Датчик угла поворота

 

Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности датчика для измерения угла поворота путем исключения из его выходного сигнала пространственных гармоник высшего порядка . Датчик содержит дополнительные магниточувствительные элементы 6 и 7, соединенные с основными магниточувствительными элементами 4 и 5 и смещенные по окружности относительно них на угол, равный Ti(E-f 1) п, где I - количество; i 1,2,3... - порядковый номер допатнительных магниточувствительных элементов; п - номер подавляемой пространственной гармоники; Т - величина зубцового деления магнитопровода 2, установленного с возможностью поворота относительно этих магниточувствительных элементов. В результате при враш,ении контролируемого объекта происходит периодическое изменение сопротивления групп магниточувствительных элементов по закону синуса и косинуса , а соответствуюш.ие высшие пространственные гармоники исключаются из результирующего выходного сигнала датчика благодаря угловому смещению между формирующими его основными и дополнительными магниточувствительными элементами . 2 ил. (О (Л СО to СП ГС СО 05

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (gg 4 G 01 В ?/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ у / и

&34

/ !ф 7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4036896/25-28 (22) 14.03.86 (46) 23.07.87. Бюл. № 27 (71) Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (72) В. В. Грайворонский, И. П. Дешко, К. В. Молчанов, В. А. Мордвинов и Н. В. Петропольский (53) 621.317.39:531.71 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 773426, кл. G 01 В 7/30, 1979. (54) ДАТЧИК УГЛА ПОВОРОТА (57) Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности датчика для измерения угла поворота путем исключения из его выходного сигнала пространственных гармоник высшего порядка. Датчик содержит дополнительные магниточувствительные элементы 6 и 7, соединенные с основными магниточувстви. SU„„1325296 А 1 тельными элементами 4 и 5 и смещенные по окружности относительно них на угол, равный Ti (f+ 1) п, где K — количество;

i = 1,2,3... — порядковый номер дополнительных магниточувствительных элементов; п — номер подавляемой пространственной гармоники; Т вЂ” величина зубцового деления магнитопровода 2, установленного с возможностью поворота относительно этих магниточувствительных элементов. В результате при вращении контролируемого объекта происходит периодическое изменение сопротивления групп магниточувствительных элементов по закону синуса и косинуса, а соответствующие высшие пространственные гармоники исключаются из результирующего выходного сигнал а датчика благодаря угловому смещению между формирующими его основными и дополнительными магниточувствительными элементами. 2 ил.

1325296

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угловых перемещени и вращающихся объектов.

Целью изобретения является повышение точности измерения путем исключения из выходного сигнала датчика пространственных гармоник высшего порядка.

На фиг. 1 представлен датчик угла поворота, общий вид; на фиг. 2 — - вид А на фи г. 1 (расположение ма гниточувствительных элементов (МЧЭ) по окружности магнитопровода датчика).

Датчик угля поворота содержит два кольцевых магнитопровода 1 и 2, установленных соосно и разделенных зазором. Магнитопроводы 1 и 2 имеют П-образную форму в своем поперечном сечении и установлены торцами один к другому. На наружном торце магнитопровода 1 установлен кольцевой постоянный магнит 3. Внутренний торец магнитопровода 1 выполнен зубчатым с постоянным шагом Т. На внутреннем торце магнитопровода 2, сопряженным с внутренним торцом магнитопровода 1, размещены пары смещенных один относительно другого на четверть зубного деления МЧЭ

4 и 5, распределенных по окружности магнитопровода 2 или равномерно, или с изменяющимся шагом.

Последовательно с МЧЭ в каждой из групп включены дополнительные МЧЭ 6 и 7, смещенные по окружности относительно 30

МЧЭ 4 и 5 на угол, равный = -- » где

< f <) и

E -- количество, i = 1, 2, 3... — порядковый номер дополнительных МЧЭ, например магниторезисторов, Т вЂ” — зубцовый шаг первого магнитопровода I, п — номер подавляемой пространственной гармоники.

Каждая группа смещенных на 1/4 Т МЧЭ состоит из оди накового количества основных МЧЭ 4 и 5, а также дополнительных

МЧЭ 6 и 7. Таким образом, общее сопротив- 40 ление каждой группы МЧЭ складывается из суммарных сопротивлений входящих в них основных и дополнительных МЧЭ.

Датчик угла поворота работает следующим образом.

Магнитопровод присоединяется, например, к объекту контроля, а магнитопровод 2 закрепляется неподвижно или на другом объекте, относительно которого измеряется перемещение первого объекта.

Магнитное поле в датчике создается постоянным магнитом 3. Величина магнитной индукции в зазоре между магнитопроводами

1 и 2 должна обеспечивать работу магниточувствительных элементов 4 и 5 на линейном участке их характеристики. Период изменения индукции для каждого из маг- 55 ниторезисторов при взаимном перемещении магнитопроводов 1 и 2 равен зубцовому шагу Т.

Поскольку внутренний торец магнитопровода 1 выполнен зубчатым, то закон изменения магнитной индукции в зазоре между магнитопроводами 1 и 2 содержит помимо основной гармоники с периодом, равным шагу Т, кратные ей высшие пространственные гармоники.

Если принять, что магниторезисторы осуществляют линейное преобразование магнитной индукции в изменение сопротивления, то в законе изменения этого сопротивления присутствуют постоянная составляющая, основная гармоника и кратные ей высшие гармоники.

Суммарное сопротивление г каждого основного МЧЭ 4 и 5 и подключенных к ним дополнительных МЧЭ 6 и 7 может быть описано в виде с

rd ) (4 ) + » r„() (1) и с г 7() = "< () + l"»i. (<), (2)

l=-1 где с — контролируемый угол поворота.

Г!оскольку сопротивление магниторезисторов прямо пропорционально магнитной индукции, а в ненасыщенном зубчатом зазоре магнитная индукция прямо пропорциональна удельной магнитной проводимости, то коэффициент нелинейных искажений выходного сигнала зависит от амплитуды рабочей и высших пространственных гармоник удельной магнитной прово,имости.

Для исключения пространственных гармоник высшего порядка из выходного сигнала датчика необходимо обеспечить уничтожение соответствующих составляющих в суммарном сопротивлении (1) и (2) основных и дополнительных МЧЭ, что достигается надлежащим выбором углового смещения T по окружности между каждым основным и подключенным к нему последовательно дополнительным МЧЭ. В результате соответствующие составляющие высших пространственных гармоник в выходных сигналах основных и дополнительных

МЧЭ образуют замкнутую систему от 0 до

23рад, что обеспечивает их исключение из результирующего выходного сигнала датчика, благодаря чему повышается точность измерения угла поворота.

Формула изобретения

Датчик угла поворота, содержащий vcтановленные соосно торцами 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 окружности с шагом Т зубцы, пары смещенных.

1325296

Составитель С. Скрыпник

Редактор А. Ворович Техред И. Верее Корректор А. Зимокосов

Заказ 3039 35 Тираж 676 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! )3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 один относительно другого на четверть зубцового деления магниточувствительных элементов, соединенных электрически в две группы и размещенных на внутреннем торце второго м агнитопровода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности пу5 тем исключения из выходного сигнала пространственных гармоник высшего порядка, он снабжен дополнительными магниточувствительными элементами, включенными последовательно с магниточувствительными элементами в каждой из групп и смещенными по окружности относительно них на угол, равный Ti((1+1) п, где (— количество, а i=1,2,3,...-порядковый номер дополнительных магниточувствительных элементов, n — номер подавляемой пространственной гармоники.