Датчик угла поворота вала

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для преобразования угла поворота вала в электрический сигнал в различных устройствах автоматики и вычислительной техники. Целью изобретения является повьппение точиости измерения угла поворота вала путем повышения точности формирования гармонических выходных сигналов датчика в функции угла поворота вала, благодаря выполнению магниторезисторов таким образом, чтобы их сопротивление изменялось по гармонической функции от угла поворота. Датчик угла поворота содержит два кольцевых магнитопровода , на одном из которых закреплен кольцевой постоянньй магнит и выполнены зубцы. На торце второго магнитопровода напротив зубцов размещена магнитомягкая подложка с группами магниторезисторов. Каждый магниторезистор выполнен в виде зигзага с равномерным шагом и огибающей в виде полуволны синусоиды. Длина каждого магниторезистора равна 1/2 зубцового деления. В каждой группе магниторезисторы соединены между собой последовательно, распределены равномерно по окружности и смещены отноSS сительно магниторезисторов соседней (Л группы на 1/4 зубцового деления.Это позволяет формировать вьгходные сигналы датчика в виде гармонически . изменяющихся сопротивлений групп магниторезисторов при относительном перемещении зубцов одного магнитопровода относительно магниторезисторов , размещенных на другом магнитопроводе . 3 ил.

СООЗ СООЕТСНИХ

РЕСПУБЛИН (1% 01) iso < G 01 В 7 30.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДФУСТВЕЯ Ъ1Й НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н AST0PCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3879855/25-28 (22) 04.04.85 (46) 15.10.86. Бюл. У 38 (72) И.В.Блинов, В.Б.Братцев, Н.Н.Логинова и В.Д.Ходжаев (53) 621.317.39:531.71(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 773426, кл. G 01 В 7/30, 1979. (54) ДАТЧИК УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для преобразования угла поворота вала в электрический сигнал в различных устройствах автоматики и вычислительной техники. Цепью изобретения является повышение точности измерения угла поворота вала путем по" вышения точности формирования гармонических выходных сигналов датчика в функции угла поворота вала, благодаря выполнению магниторезисторов таким образом, чтобы их сопротивление изменялось по гармонической функции от угла поворота. Датчик угла поворота содержит два кольцевых магнитопровода, на одном из которых закреплен кольцевой постоянный магнит и выполнены зубцы. На торце второго магнитопровода напротив зубцов размещена магнитомягкая подложка с группами магниторезисторов. Каждый магниторезистор выполнен в виде зигзага с равномерным шагом и огибающей в виде полуволны синусоиды; Длина каждого магниторезистора равна 1/2 зубцового деления. В каждой группе магниторезисторы соединены между собой последовательно, распределены равномерно по окружности и смещены относительно магниторезисторов соседней группы на 1/4 зубцового деления.Это позволяет формировать выходные сигналы датчика в виде гармонически . изменяющихся сопротивлений групп магниторезисторов при относительном перемещении зубцов одного магнитопровода относительно магннторезисторов, размещенных на другом магнитопроводе. 3 ил.

12

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных устройствах автома тики и вычислительной техники и для преобразования угла поворота вала в электрический сигнал.

Цель изобретения — повышение точности измерения угла поворота вала путем повышения точности формирова.ния синусоидальной характеристики. преобразования в функции угла.

На фиг. 1 показано конструктив" ное выполнение датчика, разрез; на фиг. 2 - схематическое выполнение магнитореэистора; на фиг. 3 — участки групп магнитореэисторов и зубцов магнитонровода в развертке.

Датчик угла поворота вала содержит два кольцевых магнитопровода 1 и 2, установленных соосно и разделенных воздушным зазором. На торцовой поверхности магнитопровода 1, обращенной в сторону зазора, закреплен кольцевой постоянный магнит 3 и выполнены зубцы 4, равномерно распределенные по окружности той же торцовой поверхности. На торцовой поверхности магнитопровода 2 напратив зубцов 4 первого магнитопровода закреплена магнитомягкая подложка с размещенными на ней магниторезисторами 5, объединенными в группы, смещенными одна относительно другой на 1/4 зубцового деления первого магнитопровода. Например, таких групп может быть четыре (фиг. За, Р, f u т,), благодаря чему на выходах датчика (зажимах в-в, с/с, d-d и с-с )

I I I 1 формируются четыре выходных сигнала, сдвинутых по фазе на 90 эл. град.

Длина каждого магниторезистора равна половине зубцового деления, равного

360/,где р — число зубцов первого магнитопровода. 1, а по форме магниторезистор прецставляет собой зигзаг

6 с равномерным шагом, величина которого значительно меньше зубцового деления, и огибающей 7 — в виде полуволны синусоиды. Таким образом, каждый магниторезистор 5 имеет наибольшую высоту в центральной части и наименьшую — по концам при плавном изменении высоты зигзага по полуволне синусоиды.

Датчик работает следующим образом.

При относительном перемещении магнитопроводов l и 2 изменяется вэаПериод 1 изменения суммарнауо сопротивления каждой группы магнито-

360 резисторов р

Суммарное сопротивление каждой группы магниторезисторов, изменяющееся при повороте вала, можно пред4О ставить следующими выражениями:

= Rî(1 + K sin pod);

R (1+ K 0s pg)1

К1 = RD(1- K"sin p к);

К = К„(1 — К" cos р к ); где К вЂ” среднее значение сопротивления каждой группы в магнитном- поле;

К вЂ коэффициент модуляции сопротивлений при изменении магнитного поля; р — число зубцов магнитопровода 1,"

0 — угол поворота вала.

Для исключения постоянных составляющих В суммарных сопротивлениях групп магниторезисторов возможно использование мостовых схем измерения.

63997 2 имное расположение зубцов 4 магнитопровода 1 (фиг. 3) и групп магниторезисторов 5 (фиг. Зц, 3,8,,e ) . В результате изменяется длина участков

5 магнитореэисторов, перекрываемая зубцами магнитопровода, т.е. изменяется напряженность магнитного поля в зоне их размещения, что приводит к изменению сопротивления магниторезисторов.

Благодаря выполнению каждого магниторезистора в виде зигзагообразной линии, огибающая которой является полуволиой синусоиды, изменение его сопротивления при взаимном перемещении магнитопроводов 1 и 2 представляет собой синусоидальную зависимость от угла 6 поворота вала.

Объединение магнитореэисторов в груп 0 пы, в которых магннторезисторы равномерно расположены по окружности, соединены последовательно и смещены относительно магниторезисторов соседней группы на 1/4 зубцового деления,, причем длина магнитореэистора равна

1/2 зубцового деления, обеспечивает при взаимном перемещении магнитопроводов 1, 2 изменение суммарных сопротивлений групп магниторезисторов по

ЗО закону синуса (косинуса) угла поворота вала.

1263

При эапитывании мостовой схемы с группами магниторезисторов R(, Ry напряжением вида Е = Е ° cos а t, а мостовой схемы с группами R,,К4 напряжением вида Е = E sin g t,âûõîäные напряжения мостовых схем имеют вид

Vz = Ч cosset ° sin р ж

Upped g = V 8ingt,cos pg

При последующем суммировании этих напряжений напряжение на выходе сумматора будет иметь вид

V8tla Ч выл s + Чвь! я

cosset х сов peL = Ч Б1п(Q t + рм) .

Таким образом, фаза выходного напряжения пропорциональна углу поворота вала, что позволяет построить на основе такого датчика преобразова- тель типа угол - код", который мо- 25 жет быть использован в различных устройствах автоматики и вычислительной техники.

997 4

Формула из обре те ния

Датчик .угла поворота вала, содержащий два кольцевых магнитопровода; установленных соосно и разделенных зазором, один из которых выполнен с равномерно распределенными по. окружности его торцовой поверхности зубцами, обращенными в сторону зазора, и закрепленным на той же поверхности кольцевым постоянным магнитом, а второй выполнен с магнитомягкой подложкой, закрепленной на его торцовой поверхности напротив зубцов первого магнитопровода, и размещенные на подложке группы из последовательно соединенных и равномерно распределенных по окружности датчика магниторезисторов, которые смещекы одна относительно другой на

1/4 зубцового деления первого магнитопровода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения угла поворота, каждый магниторезистор выполнен зигзагообразным с равномерным шагом и огибающей в виде полуволны синусоиды и имеет длину, равную половике зубцового деления. фиг.2

1263997

Составитель С.Скрыпник

Редактор М.Товтнн Текред В.Кадар Корректор Е.Рошко

Заказ 5549/40 Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4