Датчик угла поворота вала Советский патент 1979 года по МПК G01D5/20 

(54) ДАТЧИК УГЛА ПОВОЮТА ВАЛА

J. . изобретение относится к области автоматики и может быть использовано для измерения угло вого положения объектов. Известны нреобразователи углового положения вала с электрической редукцией, редуктосины, особенность работы которых заключается в том, что за маггый угод поворота входной оси (ротора), выходной параметр, (ампли туда или фаза напряжения) изменяется на один период, а при повороте ротора на 360 число периодов равно передаточному отношению электрической редукции И В силу того, что на зубчатых полнэсая магнитопровода статора, указанного редуктосин размещены сигналыше обмотки и обмотки во буждения, то данный прибор при достаточно большом передаточном отношении электрической редукции, обла/дает большими габаритами. Известен преобразователь угла поворота вала в число импульсов, содержащий цилиндрический зубчатый ротор и статор, выполненный в ввде цилиндрического магнитопровода, на котором установлен 1 и1И1 Лрический подмагничиваюший элемент и зубчатые полюсные наконечники, 1шеющие одинаковое чис.т1о зубцов, между которыми размешена цилиндрическая выходная обмотка, причем зубцы полюсных наконечников выполнены Г-образ1гыми и расположены по внешнему периметру статора и зуб1и одного полюсного наконечника 2. Данный преобразователь обладает тем недостатком, что выходная обмотка выполнена не по дифференциальной схеме, а это значительно снижает отношение величины полезною сигнала к помехе. Кроме того в этом преобразователе нет возможности получить высокую дискретность при достаточно малых габаритах из-за того, что зазор между зубцами полюсных наконечников должен быть достаточтю большим, чтобы обеспечить проводимость между зубцами полюсного наконечника и зубцами ротора значительно большую, чем проводимость между зубцами обоих полюсных наконечников статора. Так как в противном случае выходная обмотка будет зашунтирована. Наиболее близким техническим реигением k дагшому изобретенгоо является датчик угла поворота, содержащий зубчатый кольиспой ротор с внутрегшими зубцами и зубчатый кольцевой статор с внешними зубшми, в кана ке статора установлена круговая обмотка, а зубдаГ р6т6ра установлены с зазором относительно зубцбй cfafoipa в т оскости, перпендикулярной оси вращения ротора 3. He|f6cfafKaMH H3BecTHoro датчика являются его большие габариты и ограниченнее возмож ,ностм использования, поскольку на вйходе такого датчика после исключения постоянной составляющей формируется однофазный сигнал переменного тока. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и уменьшение габаритов датчика. Поставленная цель достигается тем, что в статор, выполненный из двух сочлененных колец с парами диаметрально расположенных зуб чатых секторов, введены сигнальные обМ|В1гки, установленные на каждом из секторов, секторы одного кольца статора размещены между секторами другого кольца в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора, зубцы сектора одного кольца смещены относительно зубцов соседнего сектора того же кольца на половину зубцового деления, а относительно соседнего сектора другого кольца на четверть зубцового деления, обмотки каждой пары диа метрально расположенных секторов включень согласно, а двух соседних пар секторов одног кольца - встречно: На фиг. 1 представлена схематическая конструкция датчика; на ф|иг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Датчик состоит из ротора 1 с зубцами 2, статора 3, выполненного из двух колец 4 и 5 из магнитомягкого материала с парами диаметрально расположенных зубчатых секторов и 7, 8 и 9. Зубчатьте секторы 6 и 7 одного кольца для обеспечения дифференциальной работы датчика смещены относительно секторов 8 и 9 на половину зубцового деления ро тора. Сигнальные обмотки 10-13, распопожен Hbte на диаметрально противоположных секторах включенц последовательно и согласно, а пары указанных обмоток включены встречно Круговая обмотка 14 возбуждения, общая дл сигнальнь1Х обмоток обоих колец, размещена в канавке статора 3. Клеммы 15 служат для монтажа обмоток и подключения датчика к внещним приборам. Датчик работает следу1рщим образом. Магнитный поток, создаваемый обмоткой I возбуждения, выходит из одного кольцевого сердечника через зубчатые секторы 7-9, через воздуцшый зазор проходит по зубцам 2 рото ра 1, проходит по зубчатый секторам второг - . . - ..1 кольпсвпю ccfVieiHUKa и тпм1:.к:1С1(:я и; опчлеiieiiifOH части коле 4 и 5 статора. Так как сигнальные обмотки , устунрвленные на секторах кольцевого ссрлечннка, расположенных под 180°, включены согласно, то возможные, изменения воздуншот о зазора между зубцами ротора и зубчатыми сектораМи колец 4 и 5 статора не влияют на величину суммарного напряжения, наводимого магнитным потоком в парах указанных катушек. Так как пары обмоток 10--13 включены встречно и установлены на секторах, сдвинутых на половину зубцового деления ротора, то при вращении ротора I, когда зубцы 2 ротора 1 совпада1ют с зубцами секторов 6 и 7, а зубцы статоров 8 и 9 располагаются против впадин . между зубцами 2, на выходе сигнальных обмоток будет макс11мальное напряжение, фаза которого определяется фазой напряжения обмоток 10 и 11. При дал7)Нейшем вращении ротора зубцы 2 совпадают с зубцами секторов 8 и 9, а зубпь секторов 6 и 7 располагаются против впадин между зубцами 2. На выходе будет также максимальное напряжение, но противоположной фазы. При симметричном положении зубцов 2 ротора 1 относительно зубцов секторов 6-9 на выходе появляется остаточное нулевое напряжение. Таким образом на выходе сигнальных обмоток одного зубчатого кольца статора через каждые пол-щага зубчатого ротора чередуются максимальные выходные нkпpяжeния, причем фаза максимальных напряжений через каждые пол-шага меняется на 180°. Аналогично формируются выходные, напряжения на сигнальных обмотках второго зубчатого кольца, который представляет собой второй канал датчика. Для получения синусно-косинусной зависимости выходного напряжения датчика зубца сектора второго кольца статора смещены относительно зубцов соседнего сектора первого кольца на четверть зубцового депенИя ротора, что приводит к сдвигу по фазе огибающей выходного напряжения на сигцальных обмотках второго кольца по отношению к напряжению первого кольца на 90 электрических градусов. Такое конструктивное выполнение датчика позволяет использовать его в качестве синуснокосинусного вращающегося трансформатора с электрической редукцией, в преобразователях дпя поворота вала в код. Датчик по сравнению с известными имеет меньшие габариты, так как осевой размер ротора определяется шириной одного зубчатого сектора статора, а осевой размер статора определяется шириной одной обмотки возбуждения и одного магнитопровода, необходимого для проведения магиигнош irnioKM чсре) номдушиые зазоры межцу зуОчагыми секторами статора.

Экономический .ффскт от использования цатчикз угла поворота определяется его техническими преимущестпамр....

Формула изобретения

Датчик угла поворота ва.па, содержащий зубчатый кольцевой ротор с внутренними зубцами и зубчатый кольцевой статор с внешними зубцами, в канавке статора установлена круговая обмотка, а зубцы ротора установлены с зазором относительно зубцов статора в плоскости, перпевдикулярной оси вращения ротора, отличающийся тем, что, с целью расщирения функциональных вoзмoжнocтej и уменьшения габаритов датчика, в статор, выполненный из двух соединенных колец с парами диаметрально расположенных зубчатых секторов, введены сшнальные обмотки.

установленнь1е на каждом из секторов, секторы одного кольца статора размещенымежду секторами другого колыи в пж)скости, перпендикулярной оси вращения ротора, зубцы сектора одного кольца смещены относительно зубцов соседнего сектора того же кольца, на половину зубцового деления ротора, а,относительно соседнего сектора другого кольца на четверть зубцового деления, обмотки каждой

0 пары диаметрально расположенных секторов включены согласно, а двух соседних пар секторов одного кольца-встречно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5

fO

f2

8

//

0U2.f