SU1355870A1 - Преобразователь скорости и направлени потока - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано в векторно-осредн ющих измерител х скорости потока, которые измер ют две взаимно ортогональные составл ющие скорости потока в подвижной системе координат, вычисл ют широтную и меридиональную составл кицие вектора скорости потока и осредн ют их за определенный промежуток времени. Целью изобретени   вл етс  упрощение конструкции за счет снижени  аппаратурных затрат. Дл  этого компас, измеритель синуса-косинуса угла азимута и вычислитель составл ющих вектора скорости потока выполнены на четьфех элементах Холла, жестко закрепленных на оси вращени  картушки компаса в ценТ ре симметрии зазора. Он образован разноименными полюсами магнитов, установленных на концах картушки симметрично ее оси вращени . Элементы Холла, попарно склеенные по рабочим плоскост м, установлены в пазах на оси вращени  картушки в центральной части зазора. Токовые вьшоды первого и третьего, второго и четвертого элементов Холла последовательно соединены соответственно с первым и вторым измерител ми взаимно ортогональных составл ющих вектора скорости потока в подвижной системе координат. Два потенциальных одноименных вывода первого и четвертого элементов Холла и два потенциальных разноименных вывода : второго и третьего элементов Холла соединены между собой, благодар  чему на выходе устройства по вл ютс  разности потенциалов, пропорциональные соответственно зональной и меридиональной составл ющим вектора скорости течени . 3 ил. (Л 00 ел СП 00

Description

Изобретение относитс  к приборостроению и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в ,векторно-осредн ющих измерител х скорости потока, которые измер ют две взаимно ортогональные составл ющие скорости потока в подвижной системе координат, вычисл ют широтную и меридиональную составл ющие вектора скорости потока и осредн ют их за опре- деленньй промежуток времени.

Цель изобретени  - упрощение конструкции преобразовател  за счет снижени  аппаратурных затрат,

На фиг.1 представлен преобразователь скорости, общий вид; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3-принципиальна  электрическа  схема преобразовател  скорости и направлени  потока.

Внутри цилиндрического корпуса 1 С герметичной крышкой 2, заполненного демпфирующей жидкостью 3, подвешена картушка 4 с магнитами 5, причем кар- тушка 4 подвешена на шпиле 6 оси 7, жестко закрепленной на корпусе 1, с помощью сферического или конического подп тника 8, в свою очередь, жестко закрепленного выше центра т жести на оси симметрии картушки 4„ Картушка 4 имеет свободу вращени  только вокруг своей оси симметрии, совпадающей с осью 7. Шпилька 9, закрепленна  на крышке 2, предохран ет картушку 4 от выпадани . Дл  получени  максимальной чувствительности и минимального угла засто  используютс  магниты 5, изготовленные из таких материа

лов, как сплав SaCoj, обеспечивающий индукцию в зазоре и максимальный момент картушки 4.

ОХ, OY и OZ - три оси, образующие пр моугольную систему координат, св занную с корпусом преобразовател .

На оси 7 в центральной части зазора между двум  разноименными полюсами магнитов фрезерованием выполнены два взаимно ортогональных паза 10 шириной, равной удвоенной толщине элементов Холла. Элементы Холла 11 и 12 склеены друг с другом по рабочим плоскост м и вклеены в один из пазов 10. Аналогично выполнена установка элементов Холла 13 и 14. При этом рабочие плоскости всех четырех элементов Холла лежат на оси OZ, а их магниточувствительные оси перпендикул рны этой оси. Элементы Холла 11

0

5

0

0

и 13 соединены последовательно с управл емым генератором тока, например резистором 15, а элементы Холла 12 и 14 соединены Ьоследовательно с аналогичным управл емым генератором 16 тока. Управл емые генераторы 15 и 16 тока служат измерител ми взаимно ортогональных составл ющих вектора скорости потока. Два разноименных потенциальных электрода элементов Холла 11 и 14 соединены последовательно, остальные их электроды подключены к выходным клеммам 17 и 18 преобразова- g тел . Соединены последовательно и два одноименных потенциальных электрода элементов Холла 12 и 13. Два других одноименных потенциальных электрода . элементов Холла 12 и 13 подключены к выходным клеммам 19 и 20,

Преобразователь скорости и направлени  потока работает следующим образом .

Если в начальный момент времени ОХ корпуса 1 была параллельна магнитному меридиану, то при повороте корпуса 1 компаса на угол об относительно магнитного меридиана картушка 4 с магнитами 5 остаетс  неподвижной, а элементы Холла 11 - 14 поворачиваютс  вместе с корпусом 1 на угол oi . При этом через элементы Холла 11 и 13, включенные последовательно с управл емым генератором 15 тока, протекает ток, пропорциональньм составл ющей вектора скорости течени  по оси ОХ, а через элементы Холла 12 и 14, включенные последовательно с управл емым генератором 16 тока, протекает ток, пропорциональньй составл ющей вектора, скорости течени  по оси OY:

I, nV,;(1)

1 nV,(2)

где 1 и 1„ - токи соответственно управл емых генераторов 15 и 16 тока; составл ющие вектора скорости движени  среды относительно корпуса преобразовател , нап- равл:енные соответственно по ос м ОХ и OY; коэффициент пропорциональности , нормирующий номинальный ток элементов Холла.

Таким образом, на потенциальныхо электродах элементов Холла возникают следующие разности потенциалов:

5

0

5

0

5

i

V

X

v,i п 1355870

&U,,,eosct;(3)

iU,,KBoI,sinc6;(4)

uU,j KBol cosci;(5)

uU, sinei, (6)

К - коэффициент преобразовани 

элементов Холла; В - величина вектора йагнитной

индукции в центре зазора между полюсами магнитов; ( - угол поворота корпуса преобразовател .

Так как элементы Холла 11 и 14 динены последовательно разноимени потенциальными электродами, то выходных клеммах 17 и 18 по вл етразность потенциалов

,7-,а КВд(1 со8Л-1цз1по1) , использу  формулы (1) и (2), uU.,g ()i-V.sinoi.) . (7) Так как элементы Холла 12 и 13 сонены последовательно одноименными енциальными электродами, то на ммах 19 и 20 по вл етс  разность енциалов

т т с g чи со о с сн

10 из

аз и ро эл

15 на це го ма ка

20 пр че л  то го

25 со ле те эл ды

ди,..,,, KnB..(V.,sinot-V,.cosai) . (8)

is-ao

Таким образом, из формул (7) и (8) следует, что на выходных клеммах 19

25 собой и взаимно ортогональны с пар лельными между собой магниточувств тельными ос ми третьего и четверто элементов Холла, причем токовые вь ды первого и третьего, второго и ч

и 20, 17. и 18 по вл ютс  разности по- зо вертого элементов Холла соединены

тенциалов, пропорциональные соответственно зональной (широтной) и меридиональной составл ющим вектора скорости течени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Преобразователь скорости и направлени  потока, содержащий измеритель

   тора скорости потока в подвижной системе координат, компас, измеритель синуса и косинуса угла азимута, вы- числитель меридиональной и широтной составл ющих вектора скорости потока, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  конструкции за счет снижени  аппаратурных затрат, компас,

   измеритель синуса и косинуса угла

   азимута и вычислитель меридиональной . и широтной составл ющих вектора скорости потока выполнены на четырех элементах Холла, жестко закрепленных

   на оси вращени  картушки компаса в центре симметрии зазора, образованного разноименными полюсами введенных магнитов, установленных на концах картушки симметрично ее оси вращени ,

   причем магниточувствительные оси всех четьгрех элементов Холла перпендику-. л рны оси вращени  картушки, а магниточувствительные оси первого и второго элементов Холла параллельны между

   собой и взаимно ортогональны с параллельными между собой магниточувстви- тельными ос ми третьего и четвертого элементов Холла, причем токовые вьшо- ды первого и третьего, второго и четвертого элементов Холла соединены

   последовательно с первым и вторым соответственно измерител ми взаимно ортогональных составл ющих вектора скорости потока в подвижной системе 35 координат, два потенциальных одноименных вьшода первого и четвертого элементов Холла соединены между собой и два потенциальных разноименных вывода второго и третьего элементов

   двух ортогональньк составл ющих век- 40 Холла также соединены между собой.

   А

   т

   Фиг.З

   Редактор А.Огар

   Составитель В.Агапова Техред И.Верес

   За:каз 5767/37 Тираж 677 Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   cpue.Z

   Т.

   Корректор М,Шароши