Датчик угла поворота Советский патент 1986 года по МПК G01B7/30 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для преобразования угловых перемещений в электрический сигнал в различных системах автоматики, например, для оптимизации работы дви-, гателей внутреннего сгорания по углу положения дроссельной заслонки.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости и увеличение быстродействия датчика угла поворота путем частотного преобразования его выходного сигнала и увеличения крутизны характеристики преобразования.

На фиг. 1 схематично показана конструкция датчика угла поворота; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг, 1j на фиг. 3 - принципиальная электричес- кая схема датчика.

Датчик угла поворота содержит магнитопровод 1, выполненньш из феррита в виде незамкнутого кольца и несущий на себе распределенные по его длине первичную 2 и вторичную 3 обмотки. На торцах магнитопровода неподвижно установлены ферромагнитная крышка - со стороны первичной обмотки 2 датчика и короткозамкну- тый виток 5 - с противоположного конца магнитопровода. Подвижный элемент датчика - ротор 6, выполненный из магния в виде короткозамкнутого витка, охватывающего магнитопровод, соединен с осью 7 вращения, кинематически связываемой в процессе измерения с объектом контроля (на чертежах не показан), Первичная обмотка 2 подключена к автогенератору 8 в качестве индуктивности частотозадающего контура, частота на выходе которого является информативным параметром датчика перемещения, а вторичная обмотка 3 замкнута на нагрузочное сопротивление.

Датчик угла поворота работает следующим образом.

При возбуждении первичной обмотки 2 в магнитопроводе 1 датчика создается магнитный поток Ф, пересекающий витки вторичной обмотки 3 и наводящий в ней ЭДС, величина которой зависит от положения ротора 6 датчика. Вихревые токи, протекающие через кольцеобразный ротор, представляющий собой короткозамкнутьй виток, вытесняют магнитный поток возбуждения из участка магнитопровода, находящегося между ним и концом магнитопровода, на котором закреплен неподвижный короткозамкнутьй виток 5. Этот виток 5 и крышка А служат для

предотвращения замыкания магнитных силовых -линий потока возбуждения через воздушный зазор между концами магнитопровода 1, т.е. уменьшают потоки рассеяния. При замыкании вторичной обмотки 3 на некоторое нагрузоч- ное сопротивление по ней протекает / ток нагрузки, обеспечивающий изменение вносимого сопротивления в контур первичной обмотки 2 датчика, что обуславливает изменение эквивалентной индуктивности этой обмотки, а следовательно, и изменение частоты автогенератора 8,

Эксшериментальные данные пюказали, что крутизна характеристики частотного преобразования угла поворота повышается при увеличении длины участка магнитопровода3 занятого первичной

обмоткой, по отношению к ее диаметру. Поэтому длина этой обмотки должна не менее, чем вдвое превьш1ать ее диаметр. При более короткой первичной обмотке 2 целесообразно использовать

традшдионное амплитудное преобразование угла поворота в электрический 9сигнал5 при котором первичная обмотка подключается к источнику питания постоянной частоты, а к вторичной обмотке подключается, например, вольт

метр.

5

Благодаря тому, что ротор 6 датчика выполнен из легкого и прочного материала, обладающего высокой электропроводностью (магния), обеспечивается по:вьщ1ение быстродействия датчика угла поворота. Помехоустойчивость датчика угла также повышена по сравнению с известными датчиками благодаря использованию частотного преобразования выходного сигнала и его более слабой чувствительности к внешним магнитным полямо

50

Формула изобретения

Датчик угла поворота, содержащий магнитопровод,распределенные по его длине первичную и вторичную обмотки и связываемый в процессе измерения с контролируемым объектом ротор, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения помехоустойчивости и: увеличение быстродействия, магнитопро- вод выполнен в виде незамкнутого кольца и снабжен ферромагнитной крышкой, установленной на конце магнитопрово- да со стороны первичной обмотки и 5 короткозамкнутым витком, жестко закрепленнь1м на его противоположном конце, ротор выполнен из магния в виде короткозамкнутого витка, обхватьюаю- щего магнитопровод, а длина первичной обмотки не менее чем в два раза превышает ее диаметр.

Фм-1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и позволяет повысить помехоустойчивость и быстродействие датчика угла поворота, содержащего магнитопровод в виде не замкнутого кольца и распределенные по его длине первичную и вторичную обмотки. Первичная обмотка подключена к частотно- задающему контуру автогенератора а вторичная замкнута на нагрузочное сопротивление. На одном конце магнитопровода, где размещена первичная обмотка, установлена ферромагнитная крышка, а на другом - кольцо в виде короткозамкнуто о витка. Ротор датчика выполнен из магния в виде короткозамкнутого витка, обхватывающего магнитопровод, а длина первичной обмотки не менее, чем в два раза превышает ее диаметр. При работе датчика ротор связывается с контролируемым объектом при его перемещении вдоль магнитопровода изменяется число витков вторичной обмотки, индуктивно связанных с первичной обмоткой возбуждения датчика. В результате изменяется эквивалентная индуктивность первичной обмотки датчика, а следовательно, и частота автогенератора, которая является выходным информативным параметром датчика угла поворота. 3 ил. (Л N3 СО ГчЭ со со

иг.г

Ч

i

У«.

Редактор Н. Егорова

Составитель С. Скрыпник

Техред О.СопкоКорректор И.Эрдейк

Заказ 2757/40Тираж 670Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, ffl-35j Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул Проектная, 4