182520. lajstromszámú szabadalom • Elmozdulásérzékelő jelátalakító
3 182520 4 A találmány tárgya induktív típusú elmozdulásérzékelő-j elátalakító. Az ilyen típusú ismert jelátalakítók huzalból készült tekercset tartalmaznak, amelyben az áram folyásának iránya bármely pillanatban a tekercs minden egyes menetében egyforma; tartalmaznak továbbá magrészt is, amely mágnesezhető anyagból készül és amely a tekercs belsejében tengelyirányban mozgatható, úgyhogy a tekercs induktivitását megváltoztatja. Az induktivitás mérésével meg lehet határozni a mag helyzetét a tekercs belsejében és így az elmozdulást ki lehet mutatni. Az ilyen elrendezések hátránya annak az anyagnak a hiszterézis-hatásából fakad, amelyből a magrészt készítik. Ez csökkenti az induktivitás-érték mérésének pontosságát és így korlátozza a váltakozó áramú tápforrás frekvenciáját, amelyre a tekercset a mérés céljából csatlakoztatják. A találmány célkitűzése egyszerű és megfelelő formában kialakított elmozdulásérzékelő-jelátalakító létrehozása. A találmány szerint az elmozdulásérzékelő-jelátalakító nem-mágneses és villamosán nem-vezető anyagból készült tekercstestet tartalmaz, ezen tekercs helyezkedik el, a fenti tekercstesten belül elcsúsztatható an magrész van elhelyezve. Használat közben a fenti magrész olyan résszel van összekötve, vagy olyan résznek kisebb egységét képezi, amelynek az elmozdulását kell megmérni. A fenti magrész villamosán vezető nem-mágnesezhető anyagból van kialakítva. A fenti tekercsnek egymással összekötött azonos menetszámú első és második csavarvonal alakban elhelyezkedő tekercsrészei vannak, amelyek egymással úgy vannak összekötve, hogy a két tekercsrészben folyó áram iránya egymással ellentétes. A tekercsrészeket váltakozóárammal tápláljuk, úgyhogy a tekercstest belsejében elhelyezkedő magrészben örvényáramok keletkeznek, A tekercsrészek induktivitása az örvényáramok következtében a magrésznek a tekercstest belsejében elfoglalt helyzetétől függ. A találmány szerinti elmozdulásérzékelő-jelátalakítót az alábbiakban kiviteli példa kapcsán rajz alapján ismertetjük, ahol az 1. ábra az elmozdulásérzékelő-j elátalakító oldalnézeti képe, a 2. ábra az elmozdulásérzékelő-jelátalakítónál használt oszcillátor és erősítő blokkvázlata. Az elmozdulásérzékelő-jelátalakító villamosán nem-vezető és nem-mágnesezhető műanyagból vagy hasonló anyagból kialakított 10 tekercstestet foglal magába, amelyen egy pár 11, 12 csavarvonal alakú bordázat van kialakítva vagy felszerelve, amely úgy tekinthető, hogy kétbekezdésű csavarmenetnek felel meg. A 10 tekercstest furattal van ellátva, amelyben elcsúsztathatóan hengeres külső felületű 13 magrész helyezkedik el. A 13 magrész tömör vagy üreges formájú lehet, és villamosán vezető nem-mágneses anyagból van kialakítva, ilyen például a réz vagy az alumínium. A 13 magrész 14 fejjel van ellátva, és a 13 magrészt ennélfogva olyan másik alkatrészhez lehet erősíteni, amelynek az elmozdulását mérni kell. A 11 és 12 csavarvonal alakú bordázatok között 15, 16 tekercsekből képzett tekercspár van elhelyezve, a példán látható különleges módon mindegyik 15 illetve 16 tekercsből három-három menet. A 15, 16 tekercsek alkalmas módon egyetlen darab huzalból vannak kialakítva úgy, hogy a szomszédos 11 és 12 csavarvonal alakú bordázatok között levő hornyok közül az egyikben végigtekercseljük a huzalt, majd a másik horony mentén visszatérünk ugyanarra a végére. Ha a 13 magrészt a 10 tekercstestből eltávolítjuk, a 15 illetve 16 tekercsek saját induktivitása nagyon kicsi, mivel bifilárisan vannak tekercselve. Amikor azonban a 13 magrészt a 10 tekercstestbe behelyezzük és a 15 illetve 16 tekercseken nagyfrekvenciás váltakozóáramot bocsátunk át, a 13 magrész felületi rétegében örvényáramok folynak, és az örvényáramok a 15 és 16 tekercsekben folyó áram változásaival ellenkező hatást keltenek, úgy hogy ez utóbbi induktivitást mutat. Az induktivitás értéke attól függ, hogy a 13 magrész milyen mértékben nyúlik be a 15 illetve 16 tekercsek belsejébe, és minél mélyebben benyúlik, annál nagyobb lesz az induktivitás értéke. A fentiekben ismertetett elmozdulásérzékelő-jelátalakítót 2 MHz nagyságrendű frekvencián lehet működtetni, és az átviteli jelleggörbéje különösen meredek. Ezenkívül a hiszterézishatás elhanyagolható, a linéarités pedig különlegesen jó, a 13 magrész teljes mozgási tartományában kisebb mint egy’ százalék. Egy gyakorlati példában a 10 tekercstest falának vastagsága 0,5 mm volt, a 13 magrész átmérője 4,0 mm, a 15 illetve 16 tekercs hossza pedig 25 mm. Továbbá, ebben a példában mindkét 15 illetve 16 tekercsnek öt menete volt. Az elmozdulásérzékelő-jelátalakítót tetszőleges hosszúságúra lehet készíteni, annak megfelelően, hogy annak az alkatrésznek az elmozdulása, amelyhez a i 3 magrészt hozzákapcsoljuk, mekkora. Mint az a 2. ábrán látható, az elmozdulásérzékelő-jelátalakító kombinált 17 tekercse, amelyik a 15 és 16 tekercsekből van kiképezve, 18 LC-oszcillátor frekvenciavezérlő részét képezi, és a 18 LC-oszcillátor működési frekvenciája annak megfelelően fog változni, ahogy a 13 magrész a 10 tekercstest belsejében mozog. A 18 LC-oszcillátor kimenete 19 erősítőre van kapcsolva, a 19 erősítő kimenőjelét pedig úgy hasznosítjuk, hogy 20 frekvenciaszámlálót táplálunk vele, mely utóbbit úgy lehet hitelesíteni, hogy közvetlenül az elmozdulást jelezze ki. Ha a hőmérséklet oly mértékben változik, hogy ennek hatására az induktivitás nagymértékű megváltozása miatt a hitelesítés elromlik, 21 szabványos induktivitást, amely ugyanolyan hőmérsékleti változásnak van kitéve, lehet az újra hitelesítéshez a 18 LC-oszcillátor áramkörébe kapcsolni, például elektronikus 22 kapcsoló közbeiktatásával. Szabadalmi igénypontok: 1. Elmozdulásérzékelő-jelátalakító, amelynek nem-mágneses és villamosán nem-vezető anyagból készült tekercsteste, a tekercstesten elhelyezett 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3