ДАТЧИК ТАХОМЕТРИЧЕСКИЙ Российский патент 2004 года по МПК G01P3/487 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости вращения в качестве датчика числа оборотов вращающихся объектов.

Тахометрические датчики относятся к индуктивным датчикам и предназначены для контроля числа оборотов путем преобразования частоты вращения вала установки в электрические импульсы, частота которых пропорциональна частоте вращения вала.

Известен датчик числа оборотов, содержащий корпус и катушку, закрепленную в торце корпуса, которая включена в колебательный контур генератора (каталог "Турк автоматизация", Москва, фирмы "TURCK" Германия, с.2-3, 2-8). При работе генератора в зоне активной поверхности датчика (катушки) формируется высокочастотное магнитное поле. Внесение в это поле металлического объекта вызывает энергетические потери в автогенераторе из-за возникновения в объекте вихревых токов. Величина этих потерь пропорциональна расстоянию между металлическим объектом и торцом датчика. При установке датчика около вращающегося зубчатого колеса (индуктора) на выходе генератора появляется модулированный сигнал с частотой модуляции пропорциональной скорости вращения индуктора.

Недостатком этого устройства является использование активных элементов (генератора), что усложняет конструкцию, ограничивает рабочий температурный и частотный (максимальная скорость вращения индуктора) диапазоны и снижает надежность устройства.

Известен датчик числа оборотов с переменным магнитным сопротивлением, содержащий цилиндрический корпус из немагнитного материала (нержавеющая сталь) с глухим торцом, измерительную катушку, расположенную внутри корпуса вплотную к глухому торцу, постоянный магнит и сердечник катушки, причем изменение магнитного сопротивления в магнитной цепи, которое и наводит ЭДС в катушке, осуществляется при вращении выполненного из магнитопроводного материала индуктора, расположенного у торца катушки (Устройство УмЭ-42, ЗИЗ.259.010ТУ, ООО Завод "Калининградгазавтоматика").

Наиболее близким аналогом к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является датчик частоты вращения по авторскому свидетельству SU №1144052, содержащий выполненный в виде стакана из магнитопроводного материала корпус и установленные в нем постоянный магнит и измерительную катушку с сердечником.

Недостатком известных датчиков является малая амплитуда сигнала, особенно при низких оборотах индуктора (что не позволяет уверенно контролировать его вторичными приборами), обусловленная большой величиной постоянной составляющей магнитного сопротивления цепи постоянного магнита датчика, так как эта цепь замыкается по воздуху. Изменение магнитного сопротивления происходит за счет изменения сопротивления на участке "зуб-впадина" индуктора, что составляет малую часть от всего магнитного сопротивления.

Технической задачей изобретения является повышение чувствительности датчика за счет увеличения амплитуды выходного сигнала.

Сущность предлагаемого технического решения состоит в том, что в датчике тахометрическом, корпус которого выполнен в виде цилиндрического стакана из магнитопроводного материала (пермаллой, мягкая сталь типа Ст 20 и т.п.), в котором установлены постоянный магнит и измерительная катушка с сердечником, причем измерительная катушка с сердечником установлена на внутренней поверхности стакана концентрично его оси, постоянный магнит закреплен с одной стороны на магнитопроводном сердечнике, а с другой на днище стакана, при этом магнитопроводный сердечник катушки заканчивается непосредственно около крышки.

Открытый торец стакана загерметизирован крышкой, выполненной немагнитопроводной.

От воздействия окружающей среды магнитопроводная часть корпуса (стакан) покрыта защитным покрытием, например никелем.

На фиг.1 изображен общий вид датчика тахометрического (продольный разрез), на фиг.2 - датчик с защитным покрытием.

Датчик тахометрический содержит корпус 1, выполненный в виде полого стакана из магнитомягкого материала сталь Ст 20, загерметизированный крышкой 2, выполненной из немагнитного материала (нержавеющая сталь), сопряженной с открытым торцом стакана и приваренной по его периметру. На внутренней цилиндрической поверхности стакана концентрично его оси установлена измерительная катушка 3 с сердечником 4, заканчивающимся непосредственно около крышки 2. С другой стороны измерительной катушки 3 вплотную к сердечнику расположен постоянный магнит 5, закрепленный на днище (изнутри) стакана. Магнитопроводная часть корпуса 1 покрыта защитным никелировым покрытием 6 (от действия окружающей среды).

Датчик тахометрический работает следующим образом.

Принцип его работы основан на том, что при вращении вала с индуктором в результате изменения магнитного поля рассеяния на торце зуба индуктора изменяется магнитное сопротивление магнитной цепи, и в измерительной катушке датчика индуцируется переменное напряжение синусоидальной формы, частота выходных импульсов (количество вырабатываемых датчиком сигналов в единицу времени) которого пропорциональна частоте вращения вала.

Для этого датчик устанавливается своим торцом на определенном расстоянии от вращающегося зубчатого колеса (индуктора), скорость вращения которого необходимо измерить (не показан).

Изменение магнитного сопротивления в магнитной цепи, которое и наводит ЭДС (электродвижущую силу) в катушке 3, происходит за счет последовательного прохождения при вращении индуктора участков с разным магнитным сопротивлением (зуб - впадина) мимо датчика. Магнитные линии замыкаются то через воздух (впадина между зубьями), имеющий большее магнитное сопротивление, чем металл зуба, то через металлический зуб индуктора, при этом остальная (основная) часть магнитопровода представляет из себя магнитопроводный корпус 1, на днище которого и закрепляется постоянный магнит, что резко снижает постоянную составляющую магнитного сопротивления, увеличивая более чем в десять раз амплитуду выходного сигнала с измерительной катушки (концы 7 которой подключаются к измерительному устройству) и, тем самым, повышая чувствительность датчика.

Изобретение позволяет создавать высокочувствительные тахометрические датчики для контроля числа оборотов вращения валов машин и механизмов в разных областях народного хозяйства.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости вращения в качестве датчика числа оборотов вращающихся объектов. Датчик содержит корпус, выполненный в виде цилиндрического стакана из магнитопроводного материала, и установленные в нем постоянный магнит и катушку с сердечником, при этом постоянный магнит закреплен одной стороной на магнитопроводном сердечнике, а другой на днище стакана. Открытый торец стакана может быть загерметизирован крышкой, выполненной немагнитопроводной, а магнитопроводная часть корпуса покрыта защитным покрытием (от влияния окружающей среды), например никелем. Техническим результатом является повышение чувствительности датчика за счет увеличения амплитуды выходного сигнала. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Датчик тахометрический, содержащий выполненный в виде цилиндрического стакана из магнитопроводного материала корпус, в котором установлены постоянный магнит и измерительная катушка с сердечником, причем измерительная катушка с сердечником установлена на внутренней поверхности стакана концентрично его оси, отличающийся тем, что постоянный магнит закреплен на днище стакана и расположен вплотную к сердечнику.2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что открытый торец стакана загерметизирован крышкой, выполненной немагнитопроводной.3. Датчик по пп.1 и 2, отличающийся тем, что магнитопроводная часть корпуса покрыта защитным покрытием, например, никелем.