Датчик углового положения

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 1191 (11В 14 С 01 7 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТВ.39:531.7 1 (088,8)ое свидетельство ССС 01 В 7/30, 1979 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54) ДАТЧИК УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ (57) Изобретение позволяет повысить точность контроля углового положения вала за счет улучшения формы кривой выходного сигнала датчика. Датчик содержит 2 Р-полюсный ротор с постояннными магнитами и статор с отверстиями для размещения в них секций ь-фазной обмотки. Число отверстий2 Р ь" ь, где ь 2, 3. С увеличением числа пазов,а следовательно,и числа секций обмотки датчика увеличивается точность формированиясинусоидального выходного сигналадатчика. Принцип действия датчикаоснован на смене зон насыщения магнитопровода статора под полюсамиротора и изменении индуктивногосопротивления соответствукицих секций обмотки датчика. Благодаря этому с помощью резисторов К; , подключенных к средним точкам ( 1,Ь ,)групп, образованных соответствующими парами секций обмотки, формируется т-фаэное .напряжение (при питании датчика отисточника одноазного напряжения), модулированное поамплитуде по гармоническому законув функции контролируемого угловогоположения. 2 ил.226038где К х=1,2,В1 1 О 20 Число отверстий Е на статоре выполнено равным 2 р ш,п. Чем это число больше, тем более близкая к синусоиде форма выходного сигнала датчика может быть получена.Взаимная фазировка подключениягрупп к шинам 92 и 93.питания опре 11 11 40 деля е тся знаком функции со з ес ввыражении ( 1 ) для К;Если знак этой функции положительный , то секции данной фазы обмотки , расположенные в одном отверс тии , присоединены к одной и той жешине питания , а если отрицательный - то к различным шинам ( например , с екции 3 1 и 3 5, расположенные в отвер сТИИ 5 фиг 2) еДатчик работает следующим образом.о При повороте ротора 26 датчикана некоторый уголпроисходит смена зон насыщения магнитопровода статора 1 под полюсами р ротора, благодаря чему перераспределяется напряжение питания, приложенное к шинам 92 и 93, между парами секций, раэ 1Изобретение относится к контроль-. но-измерительной технике и может быть использовано для измерения угла поворота вала и преобразования углового положения в синусоидальный выходной сигнал.На: фиг,1 изображена конструкция двухфазного (ш=2) четьрехполюсного (2 Р = 4) датчика углового положения с числом отверстий на статоре Е = = 24 (и = 3); на фиг.2 - электрическая схема датчика (в скобках указаны номера отверстий, в которых размещены секции обмотки датчика).Датчик углового положения содержит кольцевой статор 1 с Е отверстиями 2 - 25 (Е=24), четырехполюсный ротор 26, выполненный в виде двух стержневых постоянных магнитов, размещенных на валу 27. В отверстиях 2 - 25 размещаются секции 28 - 75 обмотки датчика (по две секции в каждом отверстии), соединенные в соответствии с электрической схемой (фиг.2). Секции, размещенные в диаметрально расположенных отверстиях статора, объединены попарно, а пары, расположенные в пространстве на взаимно пер пендикулярных диаметрах, объединены в группы. Например, секции 28 и 40, размещенные в диаметрально расположенных отверстиях 2 и 14, объединены в одну пару, а секции 34 и 46, размещенные в диаметрально расположенных отверстиях 8 и 20, - в другую пару. Поскольку диаметр, на котором расположены отверстия 2 и 14, расположен в пространстве перпендикулярно диаЛетру, содержащему отверстия 8 и 20, то указанные пары секций 28, 40 и 34 46 объединены в группу, .образуя среднюю точку А. Количество групп для каждой фазы равно Е/2 р=6.Средние точки групп (точки соединения пар секций, например точки А, В,) подключены через резисторы 76 - 87 к соответствующим выходным клеммам 88 и 89 датчика, к которым присоединены измерители 90 и 91 тока. Концевые выводы всех групп секционированной обмотки датчика подключены к шинам 92 и 93 однофазного источника питания, имеющег заземленную среднюю точку 94.Соп 1 ротивления К. резисторов датчика выбираются по номиналу согласно выражениюК. =К,) ссеес р).+рс 2(с) - -(3-1).1(1) 1.сопротивление резистора, подключенного к точ-, ке соединения пар секций первой группы (:1) в первой фазе (3 т 1) обмотки при о(, =0;(шп) - номер группы вкаждойфазе;Ы, - угловая координата отверстия в статоре, принятого за начало отсчета угловых координат;21 - угловое смещение между Е отверстиями .статора;- пространственный уголсмещения фаз обмотки статора, равный 2%/ш для нечетного ш и )1/ш для четного ш.Для двухфазного варианта выполнения датчика (ш=2, Р =2) сопротивление резисторов 76-81 для первой фазы (3-1) рассчитываются по формуле, полученной иэ выражения (1):К=К,созес20/, + 6(1-1)Я , (2) а сопротивления. резисторов 82 - 87 которые подключены к выходной клемме второй фазы (1=2), - по формулеК=К, ) еес 2 с 2 + - (з.-1)п . (3)1226038=1,2,(шп) 2 Т Х 35 мещенных в пазах, расположенныхвзаимно перпендикулярно. В результате этого при повороте ротора, на 31пример , на угол ), =потенциалы2 р5средних точек групп (точки А, В,)относительно средней точки 94 источника питанияизменяются от значеБния Б = - до нуля со сдвигом фаз,102 Правным р =. Следовательно в2У,средних точках (А,В,) групп образуется многофазная симметричнаясистема напряжений, амплитуда и фаза 15которых зависят от углаповоротаротора. Огибающая этих напряжений1имеет форму трапеции с периодом,равным Т . Выходным сигналом датчика является величина тока, протекающего через измерители 90 и 91 тока. В двухфазном варианте исполнения датчика ток в первой фазеизменяется по закону 1 здп 2 Рздпий,а во второй фазе - по закону 1 соз 2 Р кздп )с.Наиболее целесообразно в качествеизмерителя тока использовать операционный усилитель.Преимуществом предлагаемого датчйка является возможность более точногоизмерения углового положения валаблагодаря формированию выходногосигнала синусоидальной формы с меньшими нелинейными искажениями. Формула изобретения Датчик углового положения, содержащий 2 Р-полюсный ротор, выполненный из постоянного магнита, кольцевой статор с Х отверстиями, размещенную в них в-фазнуюсекционированную обмотку, секции которой объединены вгрупп, группы состоя г из Р пар секций, а их концевые выводы объединены и предназначены для подключения к шинам однофазного источника питания, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности за счет улучшения формы кривой выходного сигнала, он снабжень резисторами, под;люченными между точками соединения пар секций в каждой группе и выходными клеммами датчика и выбранными по номиналу согласно выражениюК =Й, созесРЫ,+Рд(-)-Р(-1) С 1) где к, - сопротивление резистора, подключенного к точке соединения пар секцийпервой группы ( =1) впервой фазе 6 =1) обмотки при с =0; номер группы в каждойфазе;угловая координата отверстия в статоре, принятого за начало отсчета угловых координат; угловое смещение междуотверстиями статора;- пространственный уголсмещения фаз обмотки.статора, равный 2 Й/пдля нечетного гп и К /пдля четного ь,число отверстий Е на статоре выполнено равным 2 Р е , где ь2,3, а фазировка подключения групп к шинам питания определяется знаком функции "собес" в выражении К;/28 Тираж 670 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, писно каз 2110 5 Производственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная