Устройство для определения параметров вращения Советский патент 1992 года по МПК G01P13/00 G01P3/48 

Puz.t

Устройство относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для определения угловых перемещений, скоростей и направления вращения.

Известны устройства для измерения угловых перемещений и скоростей мл осноие эффекта Виганда, основным достоинством которых является независимость параметров выходного импульса от скорости вращения. Существует три основных варианта построения таких устройств проволока Виганда (или совокупность проволок) ме ремещается относительно двух постоянных магнитов с размещенной между ними приемной катушкой; магниты движутся от- носитспыю модуля Вигянда (приемная катушка с проволокой Виганда внутри); магниты и модуль Вигапда неподвижны, а ях взаимодействие регулируется перемсше- нием магнитного охрана

Преимущество первого варианта над двумя дружин в томл то он чувствует направление вращения, однако пыходной сигнал -мачительно слабее и при удалении катуи ки от проволоки Вигаида более чем на 2 мм становится пренебрежимо малым. В результате чего снижается помехозащищенность устройства, повышаются требования к точности установления зазора между подвижной и неподвижной i-зстями, что ограничивает область применения первого варилита Укапанiinv недостатков ли- ыоны второй и гро.и варианту

Наиболее близким к изобретению чвля- ется устройство которое содержит ротор с магнитным экраном в пиде четырех отдельных сегментов цилиндрической поверхности, расположенных по окружности обода ротора, первый -л второй постоянные ма. пи ты, проволоку Виганда и размещенную ко- аксиольно ей приемную катушку, причем напряженность магнитного поля первого м гнмта превышает напряженность магнитного поля второго мчгпитз и имеет противо положную полярность, проволока биганда расположена между постоянными магнитами паралпельно их продольным осям и оси вращения ротора при зтом первый постоянный магнит размещен внутри магнитного экрана, а проволока и второй постоянный магнит - снаружи магнитного экрана.

Недостаток устройства - нечувстви тельность к направлению вращения.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем определений направления ерэщениь.

Цель достигается тем, что в устройство, содержащее ротор с магнитным экраном в

виде четырех отдельных сегментов цилиндрической поверхности, расположенных по окружности обода ротора, первый и второй постоянные магниты, проволоку Виганда и

размещенную коаксиалыю ей приемную катушку, причем напряженность магнитного поля первого магнита превышае; напряженность магнитного поля второго магнита и имеет противоположную полярность,

0 проволока Виганда расположена между постоянными магнитами параллельно их продольным осям и оси пращспмя ротора, при этом первый постоянный маишт размещен чпутрк магнитного экрана, ь проволока

5 Виганда и второй постоянный магнит-снаружи мошитпо о экрана, введены вторая приемная катушка, первый и второй компараторы, первый и второй одновибрслоры, первый и второй элементы 2И, причем сег0 мечты магнитного экрана расположены под углом 45J0 к образующей цилиндрической иоворхнгх ти, первая и вторая приемные ка ту1чки идентичны и расположены симметрично по обе стороны относительно центра

Ь проволоки Внганда, нторые выводы приемных катушек соединены с общей юччой ус тройства, а первые выводы - с прямыми входами первого п второго компараторов СООТП01СГПОНИО инверсные входы которых

0 соединены с источником опорного напряжения, выход первого компаратора соединен с входом гепвого одновибраюра и перпьч1 входом пгрвото элемента И второй вход огорел о соединен с иньррсным

5 выходом второго одновпЬратора, чы од вто рого компаратора соединен с входом второго однонибрзтора и втормп входом второго элемента 2И, первый вход которою соединен с инверсным выходом первого одновнбратора, при этом выход первого элемеша И являе1ся выходом Вперед, а выход в го рот о л мгнта 2И - выходом Назад устройств.

На фиг 1 м оЬражрна структурная схе5 ма механической части устройства ма фиг - функциональная схема электронной части ус роист ва; на фиг. 3 - временные диаграммы работы, на которых приведены выходные сигналы узлов и элементов, при0 чем цифровой индекс в обозначении сигналов соответствует номеру элемента на функциональной схеме фиг. 2.

Устройство для определения парамет- pOd вращения содержит ротор 1 с магнит5 ным экраном в виде четырех отдельных сегментов 2-5 цилиндрической поверхности, расположенных по окружности обода ротора 1, первый 6 и второй 7 постоянные магниты, проволоку Виганда 8 и размещенные коаксиально ей первую 9 и вторую 10

приемные катушки, первый 11 и второй 12 компараторы, первый 13 и второй 14 одно- вибраторы, первый 15 и второй 16 элементы 2И, причем напряженность магнитного поля первого магнита 6 превышает напряженность магнитного поля второго магнита 7 и имеет противоположную полярность, проволока В и ганда 8 расположена между постоянными магнитами б и 7 параллельно их продольным осям и оси вращения ротора 1, при этом первый постоянный магнит 6 размещен внутри магнитного экрана, а проволока Виганда 8 и второй постоянный магнит

7- снаружи магнитного экрана, сегменты 2-5 магнитного экрана расположены под углом 45° к образующей цилиндрической поверхности, первая 9 и вторая 10 приемные катушки идентичны и расположены симметрично по обе стороны относительно центра проволоки Виганда 8, вторые выводы приемных катушек 9 и 10 соединены с общей точкой устройства, а первые выводы - с прямыми входами первого 11 и второго 12 компараторов соответственно, инверсные входы которых соединены с источником опорного напряжения, выход первого компаратора 11 соединен с входом первого од- иовибратора 13 и первым входом первого элемента 2И 15, второй вход которого соединен с инверсным выходом второго одно- вибратора 14, выход второго компаратора 12 соединен с входом второго одновибрато- ра 14 и вторым входом второго элемента 2И 16, первый вход которого соединен с инверсным выходом первого одновибратора 13, при этом выход первого элемента 2И 15 является выходом Вперед а выход второго элемента 16 - выходом Назад устройства,

Устройство работает следующим образом.

Режим перемагничивания проволоки Виганда 8 такой же как и в известном уст- ройстве-асммметричный, но, благодаря наклону сегментов 2-5 магнитного экрана к образующей цилиндрической поверхности под углом а 45°, при вращении Вперед вначале воздействие магнитного поля постоянного магнита Б преимущественно испытывает одна половина проволоки 8 с катушкой 9,,а затем - другая с катушкой 10, а при вращении Назад - наоборот, в результате чего перемагничивание проволоки

8при вращении Вперед начинается с одного конца, а при вращении Назад - с другого, поэтому в первом случае импульсы в первой катушке 9 опережают на время г соответствующие импульсы во второй катушке 10, а во втором случае-наоборот (U9,

U10; фиг. 3). Гак как время перемагничивания проволоки Виганда 8 фиксированное и не зависит от скорости вращения ротора 1, то и время г фиксированное и также не зависит от скорости вращения ротора 1. При вращении Вперед выходные импульсы компаратора 11 опережают на время г соответствующие импульсы компаратора 12 (U1 I, U12; фиг. 3, Вперед) и беспрепятственно проходят через элемент 15 на выход Вперед устройства, а прохождение импульсов с выхода компаратора 12 через элемент 2И 16 на выход Назад блокируется первым одновибратором 13 (U13, U14, U15,

U16; фиг. 3, Вперед). При вращении Назад ситуация обратная, при которой второй одновибратор 14 блокирует прохождение импульсов с выхода компаратора 11 через элемент 15 на выход Вперед устройства, а

импульсы с выхода компаратора 12 беспрепятственно проходят через элемент 2И 16 на выход Назад устройства Частота следования выходных импульсов пропорциональна скорости вращения ротора 1.

Длительность выходных импульсов первого 13 и второго 14 одновибраторов выбирается не менее 2 г

Предлагаемое устройство по сравнению с известным определяет не только скорость, но и направление вращения ротора. Независимость времени гот скорости вращения ротора позволила использовать а электронной схеме простые одиовибраторы с фиксированной длительностью выходных

импульсов

Формула изобретения Устройство для определения параметров вращения, содержащее ротор с магнитным экраном в виде четырех отдельных сегментов цилиндрической поверхности, расположенных по окружности обода ротора, первый и второй постоянные магниты, проволоку Виганда и размещенную коаксиально ей первую приемную катушку, причем напряженность магнитного поля первого магнита превышает напряженность магнитного поля второго магнита и имеет противоположную полярность, проволока Виганда

расположена между постоянными магнитами параллельно их продольным осям и оси вращения ротора, при этом первый постоянный магнит размещен внутри магнитного экрана, а проволока Вигандз и второй постоянный магнит - снаружи магнитного экрана, отличающееся тем, ч то, с целью расширения функциональных возможностей путем определения направления вращения, в него введены вторая приемная

катушка, первый и второй компараторы, первый и второй одновмбрагоры, первый и второй элементы 2И, причем сегменты магнитного экрана расположены под углом 45° к образующей цилиндрической поверхности, первая и вторая приемные катушки идентичны и расположены симметрично по обе стороны относительно центра пророло- ки Виганда, вторые выводы приемных катушек соединены с общей точкой устройства, а первые эыроды - с прямыми входами первого и В1у ааю компараторов соответственно, инверсные входы которых соединены с

0

источником опорного напряжения, выход первого компаратора соединен с в содом первого одновибратора и первым входом первого элемента 2И, второй вход которого соединен с инверсным выходом второго одновибратора, выход второго компаратора соединен с входом второго одновибратора и вторым входом второго элемента 2И, первый вход которого соединен с инверсным выходом первого одновибратора, при этом выход первого элемента И является выходом Вперед, а выход второю элемента 2I/1 - выходом Назад устройства

Использование: измерение угловых перемещений и скоростей. Сущность изобретения: благодаря наклону сегментов 2-5 магнитного экрана перемагничивание проволоки Виганда 8 при вращении Вперед начинается с одного конца, а при вращении Назад - с другого, поэтому в первом случае импульсы в катушке 9 опережают на время соответствующие импульсы в катуш ке 10, а во втором случае - наоборот. Время г фиксированное и не зависит от скорости вращения ротора. Частота следования выходных импульсов пропорциональна частоте вращения ротора,3 ил.

U0i

+1/0

(НО,

+и. W

Фиг.Ј

„вперед l,№уа2

а1 яА

. jj р-„.. -„АР----ч - .. ,«,

-I X,...1.1

ъ.,,i II .Же }-j4t . ijT

j:. ...У.А}„.™...- ,).-4- fV ™ ,,|Л}и.

Й)HJ Hli I H