PL227229B1 - Czujnik połozenia katowego - Google Patents

Abstract

Czujnik położenia kątowego obracających się elementów, charakteryzuje się tym, że składa się z płytki czujników (1), w której usytuowanych jest sześć czujników pola magnetycznego (2), umieszczonej koncentrycznie ponad pierścieniem z magnesami (3), w którym są utworzone dwie koncentryczne ścieżki magnetyczne o średnicach A i B, przy czym średnica, na której rozłożone są czujniki (2) odpowiada średnicy rozłożenia magnesów (4) na pierścieniu z magnesami (3).

Description

Przedmiotem wynalazku jest czujnik położenia kątowego pary kinematycznej a zwłaszcza różnych mechanizmów robotów mobilnych.

Roboty mobilne pracujące w różnych warunkach terenowych są sterowane zdalnie, przez operatora ze specjalnego pulpitu sterowniczego. W celu zapewnienia dokładnego sterowania ruchami robota, jak również ruchami zamontowanych na nim mechanizmów, na przykład chwytaków, do układu sterowania musi być dostarczana informacja o położeniach kątowych pary kinematycznej. Dokładne określenie położenia kątowego wału, jest istotne dla procesu sterowania manipulatorem i napędami. Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych nr US 6,429,647 B1 jest znany czujnik położenia kątowego obracających się wałów zaopatrzony w nieruchomą płytkę bazową mającą otwór z rozmieszczonymi obwodowo czujnikami pola magnetycznego, na przykład czujnikami Halla.

Czujnik ten jak również powszechnie znane czujniki i przetworniki, na przykład indukcyjne, ze względu na swe wymiary mają ograniczone możliwości stosowania w przypadku robotów mobilnych, lub nie posiadają możliwości pomiaru absolutnego położenia wału. Ponadto znane przetworniki kwadraturowe posiadające 2 czujniki pola magnetycznego są bardzo czułe na zakłócenia magnetyczne w środowisku pracy a ich dokładność odczytu jest bardzo silnie uwarunkowana precyzyjnym wykonaniem i namagnesowaniem ścieżek magnetycznych.

Celem wynalazku jest stworzenie czujnika położenia kątowego, o wysokiej dokładności i o małych wymiarach, łatwego do dostosowania do rozmiarów pary kinematycznej oraz odpornego na zakłócenia i możliwego do wykonania z mało dokładnych magnesów łatwo dostępnych na rynku, bez konieczności stosowania bardzo drogich specjalnych magneśnic. Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia czujnik położenia kątowego w schematycznym widoku.

Według wynalazku czujnik położenia kątowego pary obrotowej składa się z płytki czujników umieszczonej koncentrycznie ponad pierścieniem z magnesami, przy czym płytka czujników zawiera 6 czujników pola magnetycznego, zaś pierścień z magnesami zawiera dwie koncentryczne ścieżki magnetyczne o średnicach A i B, przy czym średnica na której rozłożone są czujniki odpowiada średnicy rozłożenia magnesów na pierścieniu z magnesami.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia układ czujników, schematycznie, fig. 2 - usytuowanie przetwornika, schematycznie, a fig. 3 i 4 - usytuowanie ścieżek wewnętrznej i zewnętrznej, schematycznie.

Ilość magnesów (4) na ścieżce zewnętrznej i wewnętrznej wyraża się wzorem:

Nw = Nz ± 1, gdzie :

Nw - ilość magnesów na wewnętrznej ścieżce

Nz - ilość magnesów na zewnętrznej ścieżce.

Czujniki pola magnetycznego (2) umieszczone są nad ścieżkami magnetycznymi zewnętrzną i wewnętrzną po trzy na każdą ścieżkę i posiadają rozmieszczenie kątowe wyrażone wzorem:

. 2 α = ±2* 360 β = ± 2 * 360 η + τ n + ó * — lub a — ± 2 * 360 * —-— ,V_Z N_z , ¹ _u² n + 5 n + □ * —~ lub β = ± 2 * 360 * -~

N_w ' N_w gdzie:

n - jest dowolną liczbą naturalną α - kąt pomiędzy czujnikami pola magnetycznego (2) na zewnętrznym pierścieniu β - kąt pomiędzy czujnikami pola magnetycznego (2) na wewnętrznym pierścieniu Układ mikroprocesorowy lub przetwornik (5) służy do pozyskiwania i lub obróbki danych pochodzących z czujników pola magnetycznego (2).

Zaletą czujnika położenia kątowego są jego bardzo małe wymiary, zwłaszcza w kierunku osiowym. Ponadto czujnik jest odporny na zakłócenia magnetyczne, może być wykonany z tanich mało

PL 227 229 B1 dokładnych magnesów dostępnych w handlu, jak również czujnik może być zaprojektowany jako integralna część mechanizmu pary obrotowej (do montażu nie są konieczne dodatkowe elementy sprzęgające).

Claims (1)

1. Czujnik położenia kątowego obracających się elementów, znamienny tym, że składa się z płytki czujników (1), w której usytuowanych jest sześć czujników pola magnetycznego (2), umieszczonej koncentrycznie ponad pierścieniem z magnesami (3), w którym są utworzone dwie koncentryczne ścieżki magnetyczne o średnicach A i B, przy czym średnica na której rozłożone są czujniki (2) odpowiada średnicy rozłożenia magnesów (4) na pierścieniu z magnesami (3).