Устройство для измерения угла поворота вала

 

И .Й

ОП И Н

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 602772

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 121)4.76 (21) 2346p18g18-28 с присоединением заявки йи (23) Приоритет (43) Опубликовано 1sp428.Бюллетень М 14 (51) М. Кл.

С О1 В 7t3O

Гиеудеиетиеиин1 иеаитет

Веиете Миииетиее аеер ие деиев иеебретеиий

I етииктии (53) УДК 621.316.39т

:531.74 (P88.8) (45) Дата опубликования описания 2103.78 (73),Авторы нзобретення

Э.A. Барановский, Б.И. Ланцман, Г.A. Лексаченков, В.Г. Лесков, О.С. Трофимов, E.É. Хлыпало и С.Н. Шаров (7!) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА ПОВОРОТА

ВАЛА

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для измерения угла поворота вала.

Известны аналоговые измерители углового положения вала, содержащие маги..тореэисторы или генераторы Холла (11 и Q)

Недостатком таких измерителей является их низкая температурная стабильность.

Наиболее близким техническим решением к Предлагаемому изобретению является устройство для измерения угла поворота вала, которое содержит датчик и усилитель 33.

Датчик выполнен в виде магниторезистора со средней точкой и расположен. в зазоре магнитопровода. Один из крайних выводов магниторезистора под-,р соединен ко входу усилителя. Выход усилителя является выходом устройства. Питание подается на крайние выводы магниторезистора, а напряжение, снимаемое между средней точкой и одним Щ иэ крайних выводов магниторезистора, поступает на вход усилителя.

Магнитную цепь замыкает закрепленный иа оси якорь, выполненный в виде .винта. Шаг винта равен суммарной длине 30 обоих плеч магниторезистора. При вращении якоря магнитный поток, перемещаясь вдоль магниторезистора, изменяет сопротивление плеч последнего, что приводит к изменению напряжения на входе датчика в функции угла поворота.

Известно, что устройства на магнитореэисторах имеют нестабильные характеристики, зависящие от температуры, которая обычно компенсируется путем включения в цепь магниторезистора терморезисторов. Однако использование терморезисторов в подавляющем большинстве случаев не приводит к требуемой степени термокомпенсации, так как термореэйсторы имеют зависимость сопротивления от температуры, не совпадающую с той же характеристикой магнитореэистора. Кроме того, терморезисторы имеют значительный разброс от номинального значения сопротивления, что приводит к необходимости специального подбора терморезисторов для каждого устройства для измерения угла поворота вала.

Отсюда следует, что недостатком известного устройства является относительно большая нестабильность его выходного напряжения, в функции температуры.

602772 к(Р) т 2(Р)

Е1(Р) где 2 (р) и7,2(р) — соответственно импедансй на входе и в цепи обратной связи операционного усилителя, а также, учитывая, что все элементы схемы (фиг. 1) — чисто активные, получаем

20, 2 Э 2 Ь

К= + — (4) t 4

Поскольку коэффициент передачи усилителя, охваченного обратной связью зависит от сопротивления магниторезистора 3 (Я4), то,подбирая соответствующим образом соотношения резисторов

-"к можно обеспечить незначительЬ1 ную зависимость выходного напряжения устройства от температуры.

Формула изобретения

Устройство для измерения угла по45 ворота вала, содержащее усилитель и датчик, выполненный в виде магнитореэистора со средней точкой и расположенный в зазоре магнитопровода, один из крайних выводов магниторезистора

9) подключен к общей шине, средняя точка магнитореэистора подсоединена ко входу усилителя, а выход усилителя является выходом устройства, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения термостабильности> датчик снабжен идентичным дополнительным магниторезистором, расположенным в зазоре магнитопровода рядом с основным магнитореэистором и одинаково с ним ориен60 тированным, усилитель выполнен в виде операционного усилителя с цепью обратной связи, состоящей из двух последовательно соединенных резисторов, точка соединения резисторов подключена, к одному из крайних выводов дополнительного магниторезистора, другой крайДля повышения термостабильности в предлагаемом устройстве датчик снабжен идентичным дополнительным магнитореэистором, расположенным в зазоре магнитопровода рядом с основным магнитореэистором и одинаково с иим ориентированным, усилитель выполнен в виде операционного усилителя с цепью обратной связи, состоящей иэ двух последовательно соединенных резисторов, точка соединения резисторов подключена к одному иэ крайних выводов дополнительного магнитореэистора, другой крайний вывод которого соединен с общей шиной.

Такое выполнение устройства позволяет значительно уменьшить темпера-" турную погрешность (примерно до 0,5Ъ, вместо 2% в и-вестном устройстве) .

Благодаря этому существенно повышается точность устройства для измерения угла поворота.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — конструкция магниторезистивного датчика угла.

Устройство для измерения угла поворота вала содержит магниторезистивный датчик 1 угла, в зазоре магнитопровода которого размещен на подложке магниторезистор 2 и дополнительный магниторезистор 3. Средняя точка магниторезистора 2 через масштабный резистор 4 (Я ) подключена на вход опера1 ционного усилителя 5. Операционный усилитель 5 охвачен цепью отрицательной обратной связи, состоящей из последовательно соединенных резисторов 6 (Я ) и 7 (tä ) . К точке соединения

peçècTîpîâ 6 и 7 подключен один из крайних выводов магниторезистора 3 (P ), другой крайний вывод которого соецинен с общей шиной. Резистор 7 и магниторезистор 3 образуют делитель напряжения. Выход усилителя 5 является выходом устройства.

При повороте якоря магниторезистивного датчика изменяется сопротивление плеч основного магниторезистора, т.е. участков между крайними выводами и средней точкой, и то время как общее сопротивление между крайними точками как основного, так и дополнительного магниторезисторов постоянно и QT углового положения якоря не зависит. Поскольку дополнительный Marниторезистор включен в схему своими крайними выводами, его сопротивление зависит только от температуры и не зависит от угла поворота.

Таким образом, при повороте якоря датчика на входе усилителя появляется сигнал Ц а на выходе его — сигнал эх

1)э-„„=-K1) „, где К вЂ” коэффициент передачи усилителя.

При воздействии температуры изменяется сопротивление магнитореэистора 2, что приводит к изменению .напря-жения на входе усилителя 5. Одновременно по тому же закону изменяется и величина сопротивления магниторезистора 3. учитывая, что передаточная функция К (р ) операционного усилителя с достаточно большим коэффициентом передачи и с глубокой отрицательной обратной связью описывается соотношением

К .R I ) K2->q+> + т (2)

4 к= 2

Е (3) Подставляя (2) в (3), находим, что

602772

Г! 1

Составитель С. Скрыпник

Редактор Л Батанова Техоед 3. Фанта Корректор Л. Небола

Закаэ 1833/35 Тирам 872 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам иэобретеннй н открытий

1130354 Москва Ж-35 Рараская «наб, д. «4 5

Филиал ППП Патент, г. Умгород, ул. Проектная, 4 ний вывод которого соединен с общей шиной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизег

1. Авторское свидетельство СССР

В 488056, кл. G 01 В 7/30, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

М 456136, кл. 5 Ol В 7/30, 1973.

3 U.BOMB urged Р.Hi@i ГеЯрГайекро1еибсtrretr Bin 1он(аЮоь yerhnder4o ev 4VidBrekorrd б еаеыь-Zei.toolfrift 47р 1973„c.

Р 491-498.