ДАТЧИК УГЛА ПОВОРОТА Советский патент 1970 года по МПК H03M1/30 G01B7/30 

:1

Изобретение относится к области автоматического и полуавтоматического контроля и управления машинами и механизмами.

Известен датчик угла новорота, содержащий постоянные магниты, герметизированные магнитоунравляемые контакты, вращающийся между ними экранирующий диск с радиальным вырезом и делитель напряжения.

Описываемый датчик отличается от известных тем, что в нем для повыщения точности вокруг каждого магнитоуправляемого контакта равномерно но его длине установлены кольца из магнитомягкого материала, замыкающиеся между собой в единую экранирующую систему при номощи экранирующего диска, радиальный вырез которого имеет угол, превышающий примерно в полтора раза угловое расстояиие между двумя соседними магнитоуправляемыми контактами, одни из выводов которых подсоединены к узловым точкам делителя напряжения через резисторы с одинаковой величиной сонротивлеиий, а другие выводы соединены вместе и образуют с одной из крайних точек делителя выход датчика.

Па фиг. 1 изображен датчик в разрезе, общий вид; на фиг. 2 - взаимное расположение магнитоуправляемых контактов и экранных колец; на фиг. 3 - электрическая схема датчика; на фиг. 4 - его статическая характеристика.

Описываемый датчик угла поворота состоит

из диска 1, выполнеипого нз немагнитного

материала и предназначенного для установки

в нем магнитоуиравляе.мых контактов и экранных колец; магнитоуправляемых контактов 2, помешенных совместно с экранными кольцами 3 в радиальные отверстия диска 1, выполиенные на одинаковых угловых расстояниях друг от друга; иостоянных магнитов 4, имеющих цилиндрическую форму и расположенных в немагнитном дпске 5; экраннрующего диска 6, жестко закрепленного на валу 7 датчика. Магниты 4, намагниченные вдоль продольной оси, имеют геометрические размеры, соизмеримые с размерами магннтоунравляемых контактов 2, и расположены так, что каждый отдельный магннт 4 находится против соответствующего магнитоуправляемого контакта

2 с противоположной стороны экранирующего диска 6. Экранирующий диск выполнен из магнитомягкого материала с радиальным вырезом в виде сектора, угловой размер которого равен полуторакратному угловому расстоянию между двумя соседними магнитоунравляемыми контактами 2. Для иреобразоваиия угла поворота вала в электрический сигнал служит резисторный делитель напряжения (см. фиг. 3), в котором .)- 8окружности диска / (см. фиг. 1) так, что угловое расстояние .между ними составляет 90°. Для оиисаиия взаимодействия осиовиых элементов датчика выберем правое направление вращения его вала 7. В исходном ноложении левый срез радиального выреза экранирующего диска 6 расноложен нротив четвертого магнитоуправляемого контакта 2 так, что последний разомкнут. В замкнутом состоянии находится лищь 1-й контакт 2, через который будет сниматься наиряжение первой ступени выходной характеристики датчика (см. фиг. 4).

пит

R.Ui

RI + R-2 + 4 + Лз

при последующем повороте вала 7 датчика на угол ф 45° правый край радиального выреза нодойдет ко 2-му магнитоунравляемому контакту 2 так, что между экранирующим диском 6 и соответствующими экранными кольцами 3 появится зазор. Магнитный поток вместо того, чтобы переходить от одного экранного кольца 3 к следующему но экранирующему диску 6, начнет переходить но телу магнитоуправляемого контакта 2 и частично по воздушному зазору .между кольцами 3. Контакт 2 замкнется. Напряжение на выходе делителя возрастет в нолтора раза. При дальнейщем новороте вала 7 на 45° и подходе левого среза к первому магнитоуправляемому контакту 2 экранирующий диск 6 образует с соответствующими экранными кольцами 3 единую экранирующую систему, замыкая отдельные кольца 3 в частично замкнутую оболочку цилиндрической формы. Линии магнитной индукции внещнего ноля, стремясь пройти по нути с наименьшим магнитным сопротивлением, концентрируются внутри стенок экранирующей оболочки так, что поле внутри нее резко ослабляется. При этом 1-й магнитоуправляемый контакт 2 разомкнется. В замкнутом состоянии останется лищь 2-й контакт 2. Выходное напряжение делителя увеличится до величины падения напряжения на резисторах R и делителя напряжения (см. фиг. 3).

При дальнейшем повороте вала 7 датчика будут замыкаться последовательно второй и третий, третий, третий и четвертый, четвертый магнитоунравляемые контакты 2 и соответственно каждый раз через одинаковое угловое перемещение на одинаковую величину будет возрастать выходное наиряжение, снимаемое с резисторного делителя.

Вследствие высокой точности срабатывания магнитоуправляемых контактов 2 и определенного подбора сопротивлений делителя напряжения нелинейность выходной характеристики датчика (см. фиг. 4) и ее гистерезис будут минимальными. В данном случае под нелинейностью следует поннмать величину отклонения фактических средних точек стуненей выходной характеристики датчика от прямой, нроведеннои через средние точки ступеней его идеальиой характеристики.

Таким образом, как было отмечено выще, установка вокруг каждого магнитоуправляемого контакта 2 равномерно по его длине и на одииаковом расстоянии друг от друга экранных колец 3, выполненных из магнитомягкого материала, обеспечивает ночти полное экранирование магнитного потока, проходящего через магнитоуправляемый контакт 2 при подходе к его продольной оси радиального среза экранирующего диска 6. Такой эффект экранирования достигается за счет образования экранными кольцами 3 и экранирующим диском 6 практически единой экранирующей системы. Это обесиечивается очень малыми зазорами между экранными кольцами 3 и экранирующим диском 6 и значительной для щунтирующего потока площадью их

соприкосновения. Следует отметить, что зазоры между закрытыми кольцами 3 и экранирующим диском 6 могут быть равными нулю. Крутизна изменения напряженности в месте установки магнитоуправляемого контакта 2

возрастет в несколько раз но сравнению со случаем, когда экранные кольца 3 отсутствуют. Высокую крутизну изменения магннтного потока при экранировании (разэкранировании) магнитоунравляемого контакта 2

обеснечнвают принятые габариты постоянных магнитов 4, а также индивидуальное их расположение возле каждого магнитоуправляемого контакта 2. Применение в датчике экранирующего диска б с радиальным вырезом, угол которого в 1,5 раза нревыщает угловое расстояние между соседними магнитоуправляемыми контактами 2, позволяет использовать для контроля угловых перемещений как включение,

так и отключение контактов и получить зависимость разрешающей способности датчика от количества магнитоуправляемых контактов 2 в датчике по формуле: Р - , где Р-

1 /V

разрещающая снособность; ;V - количество магнитоуправляемых контактов 2; а - величина угла, в пределах которого расположены магнитоуправляемые контакты. Получаемый закон срабатывания магнитоуправляемых контактов 2 и способ подключения их к узловым точкам делителя напряжения обеспечивают простое преобразование угла поворота датчика в непрерывный и пропорциональный электрический сигнал.

Это позволяет использовать для питания любой род тока, получать любое выходное сопротивление датчика, любую потребляемую мощность, расположить делитель напряжения непосредственно на датчике и Тем самым

обеспечить минимальное количество подводимых к нему электрических ценей. Р1спользование резисторного делителя обеспечивает возможность искробезонасного исполнения датчика. Отсутствие открытых электрических

ом обеспечивают надежную работу датчика условиях большой влажности и запыленюсти.

Предмет изобретения

Датчик угла поворота, содержащий потоянные магниты, герметизированные ,магниоуправляемые контакты, вращающийся меж,у ними экранирующий диск с радиальным ырезом и делитель напряжения, отличаю ийся тем, что, с целью повыщения точности, округ каждого магнитоуправляемого конакта равномерно по его длине установлены

кольца из магнитомягкого материала, замыкающиеся между собой в единую экранирующую систему при цомощи экранирующего диска, радиальный секторный вырез которого имеет угол, превышающий примерно в полтора раза угловое расстояние между двумя соседними магнитоуправляемыми контактами, одни из выводов которых подсоединены к узловым точкам делителя напряжения через резисторы с равной величиной сопротивлений, а другие выводы соединены вместе и образуют с одной из крайних точек делителя выход датчика.

%,..

Фие 2

иг.З

ЗЯ

Z

-У

45 30 13К° 180° 225° 270° 315° чг Ч