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

внутреннем торце второго магннтопровода 2 размещены пары магниточувствительных элементой, смещенные один относительно другого на четверть зубцового деления и соединенные электрически последовательно в две группы. Пары элементов размещены по окружности неравномерно так, что 1 5 разность шагов между соседними парами представляет постоянную величину. Это ведет к уничтожению соответствующей пространственной гармонической составляющей в выходном сигнале, снижению коэффициента нелинейных искажений и повышению точности измерений. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения угловых перемещений вращающихся объектов за счет исключения из выходного сигнала датчика угла поворота пространственных, гармоник высшего порядка. Датчик угла поворота содержит два кольцевых магнитопровода 1 и 2, установленных соосно с зазором между собой. Магнитопроводы 1 и 2 имеют П-образнуто форму поперечного сечения и размещены торцами один к другому. На наружном торце первого магнитопро- . i вода 1 установлен кольцевой постоянный магнит 3. Внутренний торец (Л магнитопровода выполнен зубчатым с постоянным зубцовьш делением. Ка ISD 05 00 со 4 сд

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угловых перемещений вращающихся объектов.

Цель изобретения - повышение точности измерений путем исключения из выходного сигнала пространственных гармоник высшего порядка.

а фиг. 1 представлен датчик, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1- на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1 .

Датчик угла поворота содержит два кольцевых магнитопровода 1 и 2, установленных соосно и разделенных зазором, Магнитопроводы 1 и 2 имеют П-образную форму поперечного сечени и установлены торцами один к другом На наружном торце магнитопровода 1 установлен кольцевой постоянный магнит 3. Внутренний торец магнитопровода 1 выполнен зубчатым с постоянным зубцовым делением Т. На внутреннем торпе магнитопровода 2, сопрженным с внутренним торцом магнитопровода , размещены пары магниточувствительньк элементов 4 и 5, сме. щенных относительно другого на четверть зубцового деления. Магниточувствительные элементы 4 соединены последовательно электрически в первую группу элементов, магниточувствительные элементы 5 аналогично соединены во вторую группу элеметов. Пары элементов 4 и 5 размещены по окружности неравномерно таким образом, что разность щагов между соседними парами постоянна и равна Т/21Т-П, где п - номер подавляемой пространственной гармоники, В качестве магниточувствительных элементов могут быть использованы, напри мер, магниторезисторы.

Датчик работает следующим образом, Магнитопровод 1 присоединяется, например, к объекту контроля (не показан) , а Магнитопровод 2 закрепляется неподвижно (или на другом объекте, относительно которого измеряется перемещение первого объекта). Магнитное поле в датчике создается постоянным магнитом 3. Величина

магнитной индукции в зазоре между магнитопроводами 1 и 2 должна обеспечивать работу магниточувствительных элементов - магниторезисторов 4 и 5 на линейном участке их характеристики.. Период изменения индукции для каждого из магниторезисторов при взаимном перемещении магнитопроводов 1 и 2 равен зубцовому делению Т,

Поскольку внутренний -торец магнитопровода 1 выполнен зубчатым, то закон изменения магнитной индукции в зазоре между магнитопроводами 1 и 2 содержит помимо основной гарМОНИКИ с периодом Т кратные ей высшие :пространственные гармоники и может быть описан математически (3) в виде ряда:

B(O()B,+ (K 1;),- (1)

К I-L

где К - номер гармонической составляющей ;.

Вр - амплитуда постоянной составляющей магнитной индукции;В - амплитуда гармоник магнитной

индукции;

с - угол поворота одного магнитопровода относительно дру гого;

начальная фаза k-ой гармоники, зависящая от положения оси отсчета угла Л,

Если принять, что магниторезисторь; осуществляют линейное преобразование магнитной индукции в изменение сопротивления и учесть, что магниторезисторы 4 и 5 смещены на четверть зубцового деления, то, обозначив разность шагов между соседними парами магниторезисторов через сТ, где с - действительное число, можно.показать, что зависимость сопротивления групп магниторезисторов 4 и 5 от угла поворота имеет вид:

2-яЧс

sin

„00 -.

г,- RO+E RK--- cos

т кГ1 sinTTKc

(К|г, .ткс .

(2)

. 2т2кс

„00 sin

-ь(«) ,--ГпГкг-- °

(К |г :..тес. .К| ) (3)

Очевидно, что при , где п - номер подавляемой пространственной гармоники, сомножитель 2 У Ко

sin -7-,

в выражениях (2 и 3)

sinJTKc

обращается в нуль, 4to равносильно уничтожению в выходном сигнале датчика соответствующей пространственной гармоники ().

Таким образом, участие в формировании выходных сигналов датчика двух групп магниточувствительных элементов, расположение элементов со смещением на четверть зубцового деления, размещение элементов в:

2689454

каждой группе неравномерно по окружности с постоянной разностью шагов между соседними элементами и электрически последовательное соединение с элементов в группах позволяет исключить из выходного сигнала групп магниточувствительных элементов высшие пространственные гармоники, за счет этого снизить коэффициент нели Q нейных искажений выходного сигнала датчика, что повьштает точность измерений.

Формула изобретения

Датчик угла поворота, содержащий установленные соосно торцам один к другому с возможностью относительного вращения первый и второй кольцевые магнитопроводы П-образного сечения, постоянный магнит кольцевой формы, установленный на наружном торце первого магнитопровода, на внутреннем торце которого вьшолнены

равномерно расположенные по его окружности зубцы, пары смещенных один относительно другого на четверть зубцового деления магниточувствительных элементов, соединенных электрически последовательно в две группы и размещенных на внутреннем торце второго магнитопровода, о т. л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности путем исключения из выходного сигнала пространственных

гармоник высшего порядка, пары

магниточувствительных элементов расположены по окружности неравномерно с постоянной разностью между шагами, равной , где Т - величина

зубцового деления, п - номер подавляемой пространственной гармоники. А-А