Датчик угла поворота

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскик Социалистические Республикависимое от авт, свидетельства Л явлено 10.1.1969 ( 130904 И 8-24) л. 745, 804 исоединением заявки Ь Комитет по делам зобретений и открытий при Совете Министров СССРПриоритет 1 ПК 6 08 с 9/04 публиковано 21,711.1970. Бюллетень26 К 531,15.083.8 (088,8) Дата опубликования описания 9.Х 1,1970 Авторыизобретен Заявител Донецкий научи инсЧИК УГЛА ПОВОРОТА Изобретение относится к области автоматического и полуавтоматического контроля иуправления машинами и механизмами.Известен датчик усгла поворота, содержащий постоянные магиты, герметизированныемагнитоуправляемые контакты, вращающийсямежду ними экранирующий диск с радиальным вырезом и делитель напряжения,Описываемый датчик отличается от известных тем, что в нем для повышения точности 10вокруг каждого магнитоуправляемого контакта равномерно по его длине установленыкольца из магнитомягкого материала, замыкающиеся между собой в единую экранирующую систему при помощи экранирующего 15диска, радиальный вырез которого имеет угол,превышающий примерно в полтора раза угловое расстояние между двумя соседними магнитоуправляемыми контактами, одни из выводов которых подсоединены к узловым точкам делителя напряжения через резисторы содинаковой величиной сопротивлений, а другие выводы соединены вместе и образуютс одной из крайних точек делителя выход датчика. 25.1 а фиг, 1 изображен датчик в разрезе, общий вид; на фиг, 2 взаимное расположениемагнитоуправляемых контактов и экранныхколец; на фиг, 3 - электрическая схема датчика; на фиг. 4 - его статическая характери- ЗОстика. Описываемый датчик угла поворота состоит пз диска 1, выполненного пз немагнитного материала и предназначенного для установки в нем магнитоуправляемых контактов и экранных колец; магнитоуправляемых контактов 2, помещенных совместно с экранными кольцами,3 в радиальные отверстия диска 1, выполненные на одинаковых угловых расстояниях друг от друга; постоянных магнитов 4, имеющих цилиндрическуо форму и расположенных в немагнцтном диске б; экранирующего диска б, жестко закрепленного на валу 7 датчика.Магниты 4, намагниченные вдоль продольной оси, имеют геометрические размеры, соизмеримые с размерами магнптоуправляемых контактов 2, и располохкены так, что каждый отдельный магнит 4 находится против соответствующего магнитоуправляемого контакта 2 с противоположной стороны экранирующего диска б. Экранируюцпй диск выполнен из магнитомягкого материала с радиальным вырезом в виде сектора, угловой размер которого равен полуторакратному угловому расстоянию между двумя соседними магнитоуправляемыми контактами 2. Для преобразования угла поворота вала в электрический сигнал слъ жпт резисторныи делитель напряжения (см. фиг, 3), в котором Р- - РЯз - ЮМагнитоуправляемые контакты 2 и постоянные магниты 4 расположены равномерно поокружности диска 1 (см. фиг. 1) так, что угловое расстояние между кими составляет 90",Для описания взаимодействия основных элементов датчика выберем правое направление вращения его вала 7, В исходном положении левый срез радиального выреза экранирующего диска б расположен против четвертого магнитоуправляемого контакта 2 так, что последний разомкнут. Б замкнутом состоянии находится лишь 1-й контакт 2, через который будет сниматься напрякение первой ступени выходной характеристики датчика (см. фиг. 4). у питУЯ,.Рт + Рз + Р 4+ Лз При последующем повороте вала 7 датчика на угол ;.= - 45 правый край радиального выреза подойдет ко 2-му магнитоуправляемому контакту 2 так, что между экранирующим диском б и соответствующими экранными кольцами 3 появится зазор. Магнитный поток вместо того, чтобы переходить от одного экранного кольца 3 к следующему по экранирующему диску б, начнет переходить по телу магнитоуправляемого контакта 2 и частично по воздушному зазору, между кольцами 3. Контакт 2 замкнется. Напряжение на выходе делителя возрастет в полтора раза. При дальнейшем повороте вала 7 на 45 и подходе левого среза к первому магнитоуправляемому контакту 2 экранирующий диск б образует с соответствующими экранными кольцами 3 единую экранирующую систему, замыкая отдельные кольца 3 в частично замкнутую оболочку цилиндрической формы. Линии магнитной индукции внешнего поля, стремясь пройти по пути с наименьшим магнитным сопроти- лением, концентрируются внутри стенок экранирующей оболочки так, что поле внутри нее резко Ослабляется, При этОм 1-Й магнитоуи. равляемый контакт 2 разомкнется. В замкнутом состоянии останется лишь 2-й контакт 2. Выходное напряжение делителя увеличится до величины падения напряжения на резисторах Й 1 и Р 2 делителя напряжения (см, фиг. 3).При дальнейшем повороте вала 7 датчика будут замыкаться последовательно второй и третий, третий, третий и четвертый, четвертый магнитоуправляемые контакты 2 и соответственно каждый раз через одинаковое угловое перемещение на одинаковую величину будет возрастать выходное напрякение, снимаемое с резисторного делителя.Вследствие высокой точности срабатывания ыагнитоуправляемых контактов 2 и определенного подбора сопротивлений делителя напряжения нелинейность выходной характеристики датчика (см. фиг. 4) и ее гистерезис будут минимальными, В данном случае под нелинейностью следует понимать величину отклонения фактических средних точек ступеней выходной характеристики датчика от пря 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 мой, проведенной через средние точки ступеней его идеальной характеристики.Таким образом, как было отмечено выше, установка вокруг каждого,магнитоу правляемого контакта 2 равномерно по его длине и на одинаковом расстоянии друг от друга экранных колец 3, выполненных из магнитомягкого материала, обеспечивает почти полное экранирование магнитного потока, проходящего через магнитоуправляемый контакт 2 при подходе к его продольной оси радиального среза экранирующего диска б. Такой эффект экранирования достигается за счет образования экранными кольцами 3 и экранирующим диском б практически единой экранирующей системы. Это обеспечивается очень малыми зазорами между экранными кольцами 3 и экранирующим диском б и значительной для шунтирующего потока площадью их соприкосновения. Следует отметить, что зазоры между закрытыми кольцами 3 и экранирующим диском б могут быть равными нулю. Крутизна изменения напряженности в месте установки магнитоуправляемого контакта 2 возрастет в несколько раз по сравнению со случаем, когда экранные кольца 3 отсутствуют. Высокую крутизну изменения магнитного потока при экранировании (разэкранировании) магнитоуправляемого контакта 2 обеспечивают принятые габариты постоянных магнитов 4, а также индивидуальное их расположение возле каждого магнитоуправляемого контакта 2.Применение в датчике экранирующего диска б с радиальным вырезом, угол которого в 1,5 раза превышает угловое расстояние между соседними магнитоуправляемыми контактами 2, позволяет использовать для контроля угловых перемещений как включение, так и отключение контактов и получить зависимость разрешающей способности датчика от количества магнитоуправляемых контактов 2 в датчике по формуле: Р= - , где Р -2 Уразрешающая способность; Л - количество магнитоуправляемых контактов 2; а - величина угла, в пределах которого расположены магнитоуправляемые контакты,Получаемый закон срабатывания магнитоуправляемых контактов 2 и способ подключения их к узловым точкам делителя напряже. пия обеспечивают простое преобразование угла поворота датчика в непрерывный и пропорциональный электрический сигнал.Это позволяет использовать для питания любой род тока, получать любое выходное сопротивление датчика, любую потребляемую мощность, расположить делитель напряжения непосредственно на датчике и тем самым обеспечить минимальное количество подводимых к нему электрических цепей. Использование резисторного делителя обеспечивает возможность искробезопасного исполнения датчика. Отсутствие открытых электрических контактов, возможность заливки их компаун279372 фо Рык Составитель А. Ивановаедактор Б. С, Нанкина Техред А. А. Камышникова Корректор Т. А. Джаманкулова Заказ 3197/3 Тираж 480 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий пои Совете Министров СССРМосква, Ж, Раушская набд. 45 Типография, пр. Сапунова, 2 ом обеспечивают надежную работу датчика условиях большой важноси и запылен;ости,Предмет изобретения Датчик угла поворота, содержащий потоянные магниты, герметизированные магниоуправляемые контакты, вращающийся межу ними экранирующий диск с радиальным ырезом и делитель напряжения, отличао 4 ийся тем, что, с целью повышения точности, округ каждого маги итоуправляемого конакта равномерно по его длине установлены кольца из магнитомягкого материала, замыкающиеся между собой в единую экранирую щую систему при помощи экранирующего диска, радиальный секторный вырез которого имеет угол, превышаюший примерно в полтора раза угловое расстояние между двумя соседними магнитоуправляемыми контактами, одни из выводов которых подсоединены к узловым точкам делителя напряжения через 10 резисторы с равной величиной сопротивлений,а другие выводы соединены вместе и образуют с одной из крайних точек делителя выход датчика.