Датчик угла поворота

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения угловых перемещений вращающихся объектов за счет исключения из выходного сигнала датчика угла поворота пространственных , гармоник высшего порядка. Датчик угла поворота содержит два кольцевых магнитопровода 1 и 2, установленных соосно с зазором между собой. Магнитопроводы 1 и 2 имеют П-образнуто форму поперечного сечения и размещены торцами один к другому. На наружном торце первого магнитопро- . i вода 1 установлен кольцевой постоянный магнит 3. Внутренний торец (Л магнитопровода выполнен зубчатым с постоянным зубцовьш делением. Ка ISD 05 00 со 4 сд

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ .

РЕСПУБЛИН (51)4 С 01 В 7/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° »й»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3888703/25-28 (22) 22.04.85 (46) 07.11.86. Бюл. - 41 (71) Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (72) И.П.Дешко, А.В.Корицкий, К.В.Молчанов, В.А.Мордвинов и Н.В.Петропольский (53) 621.317,39:531.71(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 458009, кл. G 08 С 9/04, 1974.

Авторское свидетельство СССР

Ф 773426, кл. G 01 В 7/30, 1979.

Вольдок А.И., Солдатенкова Н,А, К расчету магнитного йоля в воздушном зазоре электрических машин с помощью гармонических проводимостей, Труды ЛПИ, Электромашиностроение, — Л.: Энергия, 1968, с, 301.

„.SU» 1268945 А1 (54) ДАТЧИК УГЛА ПОВОРОТА (57) Изобретение относится к изме- рительной технике и позволяет повысить точность измерения угловых перемещений вращающихся объектов за счет исключения из выходного сигнала датчика угла поворота пространственных. гармоник высшего порядка. Датчик угла поворота содержит два кольцевых магнитопровода 1 и 2, установленных соосно с зазором между собой.

Магнитопроводы 1 и 2 имеют П-образную форму поперечного сечения и размещены торцами один к другому. На наружном торце первого магнитопровода 1 установлен кольцевой постоянный магнит 3. Внутренний торец магнитопровода выполнен зубчатым с постоянным зубцовым делением. На

12б8945 где К—

В о внутреннем торце второго магнитопровода 2 размещены пары магниточунствительных элементон, смещенные один относительно другого на четверть зубцового деления и соединенные электрически последовательно н две группы. Пары элементов размещены по окружности неравномерно так, что

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использонано для измерения угловых перемещений вращающихся объектов.

Цель изобретения — повышение точности измерений путем исключения из выходного сигнала пространственных гармоник высшего порядка.

Иа фиг. 1 представлен датчик, общий нид; на фиг. 2 — разрез А-А на 10 фиг. 1 на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. !.

Датчик угла поворота содержит два кольцевых магнитопронода 1 и 2, установленных соосно и разделенных 15 зазором. Магнитопроноды 1 и 2 имеют

П-образную форму поперечного сечения и установлены торцами один к другому.

На наружном торце магнитопровода 1 установлен кольцевой постоянный маг- 20 нит 3, Внутренний торец магнитопровода 1 выполнен зубчатым с постоянным зубцоным делением Т. На внутреннем торце магнитопровода 2, сопряженным с внутренним торцом магнито†25 провода 1, размещены пары магниточунстнительных элементов 4 и 5, сме, щенных один относительно другого на четверть зубцоного деления. Магниточувстнительные элементы 4 соеди- 30 иены последовательно электрически в первую группу элементов, магниточувствительные элементы 5 аналогично соединены но вторую группу элементов. Пары элементов 4 и 5 размещены по окружности неравномерно таким образом, что разность шагов между соседними парами постоянна и равна

Т/2лп, где n — номер подавляемой пространственной гармоники. В качестве магниточувствительных элементов могут быть использонаны, например, магниторезисторы. разность шаган между соседними парами представляет постоянную величину, Это ведет к уничтожению сооТ нетстнующей пространственной гармонической составляющей н выходном сигнале, снижению коэффициента нелинейных искажений и повышению точности измерений. 3 ил.

Датчик работает следующим образом.

Магнитопронод 1 присоединяется, например, к объекту контроля (не лов казан), а магнитопронод 2 закрепляется неподвижно (или на другом объекте, отно<-ительно которого измеряется перемещение первого объекта).

Магнитное поле н датчике создается постоянным магнитом 3. Величина магнитной индукции н зазоре между магнитопронодами 1 и 2 должна обеспечивать работу магниточунствительных элементов — магниторезисторов

4 и 5 на линейном участке их характеристики.. Период изменения индукции для каждого из магниторезисторов при взаимном перемещении магнитопроводов и 2 равен зубцовому делению Т.

Поскольку внутренний .торец магнитопровода 1 выполнен зубчатым, то закон изменения магнитной индукции н зазоре между магнитопроводами

1 и 2 содержит помимо основной гармоники с периодом Т кратные ей высшие пространственные гармоники и может быть описан математически (3) в виде ряда:

7 2,

В(>)=В, + < В соя(К --

K.= 1 номер гармонической составляющей;. амплитуда постоянной составляющей магнитной индукции;. амплитуда гармоник магнитной индукции; угол поворота одного магнитопровода относительно другого; начальная фаза k-ой гармоники, зависящая от положения оси отсчета угла с, 1268945

10 (2) Если принять, что магниторезисторы осуществляют линейное преобразование магнитной индукции в изменение сопротивления и учесть, что магниторезисторы 4 и 5 смещены на четверть зубцового деления, то, обозначив разность шагов между соседними парами магниторезисторов через сТ, где с — действительное число, можно показать, что зависимость сопротивления групп магниторезисторов

4 и 5 от угла поворота имеет вид:

2 Кс

sin — —-R (Ф)= —.,— R + Кк — — —.—.— — — cos

Т к= sinHKc

2л 2 Л Кс (К --О(+7rKc — — — — )

Т Т

2 У Кс

Со sin — —,——

21т. с— Т

R (И) = -- R +,i R — —,— — — — cos

Т к< " sin7Kc

2Л 2 л Кс (К -с, +7ГКс+ — — -- +К вЂ” ) (3)

Т Т 2

Очевидно, что при c=T/2Лп, где

n — - номер подавляемой пространственной гармоники, сомножитель

2 Л Кс

sin — „-—

Т вЂ” — в выражениях (2 и 3)

sinËÊñ обращается в нуль, что равносильно уничтожению в выходном сигнале датчика соответствующей пространственной гармоники (к n).

Таким образом, участие в формировании выходных сигналов датчика двух групп магниточувствительных элементов, расположение элементов со смещением на четверть эубцового деления, размещение элементов в.

40 каждой . рупие неравномерно по окружности с постоянной разностью шагов между соседними элементами и электрически последовательное соединение элементов в группах позволяет исключить из выходного сигнала групп магниточунствительных элементов высшие пространственные гармоники, за счет этого снизить коэффициент нелинейных искажений выходного сигнала датчика, что повышает точность измерений, Формула изобретения

Датчик угла поворота, содержащий установленные соосно торцам один к другому с возможностью относительного вращения первый и второй кольцевые магнитопроводы П-образного сечения, постоянный магнит кольцевой формы, установленный на наружном торце первого магнитопровода, на внутреннем торце которого выполнены равномерно расположенные по его oicружности зубцы, пары смещенных один относительно другого на четверть зубцового деления магниточувствительных элементов, соединенных электрически последовательно в две группы и размещенных на внутреннем торце второго магнитопровода, о т,л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения точности путем исключения иэ выходного сигнала пространственных гармоник высшего порядка, пары магниточувствительных элементов расположены по окружности неравномерно с постоянной разностью между шагами, равной Т/оп, где Т вЂ” величина зубцового деления, n — - номер подавляемой пространственной гармоники.

1268945

A-л

Составитель Л.Гуськов

Техред П. Олейник 1 орректоР В Синицкая

Редактор Г.Гербер

Заказ 6023/42 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