Магнитный датчик для дискретно-аналогового преобразования угла поворота в напряжение

 

3I6935

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 20.1.1969 (№ 1298822 18-24) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 07.Х.1971. Бюллетень ¹ 30

Дата опубликования описания 29.Х.1971

МПК G 01d,5. 20

Коиктет по илаи изобретекий и открытий при COBBTB Иикиотроа

СССР

УДК 531.14.083.8 (088.8) Ф. М. Митрофанов и Н. П. Меткин

„(У ) —. -лД(j!.г 1, ". 1 н(г; «.1, тЛенинградский институт авиационного приборострое ия ЕНЕ, HigE+1

Авторы изобретения

Заявитель

МАГНИТНЫЙ ДАТЧИК ДЛЯ ДИСКРЕТНО-АНАЛОГОВОГО

ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛА ПОВОРОТА В НАП РЯЖЕН И Е

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для преобразования угла поворота вала в дискретноаналоговую величину напряжения, пропорциональную углу поворота (аналоговое изменение сигнала в пределах единицы дискретности).

В известных бесконтактных датчиках изменение магнитного потока при повороте ротора датчика относительно статора преобразовывается в изменение индуктивности или величины наводимой э.д.с. в обмотке зубца и далее считывается при помощи либо трансформаторного выхода, либо мостовых или компенсационных схем.

В магнитомодуляционных преобразователях угла поворота в код чувствительные элементы выполняются в виде магнитных усилителей, управляемых внешним магнитным полем, перемещение которого осуществляется при повороте входного вала.

Однако такие устройства обладают невысокой разрешающей способностью, ограниченной 7 — 9 разрядами; сложностью считывающих устройств, к которым относятся устройства с трансформаторным выходом, с трансформаторным и индуктивным съемом сигналов; сложностью констру ктивного выполнения и большими размерами.

Описываемый магнитный датчик отличается от известных тем, что в нем ротор и статор выполнены из магнитомягкого материала с расположенными на них наборами чередуют щихся пластин из магнитомягкого и немагнитного материалов, а в качестве чувствительного элемента применен датчик Холла, расположенный в пазу основания статора, выполненного в виде постоянного магнита.

10 Зто позволяет повысить разрешающую способность датчика, увеличить его чувствительность и уменьшить габариты.

На фиг. 1 показан датчик в общем виде; на фиг. 2 — экспериментальная форма сигналов датчика; на фиг. 3 — линейная форма выходных сигналов.

Магнитный датчик состоит из ротора 1 и статора 2. Ротор имеет основание 8, которое выполняется из магнитомягкого материала.

2р По наружно»у диаметру основания ротора посажено кольцо 4, состоящее из пластин 5 магнитомягкого и 6 немагнитного материалов, которые чередуются между собой. Статор 2 имеет основание 7, представляющее собой постоянный магнит, на котором закрепляются чередующиеся пластины 8 из магнитомягкого и 9 немагнитного материалов, набранные аналогично кольцу 4. Конструкцит статора может быть выполнена в виде секто

30 ров с различным углом охвата gp. Статор

316935 имеет IIH3, в котором помещен c IèòûâHIîùèé элемент — датчик Холла 10, расположенный между полюсамп постоянного ма IIHT;I.

Магнитный поток, создаваемый основанием

7, замыкается через пластины 8 статора 2, воздушпьш зазор между ротором и статором, пластины 5 кольца ротора, основание ротора и далее по аналогичной цепи к другому полюсу статора. При повороте ротора происходит 1р изменение магнитного сопротивления указанных цепей, а вследствие этого и магнитного потока за счет изменения эффективной площади поперечного сечения м агнитной цепи.

Таким образом шунтируется зазор, в котором 1,1 находится датчик Холла, и изменение магнитного потока воспршшмается датчиком как сигнал.

В изготовленном образце толщина магнитопроводящих пластин 0,1 ял, а немагнитных 2 ил. Количество магнптопроводящих пластин ротора и„— 120, а статора — 20.

При соответствующем выборе размеров магнитопроводящих и немагнитных пластин можно получить линейную форму выходных сигналов в пределах половины единицы дискретности (см. фиг. 3), что позволяет весги дальнейшую обработку сигнала с целью увеличения разрешающей способности.

В образце получена разрешающая способность 8-го разряда, что составляет 1 24 23".

При использовании пластин толщиной менее

0,1 я,я можно получить разрешающую спо4 собность выше 10-го разряда при диаметре датчика 50-- 60 ля и толщине 10 — 15 я.и.

Применяя специальные схемы обработки выходных сигналов, мож по полу чить разрешающую способность до 14-го разряда.

Ошибки углового положения сигналов получаются незначительными за счет интегрального эффекта усреднения, благодаря которому происходит взаимная компенсация случайных ошибок изготовления отдельных зубцов магнитной гребенки и, что особенно существенно, происходит почти полная компен ация основной ошибки изготовления накопленной ошибкой окружного шага. При этом к точности изготовления гребенок предьявляются значительно меньшие требования.

Предмет изобретения

Магнитный датчик для дискретно-аналогового преобразования угла поворота в напряжение, содержащий ротор и статор, отличаюи1ийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности датчика, увеличения его чувствительности и уменьшеHèÿ габаритов, ротор и статор выполнены из магнитомягкого материала с расположенными на них наборами чередующихся пластин из магнитомягкого и немагнитного материалов, а в качестве чувствительного элемента применен датчик Холла, расположенный в пазу основания статора, выполненного в виде постоянного магнита.

3,0

2,0

r,à

380 60 и

180.бО и

Фмг.s

Составитель Ю. Филимонов

Техред T. Т. Ускова Корректор Т. Бабакина

Редактор М. Аникеева

Заказ 3047/13 Изд. № 1293 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, K-35, Раушская наб., д. 4, 5

Типогоафия, пр. Сапунова, 2

А(угл мин)

20 40 80 80 100 120 190 160 180

ЯЮО 60 Риг. 2 пм