Двухотсчетный датчик угла Советский патент 1982 года по МПК G08C9/04 

. (5) ДВУХОТСЧЕТНЫЙ ДАТЧИК УГЛА

Изобретение относится к автоматик и вычислительной технике и может быт использовано в цифровых преобразователях угла. Известны двухотсчетные датчики угла поворота, содержащие кодирующий элемент в виде диска или барабана с кодовыми масками систем грубого и точного отсчетов, выполненными из ферромагнитного материала, неподвижные считывающие элементы магнитного типа, шины опроса и считывания. Известен также двухотсчетный датчик угла поворота, содержащий кодирующий элемент, кодовая маска которого выполнена в виде магнитнЬго экра на с секторными вырезами, а в качест ве элементов считывания кода использованы магнитоупразляемые герметичес кие контакты (герконы) с экранными кольцами и цилиндрическими постоянными магнитами 1. Наличие большого количества постоянных магнитов, отдельных дисков ДЛЯ каждой системы отсчета, сравнительно большие габариты герконов, а также наличие цифрового преобразователя для преобразования кодированного выходного сигнала в пропорциональный электрический сигнал существенно усложняет конструкцию этого датчика, а также увеличивает его вес и габариты. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является двухотсчетный датчик угла, содержащий системы точного и грубого отсчетов, подвижный кодирующий элемент, кодовая маска которого выполнена в виде участков из магнитожесткой пленки, а элементы считывания кода - в виде анизотропной магнитомягкой пленки, нанесенной на неподвижную подложку, над которой размещены шины считывания и опроса. Под действием импульса опроса участки- магнитомягкой пленки, находящиеся вне зоны действия магнитного поля участков кодовой маски кодирующего элемента, перемагничиваясь, наводят на шине считывания импульс ЭДС. Намагниченность тех участков пленки, которые находятся в зоне дей ствия магнитного поля участков кодовой маски, фиксируется в некотором положении, и эти участки не реагирую на импульс опроса, т.е. +не индуктиру ют ЭДС на своих шинах считывания 2 Однако конструкция известного дат чика является .сложной. Считывающий элемент каждого разряда кода (магнитомягкая пленка) имеет большие разме ры (до длины кодовой дорожки), каждый разряд имеет свою шину опроса, а число шин считывания равно числу делений наименьшего разряда кода; Кроме того кодовый выход датчика требует последующего применения цифрового преобразователя для представления углового положения контролируемого вала в виде напряжения или числа импульсов, что усложняет конструкцию известного датчика угла поворота. Цель изобретения - упрощение двухотсчетного датчика угла. Поставленная цель достигается тем что в двухотсчетном датчике угла, содержащем в каналах точного и грубого отсчетов шины считывания и опроса подвижный кодирующий элемент с кодовой маской, выполненной из магнит-ожесткой пленки, и содержащий дорожки точного и грубого отсчетов, неподвижные элементы считывания кода, выполненные из анизотропной магнитомягкой пленки, неподвижные элементы считывания кода выполнены в виде отдельных считывающих элементов, кото рые нанесены на шины опроса, шины опроса обеих каналов отсчетов соединены между собой и выполнены клинообразыми, а шины считывания выполнены в виде электропроводных витков, внутри которых расположены соответствующие шины опроса. На фиг.- 1 изображена схема предлагаемого датчика с частичным разрезом кодирующего элемента, который условно изображен прозрачным и без кодовых масок; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, взаимное расположение шин считывания и опроса, элементов считывания кода и кодирующего элемен та; на фиг. 3 одно из возможных исполнений кодирующего элемента, где кодовые маски систем грубого и точного отсчетов выполнены пятиразрядными; на фиг. 4 - временные зависимости напряженности магнитного поля тока опроса и выходных импульсов. Датчик содержит кодирующий элемент 1, на поверхности которого нанесены кодовые маски с участками из магнитожесткой пленки дорожек грубого отсчета 2 и точного отсчета 3. Неподвижная часть датчика состоит из клинообразных шин Л и 5 опроса, неподвижных элементов 6 и 7- считывания кода, выполненных в виде отдельных считывающих элементов, шин 8 и 9 считывания систем грубого и точного отсчетов соответственно. Шины опроса соединены между собой последовательно и клеммами 10 подключены к-источнику синусоидального тока, выходной сигнал датчика снимается с клемм 11 грубого отсчета и клемм 12 точного отсчета. Оси легкого намагничивания магнитных пленок-пятен (элементов считывания) перпендикулярны осям симметрии клинов, вдоль которых они распределены. Шины и пленки-пятна изолированы друг от друга диэлектрическими слоями. Вся эта многослойная структура напылена на подложку, например, из стекла (условно не показана). Датчик работает следующим образом. Синусоидальный ток опроса равномерно распределяется по поперечному сечению клинообразных шин 5 и А опроса, поэтому плотность тока опроса каждый момент времени максимальна у вершины клина и минимальна у его основания. В результате напряженность Н магнитного поля этого тока на поверхности шины, где расположены элементы 6 и 7 считывания кода, в один и тот же момент времени уменьшается от вершины клина к его основанию. При этом, по мере увеличения тока в шине (возрастающая ветвь положительной полуволны тока опроса) происходит поочередное перемагничивание элементов считывания кода при превышении напряженности Н коэрцитив- i ной силы пленок-пятен. При перемагничивании каждого элемента считывания кода на шину 8 или 9 считывания наводятся импульсы ЭДС (е). Следующая полуволна тока опроса, создающая маг-нитное поле обратного предыдущей полуволны направления, в той же очередности возвращает намагниченность считывающих элементов в исходное

состояние, при этом на шинах b и 9 считывания наводятся импульсы ЭДС обратной полярности. Элементы 6 и 7 считывания кода, которые находятся в данный момент в зоне действия магнитного поля участков кодовых масок 2 и 3 кодирующего элемента 1, под действием поля И не перемагничиваются и не наводят импульса ЭДС на шинах 8 и 9 считывания. Таким образом, число перемагниченных элементов 6 и 7 считывания кода, а значит и число выходных импульсов за один полупериод изменения тока опроса в каждой системе отсчета соответствует определенному положению кодирующего элемента, т.е. величине контролируемого угла d-. Симметричное расположение проводников считывающей шины с обеих сторон шины опроса .исключает возможность наводки в ней ЭДС от поля И.

Таким образом, конструкция предлагаемого двухотсчетного датчика угла поворота значительно упрощена благодаря тому, что элементы считывания кода выполнены в виде пленок-пятен, а шины опроса - клинообразными. Это позволило существенно сократить число шин опроса и считывания (до минимума для каждой системы отсчета). Это достоинство предлагаемого датчика особенно важно, потому что увеличение в нем кодовых дорожек на кодирующем элементе никак не вызывает увеличения числа шин опроса и считывания, что позволит уменьшить вес, габариты и стоимость датчика.

Формула изобретения

Двухотсчетный датчик угла, содержащий в каналах точного и грубого отсчетов шины считывания и опроса, подвижный кодирующий элемент с кодовой маской, выполненной из магнитожесткой пленки, и содержащий дорожки точного и грубого отсчетов, неподвижные элементы считывания кода выполненные из анизотропной магнитомягкой пленки, отличающийс я тем, что, с целью упрощения датчика, неподвижные элементы считывания кода выполнены в виде отдельных считывающих элементов, которые нанесены на шины опроса, шины опроса обоих каналов отсчета соединены меж.ду собой и выполнены клинообразными, а шины считывания выполнены в виде электропроводных витков, внутри которых расположены соответствующие шины опроса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР W +56291, кл. G 08 С 9/0, 1972 (прототип).