Индуктосины

Для точного измерения угла поворота применяются круговые индуктосины с печатными обмотками. Принцип действия кругового индуктосина иллюстрируется рисунок 6.11

Рисунок 6.11 - Устройство индуктосина

На торцевых по верхностях, обращенных друг к другу и разделенных малым воздуш ным зазором (0,1—0,2 мм) (рисунок 6.11, а), ротор и статор несут печатные обмотки, имеющие вид радиального растра. Обмотка статора, к кото рой подводится напряжение питания высокой частоты (около 10 кГц), показана на рисунок. 6.111, б; обмотка ротора, в которой наводится ЭДС е_вых – на рисунок 2.11, в. На рисунок 2.11, г изображено сечение обмо ток и магнитное поле статора, напряженность которого Н_у меняется вдоль оси к. Максимальная ЭДС наводится в обмотке ротора, когда ее витки находятся под витками статора. При смещении обмотки на угол φ= p/p, где p — число полюсных шагов статорной обмотки, угол сдвига индуктированной ЭДС изменяется на 180°. Симметрия ЭДС, наводимых в обмотке ротора в положениях а и б, нарушается из-за того, что электромагнитную связь имеют не только радиально рас положенные проводники обмоток, но и их лобовые части, расположен ные по окружности. ЭДС, индуктируемая в лобовых частях обмоток, не зависит от углового перемещения обмоток и дает постоянное сме щение. Для того чтобы это смещение исключить, применяется сек ционная обмотка, отдельные секции которой смещены относительно друг друга на угол p/p и включены встречно, как показано на рисунок 6.11, в. При таком включении ЭДС радиальных участков обмотки складываются, а ЭДС дуговых участков вычитаются. Для однозначного определения направления поворота подвижного диска в пределах одного периода повторения кривой ЭДС вторичная обмотка выполняется многофазной, в простейшем случае — двухфаз ной, как показано на рисунок 6.11, в. Фазовые обмотки смещаются отно сительно друг друга на угол (2p+ 1) p/(2р). Тогда при смещении ро тора относительно некоторого положения, в котором ЭДС обмотки 1 считаем условно положительной, ЭДС е₁ и е₂ в обмотках 1 и 2 вдоль угла повороту диска будут меняться так, как показано на рис. 2.10, д. Значение е₁ определяет угол поворота, а угол сдвига е₂ относительно е₁ определяет направление угла поворота. Выходной величиной индуктосина может служить как ЭДС, индуктируемая во вторичной обмотке, так я ее фаза. Однако в том и другом случае измеряемое угловое пе ремещение не должно превышать полюсного деления, т. е. j = = ±p/р. Для того чтобы измерять большие углы поворота, индуктосин дополняется датчиком грубого отсчета угла, который также может быть выполнен с применением печатных обмоток.

Технологически представляется достаточно сложным выполнить печатную обмотку так, как показано на рисунок 6.11, б, поскольку в ней шаг между проводниками неравномерный. Для того чтобы избежать этих технологических трудностей, обе обмотки ротора и статора выпол няются с равномерным шагом, но с разным числом витков. Причем эта разность подбирается таким образом, чтобы на части ротора занимаемой одной секцией обмотки первой фазы, набегало угловое смещение между обмотками ротора и статора, равное p/(2р). Тогда ЭДС следующей секции, которая принадлежит второй фазе, будет сдвинута относительно ЭДС первой секции на электрический угол p/2 ЭДС третьей секции, включаемая встречно с ЭДС первой, будет сдви нута относительно первой секции на угол л и т. д. Таким образом осуществляются те же сдвиги, что и в обмотках, показанных на рисунок 6.11, в. Вследствие веерного разнесения векторов ЭДС, индукти руемых в радиальных проводниках каждой секции, в пределах угла p/2 их суммарная ЭДС падает на 10%.

Полюсный шаг в существующих индуктосинах составляет 0,5 – 1,5 мм, сопротивление обмоток небольшое (0,5 – 5 Ом), ток питания статорной обмотки 0,1 – 0,5 А, выходная ЭДС 5 – 10 мВ.

Основными источниками погрешностей индуктосинов являются неточность выполнения обмоток по углу, неплоскостность токопроводящих слоев ротора и статора и радиальные эксцентриситеты обмоток, вызванные несовпадением геометрических осей вращения обмоток с реальной осью вращения. Суммарная погрешность измерения углов с помощью индуктосинов составляет 3 – 10».