Трансформаторные преобразователи имеют меньшие моменты трения и инерции, чем все остальные типы преобразователей угла в код. Однако в них значительно труднее, чем в фотоэлектрических, обеспечить большое число разрядов при относительно небольших габаритах, из-за чего они обычно выполняются многоступенчатыми, т. е. используется несколько преобразователей угла в код, соединенных редуктором. При этом каждая ступень, т. е. каждый из преобразователей, выполняется на 7–8 двоичных разрядов. Трансформаторным преобразователям свойствен еще ряд недостатков, главными из которых являются чувствительность к вибрации и изменению температуры окружающей среды, а также малое значение отношения сигнал/помеха (примерно 3–4). Из-за этих недостатков в последнее время трансформаторные преобразователи используются сравнительно редко.
Индуктивные преобразователи угла в код имеют большое число конструктивных вариантов. Основной вариант конструкции индуктивного преобразователя основан на использовании свойства изменения индуктивности датчика при изменении сопротивления его магнитной цепи. Задающая система таких преобразователей представляет собой барабан из немагнитного материала (обычно дюралюминия). На боковой поверхности барабана нанесен рисунок кода путем вклеивания или впрессовывания кусков ленты из пермаллоя или ХВП. Эти участки соответствуют значению кода в данном разряде. Изменения магнитного сопротивления добиваются замыканием и размыканием магнитной цепи указанными элементами задающей системы, которые в этом случае являются как бы якорем датчика. Чувствительными элементами в разрядах являются индуктивные датчики, выполненные в виде катушки с сердечником из ферромагнитного материала (пермаллоя или ХВП). Разрядные чувствительные элементы устанавливаются вдоль образующей барабана над соответствующими кодовыми дорожками на барабане.
В качестве примера на рис. 6, а приведена конструктивная схема серийно выпускаемого индукционного преобразователя угла в код типа ДП-5 [36]. Преобразователь состоит из корпуса 1, на котором крепятся индуктивные считывающие (чувствительные)) элементы 4, кодового барабана 2 и крышек. Кодовый барабан является цилиндром, выполненным из того же материала, что и корпус; это позволяет уменьшить изменение зазора между барабаном и корпусом при различных значениях окружающей температуры. На поверхность барабана напрессовывается втулка 3 из пермаллоя (80НХС), являющаяся собственно кодовым барабаном и обеспечивающая изменение сопротивления магнитной цепи при повороте входной оси. Внешняя поверхность втулки с помощью канавок разбита на восемь дорожек шириной 2,5 мм (по числу разрядов в выходном коде преобразователя). Над каждой дорожкой расположен считывающий элемент данного разряда 4. Для отображения кода поверхность втулки имеет выступы и впадины (в соответствии с отраженным двоичным кодом).
Индуктивный считывающий элемент (рис. 6, б) представляет собой малогабаритный импульсный трансформатор на П–образном оксиферовом сердечнике. На сердечнике 1 закреплены обмотки опроса, компенсации и рабочая обмотка 2. При считывании кода в обмотку опроса подается импульсное напряжение; выходной сигнал снимается с обмоток компенсации и рабочей, которые соединены последовательно и встречно. С целью повышения надежности работы считывающего элемента и улучшения его разрешающей способности оксиферовый сердечник с обмотками помещен в корпус 3 из алюминия. При этом концы сердечника составляют одну плоскость с торцевой поверхностью корпуса считывающего элемента. Зазор между чувствительным элементом и поверхностью кодового барабана составляет 25 – 50мкм.
Физические принципы работы ДП-5 соответствуют общепринятым для индуктивных преобразователей угла в код: при изменении входного угла кодовый барабан изменяет свое положение относительно считывающих элементов, что приводит к изменению магнитного сопротивления цепи считывающих элементов, а следовательно, к изменению амплитуды выходных сигналов, снимаемых с рабочих и компенсационных обмоток чувствительных элементов.
При считывании информации с преобразователя импульсы опроса от специального генератора поступают на последовательно соединенные обмотки опроса всех чувствительных элементов. Выходной код снимается в параллельной форме со всех рабочих обмоток разрядных чувствительных элементов. Амплитуда и длительность выходных импульсов зависят от многих факторов, главными из которых являются: параметры импульсов опроса, форма и материал сердечника и воздушный зазор между барабаном и чувствительными элементами. Очевидно, что на параметрах выходного импульса может сильно сказываться биение (эксцентриситет) поверхности кодирующих элементов. Для исключения этого явления применяют шлифование поверхности кодирующих элементов в собственных подшипниках, что обеспечивает допуск на биения 5 мм.
В некоторых случаях для считывания информации применяется мостовая схема, на одну из диагоналей которой подается напряжение с частотой 20 – 30 кГц. Тогда рабочая обмотка включается в одно из плеч моста, а в три других плеча включаются одно постоянное и два переменных сопротивления (последние необходимы для начальной балансировки).
Если под чувствительным элементом находится часть поверхности барабана из немагнитного материала, то мост сбалансирован и на его выходе будут только шумы в виде малых по амплитуде высших гармонических составляющих; такое положение входной оси соответствует 0 в данном разряде. Если же под чувствительным элементом находится пластинка из магнитного материала, то из-за уменьшения индуктивного сопротивления катушки чувствительного элемента мост разбалансируется и с его диагонали будет сниматься большое напряжение; очевидно, что такое, положение входной оси будет соответствовать 1 в данном разряде.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.