СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИГНАЛА НА ВЫХОДЕ ИНДУКТИВНОГО ДАТЧИКА ПЕРЕМЕННОГО МАГНИТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ Российский патент 2003 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для получения электрического сигнала требуемой формы на выходе индуктивного датчика переменного магнитного сопротивления при испытании датчика, а также устройства или системы, использующих такой сигнал.

Для управления объектами, имеющими движущиеся части, широко используются индуктивные датчики. Под термином "индуктивный датчик" понимается первичный преобразователь, роль чувствительного элемента в котором выполняет индуктивность.

Известны индуктивные датчики переменного магнитного сопротивления (термин см., например, МКИ 5 G 01 P 1/02, заявка RP 0394824, опубл. 31.10.90 г. , МКИ 5 G 01 P 3/488, заявка Франции FR 2669736, опубл. 29.05.92 г.), в конструкцию которых, помимо индуктивности, включены полюсный штифт и постоянный магнит. Магнит является источником постоянного магнитного потока, пронизывающего чувствительный элемент датчика.

Известно использование индуктивных датчиков переменного магнитного сопротивления в системе управления ДВС (см. МКИ 5 G 01 Р 1/02, заявки WO 94/17417, WO 94/17418, WO 94/17419, опубл. 04.08.94 г.), антиблокировочной системе автомобиля (см. МКИ 4 G 01 P 3/481, В 60 Т 8/32, заявка ФРГ OS 3628585, опубл. 03.03.88 г.), системе безопасности автомобиля (см. МКИ 5 B 60 R 25/04, заявка WО 94/18037, опубл. 18.08.94 г.).

Датчик располагают вблизи перемещающейся детали объекта управления - задатчика, роль которого выполняет ферромагнитная деталь, например противовес коленвала ДВС (см. МПК G 01 M 15/00, патент US 5361630, опубл. 08.11.94 г.) или зубчатое колесо (см. МКИ5 G 01 P 3/488, заявка ЕР 0462435, опубл. 27.12.91 г.). При перемещении задатчика изменяется магнитное сопротивление участка магнитной цепи датчика, по которому протекает магнитный поток. Заметим, что форма задатчика определяет форму сигнала, получаемого на выходе датчика. Поэтому в стендах для испытания систем управления обычно используют точные копии задатчиков, которые приводят в движение с помощью электропривода.

Наличие в испытательном оборудовании электропривода увеличивает его габариты, энергопотребление, приводит к появлению шума и вибрации.

Перемещающийся механически задатчик может служить источником травматизма персонала, обслуживающего испытательные стенды.

За прототип заявляемого способа взят способ получения сигнала на выходе индуктивного датчика переменного магнитного сопротивления, описанный в [1], при котором производят модуляцию магнитного потока, протекающего через чувствительный элемент датчика. Модуляция магнитного потока производится путем изменения магнитного сопротивления участка магнитной цепи, по которому протекает магнитный поток чувствительного элемента, за счет перемещение задатчика, выполненного из ферромагнитного материала, с помощью привода.

Недостатками прототипа являются необходимость механического перемещения задатчика относительно датчика и высокие затраты энергии на перемещение задатчика.

Задачами заявляемого изобретения являются получение электрического сигнала в чувствительном элементе индуктивного датчика переменного магнитного сопротивления при отсутствии перемещающегося задатчика и снижение затрат энергии на получение этого сигнала.

Указанные задачи решаются в способе получения электрического сигнала на выходе индуктивного датчика с переменным магнитным сопротивлением, при котором изменяют величину магнитного потока, проходящего через чувствительный элемент датчика.

Задачи решаются тем, что здешним источником магнитодвижущей силы формируют дополнительный по отношению к собственному магнитному потоку датчика переменный магнитный поток и суммируют дополнительный магнитный поток с собственным магнитным потоком датчика.

Заявляемое изобретение поясняется следующими чертежами.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства по предлагаемому способу.

На фиг.2 представлена последовательность прохождения под датчиком зубьев задатчика при вращении последнего.

На фиг. 3 представлен электрический сигнал датчика при вращении задатчика.

На фиг. 4 изображена зависимость напряжения от времени на выходе коммутатора 4, позволяющего имитировать вращение задатчика.

На фиг.5 изображена зависимость тока на выходе формирователя 6 от времени.

В качестве примера реализации заявляемого способа рассмотрим устройство, имитирующее вращение задатчика датчика положения коленчатого вала системы управления зажиганием и впрыском топлива ДВС, приведенного в патенте Германии DE 4133570 (МКИ 5 F 02 D 41/00, опубл. 24.12.92 г.). Задатчик выполнен в виде зубчатого диска с множеством равномерных угловых меток. На диске предусмотрена эталонная метка, образованная двумя отсутствующими угловыми метками.

Заявляемый способ может быть реализован с помощью устройства, приведенного на Фиг.1 и включающего в себя частотозадающий потенциометр 1, управляемый напряжением генератор 2 для формирования пилообразных импульсов, соответствующих зубчатому сектору задатчика, управляемый напряжением генератор 3 для формирования пилообразных импульсов, соответствующих пропущенным зубьям задатчика, коммутатор 4, счетчик-дешифратор 5, формирователь 6 синусообразных импульсов, а также регулятор 7 тока в обмотке 8, намотанной на сердечнике 9. Выход потенциометра 1 соединен со входами управления генераторов 2 и 3. Выход генератора 2 соединен с первым входом коммутатора 4 и со счетным входом счетчика-дешифратора 5. Выход генератора 3 соединен со вторым входом коммутатора 4. Выход коммутатора 4 соединен со входом формирователя 6 синусообразных импульсов, выход которого, в свою очередь, соединен со входом регулятора 7 тока в катушке 8 индуктивности. Выход счетчика-дешифратора 5 соединен с входом управления коммутатора 4.

Устройство работает следующим образом. На выходе потенциометра 1 вручную устанавливается некоторое напряжение, которое, поступая на входы генераторов 2 и 3, заставляет их генерировать пилообразные импульсы заданной амплитуды и частоты, пропорциональной приложенному напряжению, причем частота генератора 3 в два раза ниже частоты генератора 2. Эти импульсы поступают на входы коммутатора 4, который в зависимости от сигнала с выхода счетчика 5, поступающего на его входе управления, пропускает на свой выход пилообразные импульсы генераторов 2 и 3. Пилообразные импульсы с выхода коммутатора 4 поступают на вход формирователя 6 синусообразных импульсов, в котором превращаются в квазисинусоидальные импульсы. Это необходимо для того, чтобы обеспечить плавность изменения тока в обмотке 8 для исключения искажений в генерируемом датчиком электрическом сигнале. Квазисинусоидальные импульсы с выхода формирователя 6 поступают на вход регулятора 7 тока, который протекает через обмотку 8, намотанную па сердечнике 9, и создают в последнем магнитный поток, однозначно определяемый законом изменения тока в обмотке 8 (Ф=K•i(t), где Ф - магнитный поток, К - коэффициент пропорциональности, i - электрический ток, t - время). Регулятор 7 тока имеет ручную регулировку уровня тока в обмотке 8, имитирующую зазор между реальным индуктивным датчиком переменного магнитного сопротивления и задатчиком.

Для реализации заявляемого способа выполняют следующие действия.

В непосредственной близости с сердечником 9 располагают индуктивный датчик переменного магнитного сопротивления (на Фиг.1 не показан) таким образом, чтобы собственный магнитный поток датчика складывался с магнитным потоком, вызываемым протеканием тока в обмотке 8.

Формируют пропусканием тока через обмотку 8 дополнительный переменный магнитный поток.

Суммируют дополнительный переменный магнитный поток с собственным магнитным потоком датчика.

По закону индукции переменный магнитный поток вызывает появление ЭДС в обмотке индуктивного датчика переменного магнитного сопротивления, причем закон изменения индуцированной ЭДС будет определяться функцией, являющейся первой производной по времени от функции Ф(t), описывающей закон изменения магнитного потока.

Источники информации
1. Автомобильные датчики. Сб. статей. Пер. с англ. Ю.Н. Савченко.- М.: Машиностроение, 1982 г., стр. 54.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано в устройствах для получения электрического сигнала требуемой формы на выходе индуктивного датчика переменного магнитного сопротивления при испытании датчика, а также в устройствах или системах, использующих такой сигнал. Согласно данному способу изменяют величину магнитного потока, протекающего через чувствительный элемент датчика, при этом формируют дополнительный переменный магнитный поток и суммируют его с собственным магнитным потоком датчика. Изобретение позволяет получить электрический сигнал при отсутствии перемещающегося задатчика и снизить затраты энергии на получение этого сигнала. 5 ил.

Способ получения электрического сигнала на выходе индуктивного датчика с переменным магнитным сопротивлением, при котором изменяют величину магнитного потока, протекающего через чувствительный элемент датчика, отличающийся тем, что внешним источником магнитодвижущей силы формируют дополнительный переменный магнитный поток и суммируют дополнительный магнитный поток с собственным магнитным потоком датчика.