Преобразователь угла поворота вала в код Советский патент 1984 года по МПК G08C9/04 

Изобретение относится к системам автоматического регулирования и конт роля, а именно к электромагнитным трансформаторным преобразователям уг лового положения вала в код, и может быть использовано для св.язи движущих ся объектов с цифровым вычислительным устройством или пультом управления и индикации. .Известен кодовый датчик, содержащий зубчатый кодовый диск из диамагнитного материала и трансформатор, представляющий собой пару катушек, на мотанных на П-образных сердечниках, расположенных по разные стороны зубчатого венца диска, но образующих единый магнитопровод, разделенный воз душным промежутком (зазором). Выступы (зубцы) кодового диска являются экранами, перемещающимися при вращеНИИ диска в указанном зазоре и изменяющими магнитное сопротивление единого магнитопровода. Тем самьм модулируется вькодной (импульсный или синусоидальный) сигнал датчика С 1 3 . Недостатком данного датчика являет ся невысокое отношение сигнал/помеха обусловленное наличием принципиально необходимого для данного датчика значительного воздзтпного зазора. Это зазор, превышающий толщину расположенного в нем зубчатого венца диска, создает значительное магнитное сопро тивление и уменьшает мощность выходного сигнала при передаче уровня ло- гической I ( когда амплитуда выход ного напряжения должна быть максимальной) . Уменьшение толщины диска с целью увеличения уровня логической I не приводит к повьш1ению отношения сигнал/помеха, так как одновременно увеличивается сигнал помехи из-за худшего экранирования. Известен также магнитный преобразователь положения вала в код, содер жащий кодовые барабаны, собранные из разрядных дисков, вьтолненных из немагнитного материала с ферромагнит ными вставками из компаунда с ферритовым наполнителем, и магнитные голо кн считывания, установленные с зазором относительно барабанов и выполне ные в виде дифференциального индукти ного датчика с Н-образными сердечниками. Головки считывания снабжены устройством регулирования полезного сигнала в виде набора прокладок, пакеты которых установлены между голов ками считывалия и корпусами кодовых барабанов, и устройством регулировки сигнала помехи, выполненным в виде набора компенсационных ферромагнитных и немагнитных шайб, установленных на торцах головок считывания 2 . Данный преобразователь имеет сложную конструкцию и большую трудоемкость регулировки. Наиболее близким к предлагаемому по- технической сущности является преобразователь угла поворота вала в код, содержащий закрепленные один относительно другого элемент возбуждения и считывающий элемент, между которыми размещен кодовый диск из. электроизоляционного материала с двусторонним металлизированным покрытием. Кодовые дорожки данного диска заполнены магнитопроводящим материалом, т.е. имеют магнитопроводящие вставки. П-образные сердечники элемента возбуждения и считывающего элемента, в обмотки которых подается сигнал опроса и с.которых соотвественно снимается выходной сигнал, взаимодействуют с парами смещенных одна Относительно другой по радиусу диНка кодовых дорожек, магнитопрово j ящиe вставки размещены парами и имеют равную угловую протяженность Сз I . Недостатком известного преобразователя является малая достоверность вьщаваемой им информации, особенно на низких частотах сигнала опроса, вследствие слабого подавления сигнала помехи при передаче уровня логического О (когда амплитуда выход- . ного сигнала должна быть минимальной) , так как экранирующее действие осуществляется только двумя тонкими слоями металлизированного покрытия кодового диска. Остальная толщина диска заполнена изоляционным материалом, который для магнитного поля раравнозначен воздушному промежутку. Эффективность экранирующего действия металлизированного слоя определяется отношениемдтолщины этого слоя к глубине проникновения тока на частоте сигнала опроса ( сигнала возбуждения). Для низких частот сигнала возбуждения (опроса) глубина проникновения тока оказьшается значительной, гораздо больше толщины слоев металлизированного покрытия, и экранируюш,ее действие этих слоев становится недостаточным. Целью изобретения является повыше ние достоверности получаемой информа ции путем увеличения отношения сигна помеха в широком диапазоне частот сигнала возбуждения преобразователя Поставленная цель достигается тем что в преобразователе угла поворота вала в код, содержащем установленные один против другого элемент возбужде ния и считьшающий элемент, между KOT рыми размещен кодовый диск с кодовыми дорожками, образованными парами, радиально смещенных вставок из магни топроводящего материала, кодовый дис выполнен из однородного электропрово дящего материала с толщиной, по мень шей мере вдвое превышающей глубину проникновения тока на нижней частоте рабочего диапазона сигнала возбуждения, а между парами радиально сме- . щенных вставок из магнитопроводящего материала вьтолнены соединяющие их сквозные прорези. Такая конструкция кодового диска обеспечивает увеличение отношения сигнал/помеха в широком диапазоне частот сигнала возбуждения, так как ьтолнение диска из однородного электропроводящего материала указанной толщины гарантирует необходимое подавление сигнала помехи (уровня малого сигнала) даже на нижней частоте сигнала возбуждения (на более высоких частотах подавление будет больше), а выполнение в диске сквоз ных прорезей, соединяющих пары радиально смещенных магнитопроводящих вставок, обеспечивает отсутствие потерь при передаче сигнала уровня логической 1 (уровня максимальног сигнала), так как введение прорезей устраняет образование замкнутых витков вокруг каждой магнитопроводящей встав1(:и, отсутствие прорезей привело бы к подавлению сигнала большого уровня, особенно значитель ному на высоких частотах сигнала возбуждения. На фиг.1 показан кодовый диск преобразователя угла поворота вала в код с одной кодовой дорожкой из четырех пар магнитопроводящих вставок и с одним трансформатором, состоящим из элемента возбуждения и считывающего элемента; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1. Преобразователь содержит выполненный из однородного электропроводящего материала кодовый диск 1 с кодовыми дорожками, образованными размещенными в диске 1 чередующимися парами магнитодроводящих вставок 2и 3, имеющих равную угловую протяженность, но различное положение по радиусу диска 1 (смещены одна относительно другой по радиусу диска 1). Напротив кодовых дорожек, по разные стороны от кодового диска 1, с минимальным зазором от его поверхностей установлены элемент 4 возбуждения и считывающий элемент 5, представляющие собой., например, U-образные сердечники с размещенньми на них обмотками; вместе они образуют трансформатор, имеющий единый магнитопровод. Магнйтопроводящие вставт ки 2 и 3 выполнены из магнитомягкого материала с большой магнитной проницаемостью,а также - с большим удельным электрическим сопротивлением или имеют обычную для трансформаторных сердечников пластинчатую конструкцию из изолированных одна от другой и от материала диска I тонких пластин (во избежание потерь на вихревые токи).Тол ;1ина указанных вставок 2 и 3соответствует толщине диска 1. Каждую пару магнитопроводящих вставок 2 и 3 соединяет сквозная прорезь 6 (на фиг. I показаны четьфе пары магнитопроводящих вставок, соединенных соответственно четьфьмя сквозными прорезями). Форма сквозной прорези 6 произвольна, основное условие - она. должна связывать соседние магнитопроводящие вставки в паре. Толщина кодового диска 1 выбрана такой, что оиа по меньшей мере вдвое превьштает глубину проникновения тока на нижней частоте диапазона сигнала возбуждения. Преобразователь угла поворота вала в код может быть вьшолнен с кодовым диском I, вкотором упомянутые сквозные прорези 6 заполнены электроизолирующим компаундом с температурным коэффициентом линейного расширения, соответствующим температурному коэффициенту линейного расширения материала диска 1. Это повышает механическую прочность и жесткость конструкции ког дового диска, особенно при колебаниях температуры окружающей среды. Преобразователь угла поворота вала в код работает следующим образом. В обмотку элемента 4 возбуждения подается переменный ток возбуждения (синусоидальный или импульсный). В зависимости от угла поворота кодового

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В КОД, содержащий уста:новленные один против другого элемент возбуждения и считывающий элемент, между которыми размещен кодовый диск с кодовыми дорожками, образованными парами радиально смещенных вставок из магнитопроводящего материала, отличающийся тем, что, с целью повьшения достоверности получаемой информации путем увеличения отношения сигнал/помеха в широком диапазоне частот сигнала возбуждения преобразователя, кодовый диск вьтолнен из однородного электропроводящего материала с толщиной, по меньшей мере вдвое превышающий глубину проникновения тока на нижней частоте рабочего диапазона сигнала возбуждения, (Л а между парами радиально смещенных вставок из магнитопроводящего материала выполнены соединяющие их сквозные прорези. оо 00 о 4 а