Датчик угла поворота вала

СОЮЗ СООЕТЮИХшвьлавчеив1 ЕСПУЬЛИН о 4 С 01 В 7 30 ый Комитет ссобретений и отнр осудю ственнПО ДЕЛАМ И ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ(54) ДАТЧИК УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для преобразования угла поворота вала в электрический сигнал вразличных устройствах автоматики ивычислительной техники. Цепью изобретения является повыпение точности измерения угла поворота вала путем по"вышения точности формирования гармонических выходных сигналов датчикав функции угла поворота вала, благодаря выполнению магниторезисторов таким образом, чтобы их сопротивлениеизменялось по гармонической функцииот угла поворота. Датчик угла поворота содержит два кольцевых магнитопровода, на одном из которых закреплен кольцевой постоянный магнити выполнены зубцы. На торце второгомагнитопровода напротив зубцов размещена магнитомягкая подложка с группами магниторезисторов. Каждый магниторезистор выполнен в виде зигзагас равномерным шагом и огибающей ввиде полуволны синусоиды; Длина каждого магниторезистора равна 1/2 зубцового деления, В каждой группе магниторезисторы соединены между собойпоследовательно, распределены равномерно по окружности и смещены относительно магниторезисторов соседнейгруппы на 1/4 зубцового деления.Этопозволяет формировать выходные сигналы датчика в виде гармонически .изменяющихся сопротивлений группмагниторезисторов при относительномперемещении зубцов одного магнитопровода относительно магниторезисторов, размещенных на другом магнитопроводе. 3 ил.12Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных устройствах автоматики и вычислительной техники и дляпреобразования угла поворота валав электрический сигнал.Цель изобретения - повышение точности измерения угла поворота валапутем повышения точности Формирования синусоидальной характеристики.преобразования в Функции угла.На Фиг. 1 показано конструктив"ное выполнение датчика, разрез; нафиг, 2 - схематическое выполнениемагнитореэистора; на фиг. 3 - участки групп магнитореэисторов и зубцовмагнитонровода в развертке,Датчик угла поворота вала содержит два кольцевых магнитопровода 1и 2, установленных соосно и разделенных воздушным зазором, На торцовой поверхности магнитопровода 1,обращенной в сторону зазора, закреплен кольцевой постоянный магнит 3и выполнены зубцы 4, равномерно распределенные по окружности той жеторцовой поверхности. На торцовойповерхности магнитопровода 2 напратив зубцов 4 первого магнитопровода закреплена магнитомягкая подложка с размещенными на ней магниторезисторами 5, объединенными в группы,смещенными одна относительнО другойна 1/4 зубцового деления первого магнитопровода, Например, таких группможет быть четыре (фиг. Зо, Р, 1 ит,), благодаря чему на выходах датчика (зажимах в-в, с/с, д-о и с-с )Формируются четыре выходных сигнала,сдвинутых по фазе на 90 эл, град.Длина каждого магниторезистора равнаполовине зубцового деления, равногоо360/,где р - число зубцов первогомагнитопровода. 1, а по Форме магниторезистор прецставляет собой зигзаг6 с равномерным шагом, величина которого значительно меньше зубцовогоделения, и огибающей 7 - в виде полуволны синусоиды. Таким образом,каждый магниторезистор 5 имеет наибольшую высоту в центральной частии наименьшую - по концам при плавномизменении высоты зигзага по полуволне синусоиды.Датчик работает следующим образом.При относительном перемещениимагнитопроводов 1 и 2 изменяется вэа Период 1 изменения суммарного сопротивления каждой группы магнито 360 резисторов рСуммарное сопротивление каждойгруппы магниторезисторов, изменяющееся при повороте вала, можно пред ставить следующими выражениями:В., = В.,(1 + К з 1 п р ы.);К,(1 + К сов Р )1Ко(1 К зп р 0)К = К,(1 - К"сов р к );где Ко - среднее значение сопротивления каждой группы в магнитном. поле;К в коэфФициент модуляции сопротивлений при изменениимагнитного поля;р - число зубцов магнитопровода 1,"0 - угол поворота вала.Для исключения постоянных состав ляющих В суммарных сопротивленияхгрупп магниторезисторов возможно ис"пользование мостовых схем иэмерения. 50 63997 2имное расположение зубцов 4 магнитопровода 1 (фиг. 3) и групп магниторезисторов 5 (фиг. За, 6, 8 ,). В результате изменяется длина участков 5 магнитореэисторов, перекрываемая зубцами магнитопровода, т.е. изменяется напряженность магнитного поля взоне их размещения, что приводит кизменению сопротивления магниторезисторов.Благодаря выполнению каждого магниторезистора в виде зигзагообразной линии, огибающая которой является полуволиой синусоиды, изменение 15 его сопротивления при взаимном перемещении магнитопроводов 1 и 2 представляет собой синусоидальную зависимость от угла 6 поворота вала,Объединение магнитореэисторов в груп пы, в которых магниторезисторы равномерно расположены по окружности, соединены последовательно и смещеныотносительно магниторезисторов соседней группы на 1/4 зубцового деленияпричем длина магнитореэистора равна1/2 зубцового деления, обеспечиваетпри взаимном перемещении магнитопроводов 1, 2 изменение суммарных сопротивлений групп магниторезисторов по ЗО закону синуса (косинуса) угла поворота вала.12 бЗ3При эапитывании мостовой схемы с группами магниторезисторов К К напряжением вида Е = Есоз а , а мостовой схемы с группами К , К 4 напряжением вида Е = Е зъп д С,выходные напряжения мостовых схем имеют видЧ , = Ч соваСвдп ржЧвмв = Ч вхп яС, сов рПри последующем суммировании этих напряжений напряжение на выходе сумматора будет иметь видЧвм 1 Ч выл с + Чвь вфф Ч сов И 1 481 п рм + Ч 81 п уй"хсов рЫ = Ч Б 1 п( ЯЙ + рМ) .20Таким образом, фаза выходного напряжения пропорциональна углу поворота вала, что позволяет построить на основе такого датчика преобразова-тель типа угол " код", который мо жет быть использован в различных устройствах автоматики и вычислитель,ной техники,997 4Формула изобретенияДатчик .угла поворота вала, содержащий два кольцевых магнитопровода; установленных соосно и разделенных зазором, один из которых выполнен с равномерно распределенными по, окружности его торцовой поверхности зубцами, обращенными в сторону зазора, и закрепленным на той же поверхности кольцевым постоянным магнитом, а второй выполнен с магнитомягкой подложкой, закрепленной на его торцовой поверхности напротив зубцов первого магнитопровода, и размещенные на подложке группы из последовательно соединенных и равномерно распределенных по окружности датчика магниторезисторов, которые смещекы одна относительно другой на 1/4 зубцового деления первого магнитопровода, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения угла поворота, каждый магниторезистор выполнен зигзагообразным с равномерным шагом.и огибающей в виде полуволны синусоиды и имеет длину, равную половике зубцового деления.1263997 Составитель С.СкрыпникТекред В,Кадар Корректор Е.Рошк едактор М.Товтин 9/40 Тираж 670ВНИИПИ Государственного комитпо делам изобретений и о 113035, Москва, Ж, Раушская каз 554 Подписита СССР крыт аб д. роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Уагород, ул, Проектная