Датчик угла поворота

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 В 7/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4 (л) (Я 4

О

О (21) 4632409/28 (22) 05.01.89 (46) 23,05,92, Бюл, N 19 (71) Киевское научно-производственное объединение "Маяк" (72) А.Л.Кушнир, А,Н.Мельниченко, А.Н.Барышев, В.В,Кравченко и В,С. Самелюк (53) 621.317.39:531.717(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 853376, кл. G 01 В 7/30, 1980, Розенблат М.А, Магнитные, элементы автоматики и вычислительной техники. — М.:

Наука, 1974, с,347.

Куликовский Л,Ф, и Жиров B.Ã. Магнитомодуляционные измерительные преобразователи, — M. Энергия, 1977, с.5, (54) ДАТЧИК УГЛА ПОВОРОТА (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель — повышение разрешающей способности и расширение диапазона измерений датчика угла поворота, осуществляется за счет оптимизации его размеров, формы и взаимного расположения магнито„„Я „„1735709 А1 чувствительного элемента, выполненного в виде потокочувствительной дифференциальной головки 1 с продольным возбуждением и постоянного магнита 2, выполненного в виде продольно намагниченного полого цилиндра. Один из торцов цилиндрического магнита 2 может быть скошен по плоской или винтовой поверхности. Магнит установлен с возможностью поворота относительно своей оси 3 вращения. Потокочувствительная головка 1 расположена перпендикулярно нескошенному торцу магнита 2 на расстоянии от его оси 3, равном среднему радиусу полого цилиндра. При повороте магнита 2 изменяется масса располагающейся против головки 1 части магнита, вследствие чего изменяется и напряженность магнитного поля в зоне расположения головки 1, имеющей остронаправленную характеристику чувствительности, Если торец магнита 2 скошен по винтовой поверхности, диапазон измеренийдатчика увеличивается до 3600. 5 ил, 1735709

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для преобразования угла поворота в электрический сигнал в различных устройствах автоматики и вычислительной техники, в частности в качестве измерительной системы датчика натяжения магнитной ленты в аппаратуре магнитной записи.

Известен магнитомодуляционный датчик положения, содержащий статор, выполненный в виде кольцевого шихтованного магнитопровода с отверстиями, обмотку, размещенную в отверстиях статора, и ротор, выполненный в виде постоянного магнита, Недостатком такого датчика является малая разрешающая способность, а также низкая технологичность, Известен также датчик угла поворота, содержащий модулятор с удвоением частоты в виде тороидального сердечника, внутри которого размещен постоянный магнит, установленный с возможностью вращения вокруг оси симметрии сердечника, Недостатком этого датчика является то, что он может быть использован в качестве датчика угла поворота лишь в прецелах

180", Кроме того, в модуляторах кольцевого типа необходимая диаграмма направленности (в плоскости кольца) достигается не за счетсамого сердечника, а благодаря специальному размещению на нем вторичных(измерительных) обмоток, так как намагниченность сердечника во внешнем поле не зависит от изменения направления вектора внешнего поля. Это усложняет конструкцию и не позволяет получить высокое угловое разрешение вследствие принципиальных трудностей получения узкой диаграммы направленности.

Наиболее близким к предлагаемому является датчик угла поворота, содержащий магниточувствительный элемент и установленный с возможностью поворота относительно своей оси вращения постоянный ма гнит.

Недостатками преобразователя является низкая разрешающая способность и узкий диапазон измерений.

Цель изобретения — повышение разрешающей способности и расширение диапазона измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике угла поворота, содержащем магниточувствительный элемент и установленный с возможностью поворота, относительно своей оси вращения постоянный магнит, магниточувствительный элемент выполнен в виде потокочувствительной феррозондовой головки с продольным возбуждением, постоянный магнит выполнен в виде продольно намаг5

35 ниченного полого цилиндра, один из торцов которого скошен по плоской или винтовой поверхности, а потокочувствительная головка установлена перпендикулярно нескошенному торцу магнита на расстоянии от его оси, равном среднему радиусу полого цилиндра, На фиг,1 представлена функциональная схема датчика угла поворота; на фиг,2 — развертка постоянного магнита; на фиг,3 — выходная характеристика U, Н, на фиг.4— функциональаня схема дифференциального феррозонда; на фиг.5 — зависимость напряжения на выходе пикового детектора от yrna поворота датчика.

Устройство содержит неподвижно установленный магниTo÷óâñòвительный элемент 1, ось 2, на которой жестко закреплен постоянный магнит 3 в виде продольно намагниченного полого цилиндра с одним плоским торцом. Магнитные полюса N u S расположены на торцовых поверхностях цилиндра 3. Средний радиус R цилиндра постоянный. Продольная ось 4 симметрии магниточувствительного элемента параллельна оси цилиндра. Магниточувствительный элемент установлен так, что его продольная ось смещена относительно оси цилиндра на величину, равную среднему радиусу R, Это сделано для того, чтобы обеспечить максимальную чувствительность и угловую разрешающую способность магииточувствительного элемента, так как его диаграмма направленности совпадает с продольной осью 4.

Относительно магнита магниточувствительный элемент сориентирован так, что плоский торец цилиндра перпендикулярен оси симметрии магниточувствительного элемента и обращен к нему. Такое размещение постоянного магнита относительно магниточувствительного элемента обеспечивает пропорциональную зависимость выходного сигнала от угла поворота. Дифференциальный феррозонд содержит два одинаковых пермаллоевых сердечника 5, уложенных параллельно один другому. Поверх сердечников намотаны первичные обмотки 6. включенные последовательно и образующие цепь возбуждения феррозонда. Эта цепь запитывается переменным током i.

Имеется также общая вторичная обмотка 7. которая образует измерительную цепь, с выхода которой снимается напряжение U.

Работа устройства основана на взаимодействии магнитного поля усеченного полого цилиндра и магниточувствительного элемента. При повороте цилиндра изменяется величина магнитного поля, взаимодействующего с магниточувствительным

1735709

50

55 элементом, что приводит к пропорциональному изменению напряжения на его выходе. Например, если необходимо обеспечить симметричность выходной характеристики относительно экстремальных значений при повороте по часовой стрелке и против часовой стрелки, постоянный магнит также выполняется в виде усеченного цилиндра, развертка которого должна представлять собой равнобедренный треугольник.

Применение дифференциальной феррозондовой потокочувствительной магнитной.головки в качестве чувствительного элемента обусловлено тем, что анизотропия формы сердечников является эффективным средством получения диаграммы направленности, что позволяет использовать эти устройства не только для измерения напряженности поля, но и для измерения углов.

Феррозонд является наиболее надежным и помехоустойчивым датчиком магнитного поля, При малой потребляемой мощности он отличается высоким коэффициентом полезного действия и позволяет измерять углы с точностью до 20 — 30 угловых секунд.

Формула изобретения

5 Датчик угла поворота, содержащий магниточувствительный элемент и установленный с возможностью поворота относительно своей оси вращения постоянный магнит, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью

10 повышения разрешающей способности и расширения диапазона измерений, магниточувствительный элемент выполнен в виде потокочувствительной дифференциальной феррозондовой головки с продольным воз15 буждением, постоянный магнит выполнен в виде продольно намагниченного полого цилиндра, один из торцов которого скошен по плоской или винтовой поверхности, а потокочувствительная головка установлена пер20 пендикулярно нескошенному торцу магнита на расстоянии от его оси, равном среднему радиусу полого цилиндра.

1735709

1735709

40

Составитель А,Кушнир

Техред M.Moðãåíòàë Корректор И,Муска

Редактор Н.Яцола

Заказ 1810 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, yn,Гагарина, 101