ДАТЧИК УГЛА ПОВОРОТА Советский патент 1973 года по МПК H03M1/24 

Изобретение относится к устройствам автоматического контроля угла поворота с целью управления машинами и механизмами, работающими во взрывоопасных условиях эксплуатации, например, при добыче полезных ископаемых. Известны датчики угла поворота с магнитоуправляемыми контактами (герконами), содержащие системы грубого и точного отсчета, соединенные редукторами, а выходы герконов соответствующих групп подключены к делителю напряжения, с выхода которого снимается напряжение, пропорциональное углу поворота. Однако эти устройства сложны в эксплуатации из-за наличия согласующих редукторов систем грубого и точного отсчета. Цель изобретения - упрощение устройства при той же разрещающей способности датчика по углу поворота. Для этого в датчике угла поворота магнитоуправляемые контакты (с экранными кольцами и постоянными магнитами) разделены на две группы, каждая из которых снабжена отдельным экранирующим диском. Первая группа контактов, выполняющая грубый контроль отсчета угла поворота, разделяет его на части, число которых равно удвоенному числу контактов этой группы. Вторая группа контактов, предназначенная для точного контроля угла поворота, в свою очередь, разделяет каждую из упомянутых частеи, число которых на единицу меньще числа контактов этой группы. Контакты первой группы расположены в одной плоскости на одинаковых угловых растояниях фг друг от друга равномерно во всем диапазоне контролируемого угла поворота, а экранирующий диск этой группы контактов жестко закреплен на валу датчика и выполнен с радиальным секторным вырезом, угол которого равен полутора угловым расстояниям между контактами этой группы (1,5 фг). Вторая группа, имеющая четное число п магнитоуправляемых контактов, разделена на две половины и размещена в другой плоскости, параллельной плоскости контактов первой группы. При этом угловое расстояние между соседними контактами каждой половины а, (1), а угловое расстояние между смежными контактами обеих половин второй группы контактов (2). Эранирующий диск этой группы также жестко закреплен на валу датчика и выполнен с радиальными секторными вырезами, угол которых равен 1,5а, а число равно числу манитоунравляемых контактов первой группы. На фиг. 1 изображен датчик, общими вид; на фиг. 2 - распололсение герконов п общий вид экранирующего диска системы грубого отсчета; на фиг. 3 -располол ение герконов и общий вид экранирующего диска системы точного отсчета; на фиг. 4 - электрическая схема датчика; на фиг. 5 - выходные характеристики каналов грубого и точного отсчета.

Количество магнитоуправляемых контактов датчика определяется его необходимой разрешающей способностью. Для простоты изложения рассмотрен с четырьмя равномерно расположенными магнитоуправляемыми контактами в группе грубого контроля, угловое расстояние между ними ф,- выбрано равным 90°; в группе точного контроля взяты шесть геркопов, угловые расстояния которыми определены согласно выражениям (1) и (2.)

Датчик угла поворота состоит из диска 1, выполненного из немагнитного материала и предназначенного для установки в нем магнитоуправляемых контактов и экранных колец первой группы (грубого отсчета); магнитоуправляемых контактов 2-5 и экранных колец 6 группы грубого отсчета, помещенных в радиальные отверстия диска 1, выполненных на одинаковом угловом расстоянии друг от друга, постоянных магнитов 7 группы грубого отсчета, имеющих цилиндрическую форму и расположенных в немагнитном диске 8; экранирующего диска 9 грубого отсчета, жестко закрепленного на валу 10 датчика; диска 11 из немагнитного материала для крепления в нем магнитоуправляемых контактов н экранных колец второй группы (точпого отсчета); магнитоуправляемых контактов (12-17) и экранных колец 18 группы точного отсчета, помещенных в радиальные отверстия 11, которые разделены на две половины, причем угловое расстояние между отверстиями в каждой половине определяется согласно выражению (1), а угловое расстояние между обеими половинами определяется согласно выражению (2); постоянных магнитов 1 группы точного отсчета, имеющих цилиндрическую форму и закрепленных в том же диске 8, что и магниты 19 группы грубого отсчета; экранирующего диска 20 точного отсчета, жестко закрепленного на валу 10 датчика.

Постоянные магниты каждой из групп расположены так, что каждый отдельный магнит 7 группы грубого отсчета находится против соответствующего магнитоуправляемого контакта (2-5) грубого отсчета с противоположной стороны экранирующего диска 9 грубого отсчета, выполненного из магнитомягкого материала и имеющего радиальный секторный вырез с углом, превышающим в полтора раза угловое расстояние между двумя соседними контактами группы грубого контроля. Каждый магнит 9 группы точного отсчета находится против соответствующего магнитоуправляемого контакта 12-17 группы точного отсчета с противоположной стороны экранируюniero диска 20 точного отсчета, имеющего столько радиальных секторных вырезов с углом в полтора раза превышающим угловое расстояние между двумя соседними магнитоуправляемыми контактами одной половины второй группы, сколько контактов имеет группа грубого отсчета.

Для преобразования угла поворота вала 5 датчика в электрический сигнал служит резисторный делитель напряжения (фиг. 4), в котором

Устройство работает следующим образом. Предположим, что вал 10 датчика с жестко

10 закрепленными на нем экранирующими дисками 9 и 20 вращается по часовой стрелке. Радиальные вырезы экранирующего диска 20 точного контроля пронумерованы против часовой стрелки (см. фиг. 3). В исходном положении левый срез первого радиального выреза экранирующего диска точного контроля находится против пятого магнитоуправляемого контакта группы точного контроля (16) так, что он разомкнут, а правый срез второго выреза - против первого (12) магнитоуправляемого контакта так, что он замкнут. В это же время замкнут и шестой контакт, находящийся йроитв первого радиального выреза. Через оба замкнутых контакта снимается напряжение первой ступени (фиг. 4) выходной характеристики канала точного отсчета

питD

t-вых.т.о -

+ 9 + 10 + 11

0 При повороте вала датчика на некоторый угол в группе точпого контроля изменений не происходит, а в группе грубого контроля левый срез радиального выреза экранирующего диска 9 грубого контроля становится против 5 четвертого контакта (5) группы грубого контроля так, что он размыкается и в замкнутом состоянии находится лишь первый контакт 2, через который снимается напряжение первой ступени выходной характеристики канала грубого отсчета t/вых.г.о. (см. фиг. 5).

При последующем повороте вала на один шаг равный углу левый срез первого радиального выреза экранирующего диска 5 точного 1 онтроля подходит к шестому контакту 5 (17) и тот размыкается, а в это же время правый срез второго радиального выреза подходит ко второму контакту (3) и тот замыкается; напряжение на выходе канала точного отсчета возрастает в полтора раза. При этом 0 неодновременность в размыкании шестого и замыкании второго магнитоуправляемых контактов, обусловленная разбросом параметров магнитоуправляемых контактов не имеет значения, так как в это время замкнут первый маг5 нитоуправляемый контакт (12), который электрически соединен параллельно с шестым контактом (17) и переход к следующей ступени выходного напряжения определяется лишь моментом замыкания второго магнитоуправ0 ляемого контакта (3). При следующем повороте вала датчика на один шаг левый срез второго радиального выреза становится против первого магнитоуправляемого контакта и он размыкается. Выходное напряжение кана5 ла точного отсчета увеличится до величины

падения напряжения на резисторах Rs, При дальнейшем повороте на шаг будут замкнуты второй и третий контакты, выходное напряжение возрастет еще на одну ступень. При следуюш.ем повороте вала датчика на один шаг левый срез второго радиального выреза подойдет ко второму контакту, а правый срез этого же выреза - к четвертому, при этом второй контакт разомкнется, а четвертый замкнется. Так как в это время третий магнитоунравляемый контакт остается замкнутым, а электрически он соединен параллельно с четвертым, то переход к следующей (более высокой) ступени выходного напряжения определяется только размыканием второго контакта. С поворотом вала 10 на следующий угол, равный шагу, в группе точного отсчета изменений не происходит, а в грубом отсчете кроме первого магнитоуправляемого контакта замыкается второй, и напряжение на выходе канала грубого отсчета возрастает в 1,5 раза. При дальнейшем повороте на шаг в группе точного отсчета размыкается третий и замыкается пятый магнитоуправляемые контакты. Теперь в замкнутом состоянии находятся четвертый и пятый герконы. Выходное напряжение уменьшается на одну ступень (фиг. 5). При дальнейшем повороте вала датчика будут замыкаться последовательно пятый, пятый и шестой, шестой и первый магнитоуправляемые контакты и соответственно каждый раз через одинаковое угловое перемещение на одинаковую величину будет уменьшаться выходное напряжение канала точного отсчета, снимаемое с резисторного делителя. Затем, при дальнейшем повороте вала датчика, весь цикл изменения выходного напрял ения канала точного отсчета периодически повторяется. Напряжение канала грубого отсчета продолжает возрастать, причем моменты перехода выходной характеристики от одной ступени к другой приходятся на середину экстремальной ступени выходной характеристики канала точного отсчета (фиг. 5).

Предмет изобретения

Датчик угла поворота, содержащий в системах точного и грубого отсчетов герметизированные магнитоуправляемые контакты с экранными кольцами, постоянные магниты и экранирующие диски, делитель напряжения, соединенный электрически с соответствующими магнитоуправляемымп контактами систем грубого и точного отсчета, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства, магнитоуправляемые контакты системы точного отсчета разделены на две группы и расиоложены в плоскостях, параллельных плоскости расположения магнитоуправляемых контактов системы грубого отсчета, причем угловое расстояние между соседними контактами каждой

группы равно а , наименьшее угловое п-1

расстояние между контактами цервой и второй группы равно - , а экранирующий диск сиii

стемы точного отсчета жестко закреплен на одном валу с экранирующим диском систедты грубого отсчета и снабжен радиалы ыми секторными вырезами по числу магнитоуправлиемых контактов, системы грубого отсчета, угол сектора которых равен 1,5а, где п--общее количество магнитоуправляемых контактов системы точного отсчета; фг - угловое расстояние между соседними контактами системы грубого отсчета.

Фиг. 1

Фиг. 3

Rit 5

tpaO

граВ.