Датчик угла поворота

)4 С 01 В 7/30 ЕТЕНИЯ ВУ 00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(53) 621,317,39:531.71(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР В 458009, кл. 6 08 С 9/04, 1974.Авторское свидетельство СССР В 773426, кл, б 01 В 7/30, 1979.Вольдок А,И., Солдатенкова Н,А, К расчету магнитного йоля в воздуш ном зазоре электрических машин с помощью гармонических проводимостей, Труды ЛПИ, Электромашинострое ние, - Л.: Энергия, 1968,с, 301.(54) ДАТЧИК УГЛА ПОВОРОТА(57) Изобретение относится к изме-рительной технике и позволяет повысить точность измерения угловыхперемещений вращающихся объектов засчет исключения из выходного сигналадатчика угла поворота пространственных. гармоник высшего порядка. Датчикугла поворота содержит два кольцевых магнитопровода 1 и 2, установленных соосно с зазором между собой,Магнитопроводы 1 и 2 имеют П-образную форму поперечного сечения и размещены торцами один к другому. Нанаружном торце первого магнитопровода 1 установлен кольцевой постоянный магнит 3. Внутренний торецмагнитопровода выполнен зубчатым спостоянным зубцовым делением, Навнутреннем торце второго магнитопровода 2 размещены пары магниточувствительных элементоВ, смещенные одинотносительно другого на четвертьзубцового деления и соединенныеэлектрически последовательно в двегруппы. Пары элементов размещены поокружности неравномерно так, что разность щагов между соседними парами представляет постоянную величину, Это ведет к уничтожению соответствующей пространственной гармонической составляющей в выходном сигнале, снижению коэффициента нелинейных искажений и повышению точности измерений. 3 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угловых перемещений вращающихся объектов,Цель изобретения - повышение точности измерений путем исключения извыходного сигнала пространственныхгармоник высшего порядка.На фиг, 1 представлен датчик, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на Офиг, 1 на фиг. 3 - разрез Б-Б нафиг. 1,Датчик угла поворота содержитдва кольцевых магнитопровода 1 и 2,установленных соосно и разделенных 15зазором. Магнитопроводы 1 и 2 имеютП-образную форму поперечного сеченияи установлены торцами один к другому.На наружном торце магнитопровода 1установлен кольцевой постоянный магнит 3, Внутренний торец магнитопроводавыполнен зубчатым с постоянным зубцовым делением Т, На внутреннем торце магнитопровода 2, сопряженным с внутренним торцом магнитопровода 1, размещены пары магниточувствительных элементов 4 и 5, сме, щенных один относительно другого начетверть зубцового деления, Магниточувствительные элементы 4 соеди- З 0иены последовательно электрическив первую группу элементов, магниточувствительные элементы 5 аналогично соединены во вторую группу элементов. Пары элементов Й и 5 размещеныпо окружности неравномерно та.кимобразом, что разность шагов междусоседними парами постоянна и равнаТ/2 лп, где и - номер подавляемойпространственной гармоники, В качестве магниточувствительных элементов могут быть использованы, например, магниторезисторы.7 2.В(с)=В,+В,соя(К ,х+ Ч), (1) К-. 1 где К -номер гармонической составляющей;.амплитуда постоянной составляющей магнитной индукции; амплитуда гармоник магнитной индукции;угол поворота одного магниВ отопровода относительно другого;начальная фаза 1 с-ой гармоники, зависящая от положения оси отсчета угла с,Датчик работает следующим образом, Магнитопровод 1 присоединяется, например, к объекту контроля (не показан), а магнитопровод 2 закрепляется неподвижно (или на другом объекте, относительно которого измеряется перемещение первого объекта). Магнитное поле в датчике создается постоянным магнитом 3, Величина магнитной индукции в зазоре между магнитопроводами 1 и 2 должна обеспечивать работу магниточувствительных элементов - магниторезисторов ч и 5 на линейном участке их характеристики Период изменения индукции для каждого из магниторезисторов при взаимном перемещении магнитопроводови 2 равен зубцовому делению Т.Поскольку внутренний .торец магнитопровода 1 выполнен зубчатым, то закон изменения магнитной индукции в зазоре между магнитопроводами 1 и 2 содержит помимо основной гармоники с периодом Т кратные ей высшие пространственные гармоники и может быть описан математически (3) ввиде ряда.(2) Если принять, что магниторезисторы осуществляют линейное преобразование магнитной индукции в изменение сопротивления и учесть, что магниторезисторы 4 и 5 смещены на четверть зубцового деления, то, обозначив разность шагов между соседними парами магниторезисторов через сТ, где с - действительное число, можно. показать, что зависимость сопротивления групп магниторезисторов 4 и 5 от угла поворота имеет вид: 2 ЛКсзп -- К(Ф)= К,+Кк --- , - . --- совз 1 пПКс 2 у 2 Л Кс(К - с , +7 ГКс+ --+К - ) (3) Т Т 2 Очевидно, что при с=Т/2 Лп, где и - номер подавляемой пространственной гармоники, сомножитель2 ЛКсзп - - --- в выражениях (2 и 3) зпЛКсобращается в нуль, чго равносильно уничтожению в выходном сигнале датчика соответствующей пространственной гармоники (кап),Таким образом, участие в формировании выходных сигналов датчика двух групп магниточувствительных элементов, расположение элементов со смещением на четверть эубцового деления, размещение элементов в. 15 20 25 30 35 40 каждой группе неравномерно по окружности с постоянной разностью шагов между соседними элементами и электрически последовательное соединение элементов в группах позволяет исключить из выходного сигнала группмагниточунствительных элементов высшие пространственные гармоники, засчет этого снизить коэффициент нелинейных искажений выходного сигналадатчика, что повышает точность измерений,Формула изобретения Датчик угла поворота, содержащий установленные соосно торцам один к другому с возможностью относительного вращения первый и второй кольцевые магнитопроводы П-образного сечения, постоянный магнит кольцевой формы, установленный на наружном торце первого магнитопровода, на внутреннем торце которого выполнены равномерно расположенные по его окружности зубцы, пары смещенных один относительно другого на четверть зубцового деления магниточувствительных элементов, соединенных электрически последовательно в две группы и размещенных на внутреннем торце второго магнитопровода, о т,л и ч а - ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности путем исключения иэ выходного сигнала пространственных гармоник высшего порядка, пары магниточувствительных элементов расположены по окружности неравномерно с постоянной разностью между шагами, равной Т/оп, где Т - величина зубцового деления, и - номер подавляемой пространственной гармоники.12 б 8945 ставитель Л.Гуськовхред П. Олейник орректор В Синицкая Редактор Г.Герб аз 6023,/ дарствизобр 11303 роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Тир ИИПИ Гос по делам5, Иоскв Подписноенного комитета СССРений и открытийРаушская наб д, 4/5