to the counting input of the large displacement code generator, and the output of the rotation direction sensor connected to the input of the direction control of the account of the shaper code of large displacements.
RU2007136431/09A 2007-10-01 2007-10-01 Frequency angular-displacement sensor and measuring device for it RU2401461C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007136431/09A RU2401461C2 (en) 2007-10-01 2007-10-01 Frequency angular-displacement sensor and measuring device for it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007136431/09A RU2401461C2 (en) 2007-10-01 2007-10-01 Frequency angular-displacement sensor and measuring device for it

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007136431A RU2007136431A (en) 2009-04-10
RU2401461C2 true RU2401461C2 (en) 2010-10-10

Family

ID=41014499

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007136431/09A RU2401461C2 (en) 2007-10-01 2007-10-01 Frequency angular-displacement sensor and measuring device for it

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2401461C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2518977C1 (en) * 2012-12-17 2014-06-10 Сергей Владимирович Карпенко Adaptive sensor for identifying and monitoring position of heated nonmetallic and unheated nonmetallic articles

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2518977C1 (en) * 2012-12-17 2014-06-10 Сергей Владимирович Карпенко Adaptive sensor for identifying and monitoring position of heated nonmetallic and unheated nonmetallic articles

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007136431A (en) 2009-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2674729A (en) Measuring apparatus
JP6821288B2 (en) Absolute type time grating angular displacement sensor based on alternating electric field
RU2432549C2 (en) Method and instrument for contactless detection of absolute position and device equipped with this instrument
US4238781A (en) Capacitive angular displacement transducer for remote meter reading
Wang et al. Design and realization of a compact high-precision capacitive absolute angular position sensor based on time grating
EP3187819B1 (en) Rotation-detecting apparatus
KR102551009B1 (en) inductive motion sensor
US8134065B2 (en) Key speed sensor of electronic instrument
JPH0374767B2 (en)
CN103868535A (en) Inductive position measurement device
US11828628B2 (en) Position sensing apparatus with remote electronics for harsh environments
US10295618B2 (en) Magnetic permeability sensor and magnetic permeability detecting method, dielectric permittivity sensor and dielectric permittivity detecting method, and magnetic permeability and dielectric permittivity sensor and magnetic permeability and dielectric permittivity detecting method
US20230175869A1 (en) Position sensing apparatus having internal target rod with remote electronics for harsh environments
JP6617788B2 (en) Permeability detection method
US2930033A (en) Angular position converter
RU2401461C2 (en) Frequency angular-displacement sensor and measuring device for it
KR20160031827A (en) Step motor and system for driving step motor
US10203225B2 (en) Rotation detector
CN1229467A (en) Capacitance micrometer
RU2427794C1 (en) Incremental capacity transducer of angular movements
JP6613599B2 (en) Permeability / dielectric constant sensor and permeability / dielectric constant detection method
JP2018119830A (en) Eddy current metal sensor and method for detecting eddy current
JP2011226877A (en) Location sensor
CN220552468U (en) Encoder based on LC oscillating circuit
RU2816167C1 (en) Rotor position sensor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20091225