Дискретный преобразователь угла поворота Советский патент 1992 года по МПК G01B7/30 

/,

7 - /

Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности дискретного преобразователя угла поворота за счет уменьшения влияния на результат измерений осевых смещений ротора 1, связываемого в процессе измерений с объектом контроля. Преобразователь содержит магнитную систему, выполненную в виде С-образного магнитопровода 3, на котором закреплены постоянные магниты 4, П-образный концентратор 5 и элемент 6 Холла, размещенный на среднем стержне концентратора 5, и ротор 1 с ферромагнитными вставками 2, равномерно расположенными по его окружности При этом угловое расстояние между вставками равно угловому расстоянию между центральным л боковыми выступами концентратора 5, торцы которых ограничены участками боковой поверхности кольца, имеющего средний радиус, равный радиусу окружности, по которой размещены вставки 2. При таком соотношении размеров преобразователя в его выходном сигнале имеется уровень, не зависящий от осевых смещений ротора 5 ил СО С

О

/ -5

zzzz

о

О

XI

о

00

ю ел

IF

-J

J

#. «. 2

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике, может быть использовано в автоматике, робототехнике и машиностроении.

Известен преобразователь угла поворота, который состоит из ротора, постоянного магнита и преобразователя Холла. Ротор содержит отверстия, центры которых располагаются по окружности и на одинаковом расстоянии друг от друга. С одной стороны расположен постоянный магнит, а с другой - преобразователь Холла. К недостаткам этого преобразователя следует отнести возникновение вихревых токов в ферромагнитном роторе и значительных рассеивающих магнитных потоков, а также то, что погрешность определения дискретного угла поворота, значительно зависит от осевых смещений ротора, что и является его недостатком.

Наиболее близкими к данному изобретению является дискретный преобразователь угла поворота, который содержит С-образный магнитопровод размещенные на его концах один напротив другого постоянный магнит и концентратор магнитного поля, закрепленный на концентраторе элемент Холла и установленный в зазоре между магнитом и концентратором дисковой ротор, выполненный из немагнитного материала и имеющий равномерно размещенные по его окружности сквозные отверстия с заполняющими их ферромагнитными вставками, Недостатком данного преобразователя является значительная погрешность измерения дискретного угла поворота вследствие случайных осевых смещений ротора.

Цель изобретения - повышение точности дискретного преобразователя угла поворота.

Это достигается тем, что в преобразователе угла поворота, содержащем С-образный магнитопровод, размещенные на его концах один напротив другого постоянный магнит и концентратор магнитного поля, закрепленный на концентраторе элемент Холла и установленный в зазоре между магнитом и концентратором дисковый ротор, выполненный из немагнитного материала и имеющий равномерно размещенные по его окружности сквозные отверстия с заполняющими их ферромагнитными вставками, а концентратор магнитного поля выполнен в виде Ш-образного магнито- провода, выступы которого ограничены участками боковой поверхности кольца, имеющего средний радиус, равный радиусу окружности, по которой размещены отверстия на роторе, элемент Холла закреплен на

среднем выступе концентратора, а угловое расстояние между ферромагнитными вставками в отверстиях ротора равно угловому расстоянию между боковыми выступами

концентратора.

На фиг.1 приведена схема устройства; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З и 4-две проекции Ш-образного концентратора; на фиг.5 - графики зависимости выход0 ного сигнала преобразователя Холла от угла поворота при отсутствии осевых смещений ротора (кривая 1) и при осевых смещениях ротора противоположного знака (кривые 2,3).

5 Дискретный преобразователь угла поворота включает ротор 1 из немагнитного и неэлектропроводного материала, содержащий ферромагнитные вставки 2 С-образный магнитопровод 3 с двумя постоянными маг-.

0 нитами 4, Ш-образный концентратор 5, на среднем выступе которого расположен преобразователь Холла 6. Постоянные магниты 4 ориентируются направлениями намагничивания параллельно друг другу и парал5 лельно оси вращения ротора. Центры выступов концентратора 5 и ферромагнитных вставок 2 ротора 1 располагаются на окружности одного радиуса. Центры окружностей располагаются на одной прямой, ко0 торая перпендикулярна плоскостям, содержащих их.

Дискретный преобразователь угла поворота работает следующим образом. При вращении ротора происходит периодиче5 ское изменение магнитного потока, проходящего через средний выступ Ш-образного концентратора 5, Следовательно наблюдается периодическая зависимость выходного сигнала U преобразователя Холла 6 от угла

0 поворота р , представленная на фиг.5 (кривая 1). Максимумы в зависимости U (р) наблюдаются при расположении ферромагнитных вставок 2 против среднего выступа концентратора 5. По сигналу U, равному Uc,

5 определяется угол поворота. Величина напряжения срабатывания Uc выбирается такой, чтобы угол поворота ро , на котором U Uc, равен углу поворота, на котором U Uc. Величина угла поворота равна

0п ,

ро - (п - число ферромагнитных вставок

2). Величина максимумов зависимости U р определяется величиной зазора между концентратором 5 и ротором 1, которая может 5 изменяться из-за случайных осевых смещений ротора. Благодаря тому, что угловое расстояние между ферромагнитными вставками 2 равно угловому расстоянию между боковыми выступами концентратора, при увеличении зазора максимумы понижаются,

а минимумы повышаются, как видно из фиг.5 (кривая 2). И наоборот, если зазор уменьшается, то максимумы увеличиваются, а минимумы уменьшаются (кривая 3 на фиг.5). При этом кривые 1,2 и 3 пересекаются в точках, соответствующих угла р0, 2 р0, 3 (р0 и т.д., и напряжению срабатывания Uc. Таким образом, за счет использования Ш-образного концентратора, у которого центры выступов и центры ферромагнитных вставок в роторе расположены на окружности одного радиуса, и того, что угловое расстояние между ферромагнитными вставками совпадает с угловым расстоянием между боковыми выступами концентратора, повышается точность измерения угла поворота.

Формула изобретения Дискретный преобразователь угла поворота, содержащий Ообразный магнито- провод, размещенные на его концах один

Риг.з

от

Фиг.4О

0

5

0

напротив другого постоянный магнит и конденсатор магнитного поля, закрепленный на концентраторе элемент Холла и установленный в зазоре между магнитом и концентратором дисковый ротор, выполненный из немагнитного материала и имеющий равномерно размещенные по его окружности сквозные отверстия с заполняющими их ферромагнитными вставками, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, концентратор магнитного поля выполнен в виде Ш-образного магнитопро- вода, торцы выступов которого ограничены участками боковой поверхности кольца, имеющего средний радиус, равный радиусу окружности, по которой размещены отверстия на роторе, элемент Холла закреплен на среднем выступе концентратора, а угловое расстояние между ферромагнитными вставками в отверстиях ротора равно угловому расстоянию между боковыми выступами концентратора.

фиг.1

Уо2% 3% У

Фиг. 5