SU773426A1

SU773426A1 - Датчик угла поворота вала

Info

Publication number: SU773426A1
Application number: SU792756552A
Authority: SU
Inventors: Игорь Павлович Глаголев; Евгений Васильевич Замолодчиков; Арон Бенционович Керпель; Александр Никитич Марченко; Владимир Семенович Туревский
Original assignee: Предприятие П/Я А-1001
Priority date: 1979-04-25
Filing date: 1979-04-25
Publication date: 1980-10-23

Description

(54) ДАТЧИК УГЛА ПОВОРОТА БАЛА

1

Изобретение относитс к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано дл св зи измер емой аналоговой величины, представленной в виде угла поворота, с вычислительным устройством.

Известен преобразователь угла поворота вала в код, содержащий магнитомодул ционный датчик угла, выполненный в виде двух посто нных кольцевых магнитов, установленных концентрично с возможностью совместного поворота относительно св.оей оси, поверхности которых,обращенные друг к другу, выполнены в виде полюсных наконечников с линейно измен ющимс зазором между ними в зависимости от угла поворота вала, установленный в зазоре гальваномагнитный чувствительный элемент 1.

Недостатком такого преобразовател вл етс низка разрешающа способность и низка точность измерени угла, вызванна наличием технологических погрешностей изготовлени и установки датчика угла.

Известен преобразователь, содержащий магнитомодул ционный датчик, выполненный в виде двух концентрично с зазором расположенных магнитопроводных цилиндров , первый из которых имеет на внутренней

поверхности вно выраженные полюса, а второй, расположенный внутри него, имеет на наружной поверхности два гальваномагнитных датчика и охватывающий его соленоид 2.

Недостатком его вл етс то, что он не позвол ет производить измерение углового положени в широком диапазоне изменени угла с высокой точностью.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс датчик уг10 ла поворота вала, содержащий два кольцевых магнитопровода, установленные соосно и разделенные зазором, магнитопроводы выполнены в виде зубчатых концентричных колец из посто нных магнитов с одинаковым

,5 числом зубцов треугольного профил , причем , вершины зубцов посто нно расположены друг против друга, а гальваномагнитный датчик в виде магниторезистора, помещенный в зазоре, кинематически св зан с входным валом 3.

20 Недостатком такого датчика вл етс низка точность измерени , так как в преобразовании угла поворота вала в электрический сигнал участвует лишь одна пара зубцов, воздействующих на магниторезистор , вследствие чего невозможно уменьшение вли ни накопленной погрешности изготовлени зубчатых колес с помош.ью усреднени .

Цель изобретени - повышение точности датчика угла поворота вала.

Поставленна цель достигаетс тем, что в датчик угла поворота вала, содержащий два кольцевых магнитопровода, установленные соосно и разделенные зазором, первый из кольцевых магнитопроводов содержит равномерно расположенные по окружности зубцы, обращенные в сторону зазора , кольцевой посто нный магнит, магниточувствительный элемент, введены дополнительные магниточувствительные элементы, кольцевые магнитопроводы выполнены П-образными и установлены торцами друг к другу , на одном из торцов первого кольцевого магнитопровода установлен кольцевой посто нный магнит, а другой торец выполнен зубчатым, на одном торце второго кольцевого магнитопровода, сопр женном с зубчатым торцом первого кольцевого магнитопровода, установлены магниточувствительные элементы , которые объединены в группы, магниточувствительные элементы каждой из групп равномерно расположены по окружности , смещены относительно магниточувствительных элементов соседней группы на четверть зубцового делени -и соединены между собой последовательно, а магниточувствительные элементы выполнены в виде магниторезистивной матрицы, в которой магниторезисторы расположены на общей магнитом гкой подложке.

На фиг. 1, 2, 3 схематично представлены возможные варианты конструкции датчика.

Датчик угла поворота вала содержит два кольцевых магнитопровода 1 и 2, установленные соосно и разделенные зазором. Кольцевые магнитопроводы 1 и 2 выполнены П-образными и установлены торцами друг к другу , на одном из торцов магнитопровода 1 установлен кольцевой посто нный магнит 3, а другой торец выполнен зубчатым, на одном торце магнитопровода 2, сопр женном с зубчатым торцом магнитопровода 1, установлены магниточувствительные элементы (магниторезисторы) 4 и 5, которые объединены в группы, магниточувствительные элементы каждой из групп равномерно расположены по окружности, смещены относительно магниточувствительных элементов соседней группы на четверть зубцового делени и соединены между собой последовательно .

Принцип действи датчика основан на использовании магниторезистивного эффекта , который заключаетс в увеличении сопротивлени полупроводникового магниторезистивного элемента при внесении его в магнитное поле. Магнитное поле в датчике создаетс с помощью кольцевого посто нного магнита 3, при этом в рабочем воздушном зазоре, образованном зубцами магнитопровода 1 и магниточувствительными элементами 4 и 5, устанавливаетс определенна напр женность магнитного пол , завис ща от взаимного расположени зубцов магнитопровода 1 и элементов 4 и 5. При вращении магнитопроводов 1 и 2 относительно друг друга измен етс взаимное расположение зубцов магнитопровода 1 и элементов 4 и 5.

Период изменени напр женности магнитного пол дл каждой из групп магниторезисторов 4 и 5 равен периоду Т расположени зубцов магнитопровода 1. При линейном изменении напр женности магнитного пол сопротивление каждого из магниторезисторов 4 и 5 измен етс практически линейно. JB исходном (условно-нулеюм) положении магниторезисторы 4 первой группы расположены против соответствующих зубцов магнитопровода 1, а магниторезисторы 5 второй группы - в промежутках

0 между зубцами. Через четверть периода Т расположение магниторезисторов 4 и 5 относительно зубцов измен етс на противоположное . Магнитомодул ционный датчик выдает информацию об угловых перемещени х в виде изменени сопротивлени двух групп магниторезисторов 4 и 5. Причем, если перва группа магниторезисторов 4 измен ет свое суммарное сопротивление при взаимном вращении магнитопроводов 1 и 2 по синусоидальному закону, то втора группа магниторезисторов 5 измен ет свое суммарное сопротивление по косинусоидальному закону. Участие в формировании выходных сигналов датчика двух групп магниточувствительных элементов, когда элементы каждой из групп равномерно расположены по окружности, смещены относительно элементов соседней группы на четверть зубцового делени и соединены между собой последовательно , позвол ет значительно повысить точность измерени угла поворота,

так как в этом случае происходит усреднение различного рода технологических отклонений при изготовлении и юстировке датчика . В результате получаетс магнитомодул ционный синусно-косинусный датчик, простой в изготовлении и обладающий поJ вышенной точностью.

Claims

Формула изобретени

jjj 1. Датчик угла поворота вала, содержащий два кольцевых магнитопровода, установленные соосно и разделенные зазором, первый из кольцевых магнитопроводов содержит равномерно расположенные по окружности зубцы, обращенные в сторону зазора, кольцевой посто нный магнит, магниточувствительный элемент, отличающийс тем, что, с целью повышени точности датчика , в него введены дополнительные магниточувствительные элементы, кольцевые магнитопроводы выполнены П-образными и установлены торцами друг к другу, на одном нз торцов первого кольцевого магнитопровода установлен кольцевой посто нный магнит , а другой торец выполнен зубчатым, на одном торце второго кольцевого магнитопровода , сопр женном с зубчатым торцом первого кольцевого магнитопровода, установлены магниточувствительные элементы, которые объединены в группы, магниточувствительные элементы каждой из групп равномерно расположены по окружности, смещены относительно магниточувствительных элементов соседней группы на четверть зубцового делени и соединены между собой последовательно .
2. Датчик по п. 1, отличающийс тем, что магниточувствительные элементы выполнены в виде магниторезистивной матрицы , в которой магниторезисторы расположены на общей магнитом гкой подложке. Источники информации,

прин тые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 366487, кл. G 08 С 9/04, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР № 458009, кл. G 08 С 9/04, 1974.
3.Авторское свидетельство СССР

№ 342210, кл. G 08 С 9/04, 1970 (прототип).

А б