Датчик частоты вращения и углов поворота Советский патент 1980 года по МПК G01P3/48 

(54) ДАТЧИК ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ И УГЛОВ ПОВОРОТА

I

Изобретение относится к технике приборостроения и может быть использовано в системах регулирования скорости вращения приводов.

Известны датчики угловой скорости 11), содержащие зубчатое колесо и два замкнутых магнитных сердечника, на которых размещены измерительные обмотки, одни концы которых соединены вместе, а другие присоединены к противоположным фазам генератора возбуждения сигналов.

Известен также датчик угловой скорости 2 содержащий зубчатое колесо и Е-образный сердечник, наружные стержни которого охвачены сигнальными обмотками, а центральный стержень представляет собой постоянный магнит.

Недостатками указанных датчиков являются сложность конструкции и низкая разрешающая способность.

Наиболее бли-жим по технической сущности к изобретению является датчик скорости и углов поворота 13, содержащий зубчатый ротор, который имеет iro краям два ряда зубцов, смещенных upyi относительно друга на половину

щага зубца и отделенных от средней ненарезанной части ротора двумя кольцевыми пазами, и Ш-образный дифференциальный трансформатор, на стержнях которого расположены обмотка возбуждения и сигнальные обмотки.

Недостатками указанного датчика являются сложность изготовления ротора дагшка и невысокая разрещающая способность.

Цель изобретения - упрощение конструкции и увеличение разрещающей способности дагшка.

Это достигается тем, что в известном датчике, содержащем зубчатый ротор из ферромагнитного материала и Ш-образный статор с обмоткой возбуждения и измерительными обмотками, статор выполнен из набора ферромагнит5ных пластин П-образной формы, смещенных друг относительно друга в аксиальном направлении, а пшрина зубца ротора кратна толщине П-образных пластин.

На фиг, I схематически изображен общий

0 вид предлагаемого датчика; на фиг. 2 - то же, вид слева; на фиг. 3 - то же, вид сверху.

Датчик частот 1 вращения и углов поворота содержит ротор 1, на цилиндрической поверхности которого имеются прямые, аксиальные пазы 2 и зубцы 3, а также дифферешшальный трансформатор, выполненный из отдельных П-образных ферромагнитных пластин 4 в виде Ш-образного пакета, где каждая последующая пластина смещена относительно предыдущей в аксиальном направлении- На наружных стержнях 5 и 6 дифференщ1ального трансформатора расположены последовательно и встречно включенные катушки 7 и8. На среднем стержне 9 размещена катушка возбуждения 10. Средний стержень 9 может быть заменен постоянным магнитом. Магнитопровод дифференциального трансфор матора составлен из определенного гасла элементарных ферромагнитных пластин 4,и магнитного потока в каждой пластине меняется в зависимости от ее положения относительно ротора. При вращении ротора число пластин, магнитный поток которых замыкается по зубцу 3, становится на однгу больше поочередно то в стержне 5, то в стержне б, вследствие чего в магнитопроводе дифферещиального тран форматора возгшкает пульсация магнитного потока с частотой, пропорциональной произведению числа элементарных пар пластин дифферен циального трансформатора на число зубцов ротора. Меняя расстояние между пластинами дифференциального трансформатора, можно изготовить целую серию датчиков с разным числом импульсов за один оборот ротора, используя один и тот же ротор. Кроме того, устанавли. вая дифференциальные трансформаторы с различным числом пластин, можно получать с одного датчика необходимое число выходов с различными частотами. Замена ротора датчика со сложным профилем обработки цилинрической поверхности ротора (два ряда зубцов, смещенных один относительно другого на половину ззбцов щага, и две кольцевые канавки) на ротор с гладкой цилиндрической поверхностью и прямыми паза ми позволяет не менее, чем в 2 раза снизить трудоемкость изготовления датчика. Максимальное число зубцов существующего датчика ограничивается механической прочность зубца и возможностью его изготовления на ме таллообрабат;ывающих станках или требует специальных методов обработки, увеличивающих трудоемкость изготовления датчика. Число импульсов предлагаемого датчика равно произведению числа зубцов на число зле ментарных пластин и не ограничивается ни их способами изготовления, ни механической проч ностью, так как пакет дифференциального тран форматора выполнен из тонких пластин и закреплен между Жесткими стенками корпуса дифференциального трансформатора. Для подтверждения преимущества предлагаого датчика проведен расчет его разрешащей способности по сравнению с прототипом. Датчик скорости {3. jfio усвиям механической прочности изготовления бцов ротора на фрезерном станке минималья ширина зубца будет составлять около 1 мм. убдовый щаг т из условия полу ния сигнаа синусоидальной формы пpи-б (o,), где b - ширина зубца, равен 0;Г5-о;Э5 2,8ААлл. Датчик скорости с диаметром ротора, равым 100 мм, будет иметь разрешающую спообность (импульсы на один оборот); It-p . 5,14 -fOO -С 2,8 Предлагаемый датчик корости. Толщина пластины дифферениального трансформатора может быть взята ,15 мм (см. ГОСТ 802-58). Зубцовый щаг равен: Ъ О,-15 2Г 0,55-0,35 Разрешающая способность датчика с диаметом ротора, равным 100 мм, будет равна (импульсы на один оборот): ШЗ. 5,- 4-too 5йТ °Как видно из примера, увеличение разрешающей способности предлагаемого датчика по сравнению с существующими будет в 5-10 раз. Формула изобретения Датчик частоты вращения и углов поворота, содержащий зубчатый ферромагнитный ротор и Ш-образный статор с обмоткой возбуждения и измерительными обмотками, о т л ичающийся тем, что, с целью увеличения разрещающей способности, статор выполнен из набора П-образных ферромагнитных пластин, смещенных друг относительно друга в аксиальном направлении, а щирина зубца ферромагнитного ротора кратна толщине П-образных пластин. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3855525, кл. 324-340, 1977. 2.Патент Великобритании № 1462844, кл. G 1 N, 26.01.77. 3.Авторское свидетельство СССР № 184180, кл. G 01 Р 3/48, 1966 (прототип).