МАГНИТОИМПУЛЬСНЫЙ ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК H02K21/38 

Изобретение относится к автоматике и приборостроению и может быть использовано в устройствах для магнитного считывания информации, в счетчиках числа оборотов, датчиках момента искрообразования систем зажигания двигателя внутреннего сгорания и т.д.

Известен магнитоимпульсный датчик положения, содержащий магниточувствительный элемент, постоянные магниты и ферромагнитный экран-прерыватель, перемещающийся в зазоре между магниточувствительным элементом и одним из магнитов, другой постоянный магнит расположен с другой стороны магниточувствительного элемента, имеющего ферромагнитный сердечник в виде отрезка проволоки с двумя устойчивыми состояниями намагниченности и размещенную на этом сердечнике считывающую обмотку [1]
Недостатком этого датчика является сложность его конструкции.

Наиболее близким к изобретению является магнитоимпульсный датчик положения, содержащий магниточувствительный элемент, постоянный магнит и ферромагнитный экран-прерыватель магнитного потока, перемещающийся в зазоре между постоянным магнитом и магниточувствительным элементом, имеющим ферромагнитный сердечник в виде отрезка проволоки с двумя устойчивыми состояниями намагниченности и размещенную на этом сердечнике считывающую обмотку [2]
Недостатком этого датчика является сложность его конструкции, в которую входит также второй постоянный магнит, причем оба этих постоянных магнита требуют прецизионной настройки друг относительно друга и относительно магниточувствительного элемента.

Технический результат, достигаемый в данном изобретении, состоит в упрощении конструкции датчика, повышении технологичности и упрощении его сборки за счет исключения использования нескольких постоянных магнитов, их взаимного подбора и точной юстировки друг относительно друга постоянных магнитов и магниточувствительного элемента.

Этот результат достигается благодаря тому, что в магнитоимпульсном датчике положения, содержащем магниточувствительный элемент, постоянный магнит и ферромагнитны экран-прерыватель магнитного потока, перемещающийся в зазоре между постоянным магнитом и магниточувствительным элементом, имеющим ферромагнитный сердечник в виде отрезка проволоки с двумя устойчивыми состояниями намагниченности и размещенную на этом сердечнике считывающую обмотку, постоянный магнит направлен одним своим полюсом к магниточувствтельному элементу, сердечник которого расположен под углом к продольной оси постоянного магнита и/или со смещением относительно этой оси.

На фиг. 1 приведен пример одного из возможных выполнений магнитоимпульсного датчика в соответствии с изобретением; на фиг. 2 различные формы ферромагнитных экранов-прерывателей магнитного потока; на фиг. 3 и 4 процессы перемагничивания в сердечнике магниточувствительного элемента.

Магнитоимпульсный датчик положения содержит магниточувствительный элемент 1, состоящий из ферромагнитного сердечника 2 в виде проволоки, имеющей два устойчивых состояния намагниченности, и размещенной на этом сердечнике считывающей обмотки 3. Кроме того, датчик содержит постоянный магнит 4 и перемещающийся в зазоре между элементом и магнитом ферромагнитный экран-прерыватель 5 магнитного потока.

Постоянный магнит 4 направлен одним своим полюсом к элементу 1, сердечник 2 которого установлен под углом к направлению продольной оси магнита 4 и/или со смещением относительно этой оси. Т.е. сердечник 2 элемента 1 может быть установлен так, как показано на фиг. 1, т.е. под углом к оси магнита 4 и со смещением относительно нее, либо только под углом к этой оси, либо только со смещением относительно нее, причем смещение может быть как в плоскости чертежа (фиг. 1), так и в направлении, перпендикулярном этой плоскости,
На фиг. 1 показано направление перемещения экрана 5. Само перемещение может быть линейным либо вращательным, тогда указанное направление является касательным к этому вращению. Форма экрана 5 может быть любой из представленных на фиг. 2, а также любой другой, обеспечивающей временное перекрытие магнитного потока между постоянным магнитом 4 и магниточувствительным элементом. Это перекрытие может быть как периодическим, так и непериодическим, важно лишь, чтобы сам экран 5 или его вырезы при своем перемещении относительно пары магнит 4 элемент 1 перекрывали на время магнитный поток между ними.

Датчик работает следующим образом.

В отсутствие экрана 5 в зазоре между магнитом 4 и элементом 1 за счет несимметричного расположения сердечника 2 в магнитном поле постоянного магнита 4 (фиг. 3) противоположные концы сердечника 2 намагничиваются по-разному и результирующая намагниченность сердечника будет иметь некоторое состояние, зависящее от указанной асимметрии. При вдвигании в зазор экрана 5 или его выступа происходит постепенное перекрытие магнитного потока (фиг. 4).

Условия намагниченности для разных концов сердечника 2 меняются и в некоторый момент, когда край экрана находится между магнитом 4 и элементом 1, происходит скачкообразное перемагничивание сердечника 2. При этом в обмотке 3 генерируется сигнал. При дальнейшем движении экрана 5, когда в зазоре оказывается другой его край, происходит обратное перемагничивание сердечника 2 и генерируется импульс обратной полярности.

Величина сигнала в обмотке 3 при использовании рассматриваемого датчика в качестве счетчика числа оборотов достигает нескольких вольт независимо от скорости вращения для реально существующих электрических машин.

Рассматриваемый датчик может использоваться вместо концевого выключателя в тех случаях, когда нежелательно возникновение электрического разряда между контактами. Возможно также использование этого датчика для определения величины линейного сдвига путем подсчета числа генерируемых обмоткой 3 импульсов одной либо обеих полярностей, возникающих при прохождении мимо датчика ферромагнитных реперов.

Данный магнитоимпульсный датчик может также использоваться для считывания информации с носителей, где эта информация записана в магнитной форме, например в виде ряда магнитных полосок, кружков, квадратов или магнитных элементов другой формы, образующих некоторый идентификационный код и т.п.

Таким образом, рассматриваемый датчик, будучи универсальным по возможности применения, имеет более простую конструкцию.

Приведенные примеры не исчерпывают возможные конкретные варианты выполнения магнитоимпульсного датчика. Так постоянный магнит 4 может быть установлен под углом к направлению перемещения экрана 5 либо иметь неперпендикулярный оси конец и т.д.

Использование: автоматика и приборостроение. Сущность изобретения: датчик содержит магниточувствительный элемент 1, состоящий из ферромагнитного сердечника 2 и считывающей обмотки 3, постоянный магнит 4 и перемещающийся в зазоре между элементом 1 и магнитом 4 ферромагнитный экран-прерыватель 5 магнитного потока. Технический результат достигается за счет того, что магнит 4 направлен одним своим полюсом к элементу 1, сердечник 2 которого расположен под углом к оси магнита 4 и/или со смещением относительно этой оси. 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. МАГНИТОИМПУЛЬСНЫЙ ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ, содержащий магниточувствительный элемент, состоящий из ферромагнитного сердечника с двумя устойчивыми состояниями намагниченности и обмотки, постоянный магнит, ферромагнитный экран-прерыватель, установленный с возможностью перемещения между магнитом и магниточувствительным элементом, отличающийся тем, что постоянный магнит обращен одним полюсом к магниточувствительному элементу. 2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что магниточувствительный элемент расположен в пространстве под произвольным углом к оси магнита и/или со смещением относительно нее.