Датчик угла поворота вала

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель - повьппение точности измерения угла поворота вала при одновременном уменьшении габаритов и массы датчика за счет соответствующего выполнения и взаимного расположения магниторезисторов 5, выполняющих функции чувствительного элемента датчика. Магниторезисторы 5 размещены на магнитомягких подложках одного из установленных с возможностью углового перемещения магнитопроводов датчика, на обращенной к ним торцовой поверхности второго магнитопровода выполнены зубцы 4. Каждый магниторезистор выполнен в виде зигзагообразной линии, имеющей постоянную высоту и изменяющийся по синусоидальному закону шаг, величина которого имеет наименьшее значение в середине зигзага и наибольшее по его концам. Магниторезисторы объединены в группы, смещенные одна :относительно другой на половину зубцового деления второго магнитопровода. Благодаря размещению участков с наименьшей длиной шага одной группы магниторезисторов в промежутках участков лентообразного зигзага с наибольшей длиной шага другой группы магниторезисторов они могут быть расположены на общей дорожке магнитомягкой подложки, т.е. в одинаковых условиях, что уменьшает габариты датчика и повышает точность - преобразования угла поворота. 3 ил. (О

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

С59 4 С 01 В 7/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ а д Уг а д Ю г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

|21)4172367/25-28 (22) 30. 12 ° 86 (46) 23.05.88. Бюл. Ф 19 (72) И. В. Блинов, В. Б; Братцев, Н.Н. Логинова и В. Б. Рейзин (53) 621. 317. 39: 531 ° 71 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1263997, кл. С 01 В 7/30, 1985. (54) ДАТЧИК УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель — повышение точности измерения угла поворота вала при одновременном уменьшении габаритов и массы датчика за счет"соответствующего выполнения и взаимного расположения магниторезисторов 5, выполняющих функции чувствительного элемента датчика. Магниторезисторы

5 размещены на магнитомягких подложках одного из установленных с возможностью углового перемещения магнитопроводов датчика, на обращен„„SU„„1397715 А1 ной к ним торцовой поверхности второго магнитопровода выполнены зубцы 4.

Каждый магниторезистор выполней в виде зигзагообразной линии, имеющей постоянную высоту и изменяющийся по синусоидальному закону шаг, величи1 на которого имеет наименьшее значение в середине зигзага и наибольшее по его концам. Магниторезисторы объединены в группы, смещенные одна относительно другой на половину зубцового деления второго магнитопровода. Благодаря размещению участков с наименьшей длиной шага одной группы магниторезисторов в промежутках участков лентообразного зигзага с наибольшей длиной шага другой группы магниторезисторов они могут быть расположены на общей дорожке магнитомягкой подложки, т.е. в одинаковых условиях, что уменьшает габариты датчика и повышает точность преобразования угла поворота. 3 ил.

М4

1397715

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных устройствах автоматики и вычислительной техники и для rrpeo6pa5 зования угла поворота вала в электрический сигнал

Цель изобретения — повышение точности измерения угла поворота вала и уменьшение габаритов и массы датчика 1р за счет изменения длины шага зигзага зигзагообразных магниторезисторов и более плотного их размещения.

На фиг.1 показано конструктивное выполнение датчика угла поворота ва- 15 ла, разрез; на фиг. 2 — электричес-!

Кая схема соединения магниторезисто ов в группы; на фиг.3 — взаимное раз мещенне магниторезистарав из разных групп. 20

Датчик угла поворота вала содержит два кольцевых магнитопровада 1 и

2, установленных соосно и разделенных воздушным зазором. На торцовой поверхности магнитопровада 1, обращенной 25 и сторону зазора, закреплен кольцевой

Постоянный магнит 3 и выполнены зубцы 4, равномерно распределенные по окружности тай же торцовой поверхности. На торцовой поверхности магнита- 30 провода 2 напротив зубцов 4 первого мапнитоправода закреплена магнитомягкая подложка с размещенными на ней

Магнитарезисторами 5, объединенными в группы, которые смещены одна относи-. тельно другой на 1/4 зубцоваго деле35 ния первого магнитопровода. Например, таких групп может быть четыре (фиг.2)

/ благодаря чему на выводах а-а, 6-6, J S в-в, г-г формируются четыре выходных сигнала, сдвинутые по фазе на 90 эл. град. Длина каждого магниторезистора равна половине зубцового деления, равного 360 /р, где р — число зубцов первого магнитопровода 1.

Каждый магнитарезистор выполнен зигзагообразным и имеет постоянную высоту и переменную длину шага, из"меняняцуюся по синусоидальнаму закону, так, чта в средине магниторезистора длина шага минимальна, а на его концах максимальна. Поскольку длина каждого магниторезистора равна половине зубцовага деления, а магниторезистары объединены в группы, которые смещены одна относительно другой на 1/4 зубцового деления, то участки с наименьшей длиной шага одной группы магниторезисторов располагаются в промежутПериод Т изменения суммарного сопротивления каждой группы магниторезис360 тора равен . Суммарное сопротивле- р ние каждой группы магниторезисторов, изменяющееся при повороте вала, можно представить следующими выражениями

К(1

К (1

R,(1

К (1

+ k.sin рЫ );

+ k сая р са );

k.sin роа );

k cos рк);

К, R

К з

Ф где R, — среднее значение сопротивления каждой группы в магнитном пале; коэффициент модуляции сопротивлений при изменении магнитного поля; р — число зубцов магнитопровода 2; о — угол поворота вала датчика.

Для исключения постоянных составляющих в суммарных сопротивлениях групп магннтарезисторав возможно использование мостовых схем измерения. Нри эапи тывании мостовой схемы с группами магниторезисторов R, R напряжением вида Е = Е, " cosut а мостовой схемы с ках участков с наибольшей длиной шага другой группы магниторезисторов.

Если таких групп четыре, то все магниторезисторы разместятся по одной дорожке подложки.

Датчик работает следующим образом.

При относительном перемещении магнитопроводов 1 и 2 изменяется взаимное располодение групп магниторезисторов 5 и зубцов 4. В результате этого изменяется длина участка магниторезисторов, перекрываемая зубцами магнитопровода 1, т.е. изменяется напряженность магнитного поля в зоне их размещения, что приводит к изменению сопротивления магниторезисторов.

Благодаря выполнению каждого магниторезистора в виде зигзагообразной линии с постоянной высотой по длине магниторезистара и с длиной шага, имеющей наименьшие значения в центре зигзага и плавно увеличивающейся по з акону синуса от центра магниторез истора к его концам, изменение сопротивления каждого магниторезистора, а следовательно, и образованных ими групп представляет собой гармоническую зависимость ат угла о поворота ва ла датчика при взаимном перемещении магнитопровада 1 и 2 датчика.

1397715 группами R,,R напряжением вида

Е = Е sinadt выходные напряжения мостовых схем имеют вид

U = U cosut sin рй; 5

Б„,„= U sinut ros p .

При последующем суммировании этих напряжений напряжение на выходе сумматора имеет вид

Ц.х = Uььм1+ Цвы,,2 =- U созце $1П ры

+ U sinut cos раб = U sin(et + рЫ).

Таким образом, фаза выходного напряжения пропорциональна углу поворота вала. Размещение магниторезисторов по одной дорожке на магнитомягкой подложке датчика, т.е. практически в одинаковых условиях магнитного поля, поз- 0 воляет повысить точность измерения угла поворота вала при одновременном уменьшении габаритов и массы датчика.

Это позволяет построить на основе такого датчика преобразователь угол — 26 код, который может быть использован в различных устройствах автоматики и вычислительной техники.

Формула изобретения

Датчик угла поворота вала, содержащий два кольцевых магнитопровода, установленных соосно с торцовым зазором между ними, первый из которых выполнен с равномерно распределенными по окружности его торцовой поверхности зубцами и закрепленными на той же поверхности кольцевым постоянным магнитом, а втооой 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 смещены одна относительно другой на 1/4 зубцового деления первого магнитопровода, причем каждый магниторезистор выполнен в виде зигзагообразной ленты и имеет длину, равную половине зубцового деления, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения угла поворота вала и уменьшения габаритов и массы датчика, зигзагообразные магниторезисторы имеют одинаковую высоту и изменяю-.. щуюся по синусоидальному закону длину шага, именщую наименьшее значение в центре зигзага и наибольшее — на

его концах, при этом участки с наименьшей длиной шага магниторезисторов одной группы расположены в промежутках участков с наибольшей длиной шага магниторезисторов другой группы.

1397715

Составитель Т. Бычкова

Техред А, Кравчук Корректор N. Пожо

Редактор П. Гереши

Заказ 2261/38

Тираж 680 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