Датчик угла поворота

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскнк

Социалистические

Республик

Зависимое от авт, свидетельства №

Заявлено 10.ill. 1969 (№ 1309041/18-24) Кл. 745, 8/04 с присоединением заявки ¹

Приоритет

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

МПК G 08с 9/04

УДК 531.15.083.8 (088.8) Опубликовано 21 Vill 1970. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 9.XI.1970

Авторы изобретения

Заявитель

Донецкий науч ин

ДАТЧИК УГЛА ПОВОРОТА

Изобретение относится к области автоматического и полуавтоматического контроля и управления машинами и механизмами.

Известен датчик угла поворота, содержащий постоянные магниты, герметизированные магнитоуправляемые контакты, вращающийся между ними экранирующий диск с радиальным вырезом и делитель напряжения.

Описываемый датчик отличается от известных тем, что в нем для повышения точности вокруг каждого магнитоуправляемого контакта равномерно по его длине установлены кольца из магнитомягкого материала, замыкающиеся между собой в единую экранирующую систему при помощи экранирующего диска, радиальный вырез которого имеет угол, превышающий примерно в полтора раза угловое расстояние между двумя соседними магнитоуправляемыми контактами, одни из выводов которых подсоединены к узловым точкам делителя напряжения через резисторы с одинаковой величиной сопротивлений, а другие выводы соединены вместе и образуют с одной из крайних точек делителя выход датчика.

На фиг. 1 изображен датчик в разрезе, общий вид; на фиг. 2-- взаимное расположение магнитоуправляемых контактов и экранных колец; на фиг. 3 — электрическая схема датчика; на фиг. 4 — его статическая характеристика.

Описываемый датчик угла поворота состоит пз диска 1, выполненного нз немагнитного материала и предназначенного для установки в нем магнитоуправляемых контактов и экранных колец; магнитоуправляемых контактов 2, помещенных совместно с экранными кольцами > в радиальные отверстия диска 1, выполненные на одинаковых угловых расстояниях друг от друга; постоянных магнитов 4, имеющих цилиндрическую форму и расположенных в немагнитном диске б; экранирующего диска б, жестко закрепленного на валу 7 датчика.

Магниты 4, намагниченные вдоль продоль15 ной оси, имеют геометрические размеры, соизмеримые с размерами магннтоуправляемых контактов 2, и располо>кены так, что каждый отдельный магнит 4 находится против соответствующего магнитоуправляемого контакта

20 2 с противоположной стороны экранирующего диска б. Экранирующнй диск выполнен из магнитомягкого материала с радиальным вырезом в виде сектора, угловой размер которого равен полуторакратному угловому расстоянию между двумя соседннмн магнитоунравляемыми контактами 2. Для преобразования угла поворота вала в электрический сигнал служит резисторныи делитель напряжения (см. фиг. 3), в котором Р - — R <

Магнитоуправляемые контакты 2 и постоянные магниты 4 расположены равномерно по

279372 окружности диска 1 (см. фиг. 1) так, что угловое расстояние между кими составляет 90 ".

Для описания взаимодействия основных элементов датчика выберем правое направление вращения его вала 7. В исходном поло>кении левый срез радиального выреза экранирующего диска б расположен против четвертого магнитоуправляемого контакта 2 так, что последний разомкнут. Б замкнутом состоянии находится лишь 1-й контакт 2, через который будет сниматься напря>кение первой ступени выходной характеристики датчика (см. фиг. 4). у пит

° Rt. 1+ 2 + 4+ Rg

При последующем повороте вала 7 датчика на угол

Контакт 2 замкнется. Йапря>кение на выходе делителя возрастет в полтора раза. При дальнейшем повороте вала 7 на 45 и подходе левого среза к первому магнитоу.правляемому контакту 2 экранирующий диск б образует с соответствующими экранными кольцами 8 единую экранирующую систему, замыкая отдельные кольца 8 в частично замкнутую оболочку цилиндрической формы. Линии магнитной индукции внешнего поля, стремясь пройти по пути с наименьшим магнитным сопроти»лением, концентрируются внутри стенок экранирующей оболочки так, что поле внутри нее резко ослабляется. При этом 1-й магнитоуправляемый контакт 2 разомкнется. В замкнутом состоянии останется лишь 2-й контакт 2.

Выходное напряжение делителя увеличится до величины падения напряжения на резисторах Rt и R делителя на,ряжения (см. фиг. 3).

При дальнейшем повороте вала 7 датчика будут замыкаться последовательно второй и третий, третий, третий н четвертый, четвертый магнитоуправляемые контакты 2 и соответственно каждый раз через одинаковое угловое перемещение на одинаковую величину будет возрастать выходное напря>кение, снимаемое с резисторного делителя.

Вследствие высокой точности срабатывания

ыагнитоуправляемых контактов 2 и определенного подбора сопротивлений делителя напряжения нелинейность выходной характеристики датчика (см. фиг. 4) и ее гистерезис будут минимальными, В данном случае под нелинейностью следует понимать величину отклонения фактических средних точек ступеней выходной характеристики датчика от пря5

65 мой, проведенной через средние точки ступеней его идеальной характеристики.

Таким образом, как было отмечено выше, установка вокруг каждого,магнитоу правляемого контакта 2 равномерно по его длине и на одинаковом расстоянии друг от друга экранных колец 8, выполненных из магнитомягкого материала, обеспечивает почти полное экранирование магнитного потока, проходящего через магнитоуправляемый контакт 2 при подходе к его продольной оси радиального среза экранирующего диска б. Такой эффект экранирования достигается за счет образования экранными кольцами 8 и экранирующим диском б практически единой экранирующей системы. Это обеспечивается очень малыми зазорами между экранными кольцами 8 и экранирующим диском б и значительной для шунтирующего потока площадью их соприкосновения. Следует отметить, что зазоры между закрытыми кольцами 8 и экранирующим диском б могут быть равными нулю.

Крутизна изменения напряженности в месте установки магнитоуправляемого контакта 2 возрастет в несколько раз по сравнению со случаем, когда экранные кольца 8 отсутствуют. Высокую крутизну изменения магнитного потока при экранировании (разэкранировании) магнитоуправляемого контакта 2 обеспечивают принятые габариты постоянных магнитов 4, а также индивидуальное их расположение возле каждого магнитоуправляемого контакта 2.

Применение в датчике экранирующего диска б с радиальным вырезом, угол которого в 1,5 раза превышает угловое расстояние между соседними магнитоуправляемыми контактами 2, позволяет использовать для контроля угловых перемещений как включение, так и отключение контактов и получить зависимость разрешающей способности датчика от количества магнитоуправляемых контактов 2 в датчике по формуле: P= —, где P—

2N разрешающая способность; Л вЂ” количество магнитоуправляемых контактов 2; а — величина угла, в пределах которого расположены магнитоуправляемые контакты.

Получаемый закон срабатывания магнитоуправляемых контактов 2 и способ подключения их к узловым точкам делителя напряжения обеспечивают простое преобразование угла поворота датчика в непрерывный и пропорциональный электрический сигнал.

Это позволяет использовать для питания любой род тока, получать любое выходное сопротивление датчика, любую потребляемую мощность, расположить делитель напряжения непосредственно на датчике и тем самым обеспечить минимальное количество подводимых к нему электрических цепей. Использование резисторного делителя обеспечивает возможность искробезопасного исполнения датчика. Отсутствие открытых электрических контактов, возможность заливки их компаун279372

Фаг. 3

Рык

Составитель A. Иванова

Редактор Б. С. Нанкина Техред А. А. Камышникова Корректор T. А. Джаманкулова

Заказ 3197/3 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий пои Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 ом обеспечивают надежную работу датчика условиях большой влажности H запылен;ости.

Предмет изобретения

Датчик угла поворота, содержащий потоянные магниты, герметизированные кмагниоуправляемые контакты, вращающийся межу ними экранирующий диск с радиальным

ырезом и делитель напряжения, отлича о 4ийся тем, что, с целью повышения точности, округ каждого маги итоуправляемого конакта равномерно по его длине установлены кольца из магнитомягкого материала, замыкающиеся между собой в единую экранирующую систему при помощи экранирующего диска, радиальный секторный вырез которого имеет угол, превышаюший примерно в полтора раза угловое расстояние между двумя соседними магнитоуправляемыми контактами, одни из выводов которых подсоединены к узловым точкам делителя напряжения через резисторы с равной величиной сопротивлений, а другие выводы соединены вместе и образуют с одной из крайних точек делителя выход датчика.