Датчик угла поворота вала

(гг) 1)4 СО 1 В ГОСУДАРСгго дел енный номитет сссРзовретений и отнрытий ЯА ВТОР СКОМУ(54) ДА УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА(57) Изобр рольно-изм томатике и ни относится к конт ьной технике и ав быть использован измерения угловшх ью изобретения яв точности датчика за счет увеличен ктрической редукц рота содержит дв в частЮсеремещен яется по оворота вал коэффициент Датчик угла эл кольцевых магнитопровода установленных соосно с зазором и имеющих П-образное сечение. На одном из них и- размещен кольцевой постоянный магнит 3 и выполнены зубцы, а на другом размещены группы магниточувствительных элементов 4 и 5, выполненные в виде магниторезистивных матриц. Эти элементы распределены в каждой груп" пе с двумя чередующимися шагами, один из которых кратен половине зубцового деления, причем соседние магнитоувствительные элементы, принадлежащие к разным группам, смещены один отно-, сительно другого на угол, кратный 1/8 зубцового деления первого магнитопроС вода. При работе датчика обеспечнва- е ется изменение магнитной индукции в воздушном зазоре по гармоническому закону с амплитудой, обеспечивающей г- изменение сопротивления магниторезисторов в соответствии с квадратичным участком их характеристики преобразования. 3 ил.(3) где К - целое 1, 2, 3 то шаг Т.1 может быть определен из условия: 12985Изобретение относится к контрольно-иэмерительной технике и автоматике и может быть использовано, в частности, для измерения угловых перемещений, например, угла поворота враща ющегося вала.Целью изобретения является повышение точности измерения угла поворота путем увеличения коэффициента электрической редукции, благодаря чему 10 обеспечивается более высокая частота изменения информационного сигнала на выходе датчика в функции угла поворота контролируемого вала.На фиг. 1 показан датчик угла по ворота, сечение по его продольной оси, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг, 3 - разрез Б-Б на фиг, 1.Датчик угла поворота вала содержит два кольцевых магнитопровода 1 и 2, 20 установленные соосно и разделенные зазором, Кольцевые магнитопроводы 1 и 2 имеют П-образное сечение и установлены торцами один к другому. На одном из торцов магнитопровода 1 установлен кольцевой постоянный магнит 3, а другой торец выполнен зубчатым, На торце магнитопровода 2,сопряженном с зубчатым торцом.магнитопровода 1, размещены две группы магниточувствительных эцементов 4 и 5,выполненные в виде магниторезистивной матрицы и установленные на общей магнитомягкой цодложке с последовательным соединением между элементами 35 в каждой группе. Магниточувствительные элементы ;расположены по окружности с двумя чередующимися шагами Т и Т, один из которых например Т , кратен в нечетное число раз половине 40 зубцового деления Т первого магнитопровода, а соседниемагниточувствительные элементы 4 и 5, принадлежащие к различным группам, смещены один относительно другого на угол, кратный 45 в нечетное число разодной восьмой зубцового деления.Работа датчика основана на использовании магниторезистивного эффекта, который заключается в увеличении со- ф 50 противления полупроводникового магниторезистивного элемента при внесенииего в магнитное поле, Магнитное поле в датчике создается с помощью кольцевого постоянного магнита 3, при этом 55 в рабочем воздушном зазоре, образованном зубцами магнитопровода 1 и магниточувствительными элементами 4 26 2и 5, создается определенная индукция магнитного поля, соответствующая работе магниторезисторов на квадратичном участке их характеристики, Период изменения магнитной индукции для каждого магнитореэистора равен периоду расположения зубцов, т,е. эубцовому делению Т,Каждая группа состоит из ш последовательно соединенных магниторезисторов. Принадлежность магниторезистора к данной группе и положение в ней по периферии магнитопровода 2 характеризуется двумя индексами х и 3. Значение индекса 1. ( = 4,5) соответствует обозначению группы магниторезисторов на фиг. 3, а значение индекса 3 (1=1,2 ш/2) соответствует порядковому номеру в своей группе магниторезистора с данным значением индекса 1.Поскольку магнитореэисторы работают на квадратичном участке своей характеристики, то зависимость сопротивления й 1 магнитореэистора отмаг 1нитной индукции В;,4 имеет видЯН.,=й, + БВ;, (1) где К, - сопротивление магнитореэистора в отсутствии магнитного поля,Б - крутизна квадратичного участка характеристики;В; - магнитная индукция, воздействующая на магниторезисторс индексами 1., 3Выбором соответствующей конфигу; рации зубцов распределение магнитной индукции в рабочем воздушном зазоре может быть приближено к синусоидапьному, поэтому зависимость магнитной индукции В (А) от угла о поворота вала имеет вид: В;(М)=В +В, зз.п ( - А+И,. ), (2)2 Йгде В - амплитуда постоянной составоляющей магнитной индукции,В, - амплитуда ее переменной составляющей,Ч " начальная фаза.Поскольку шаг Т размещения магни 1торезисторов кратен в нечетное число раэ половине зубцового деления Т:(4) бочем воздушном зазоре, влияющего на точность датчика,зать, что сопротивления магниточувствительных элементов 4 и 5 изменяются в функции угла Ы поворота вала погармоническому закону; Датчик угла поворота вала, содержащий установленные соосно, торцами один к другому и разделенные зазором два кольцевых магнитопровода П-образного сечения, кольцевой постоянный магнит, размещенный на одном из торцов первого кольцевого магнитопровода, на другом торце которого выполнены равномерно расположенные по его окружности зубцы, и размещенные на торце второго кольцевого магнитопровода, сопряженном с зубчатым торцом первого магнитопровода, группы магниточувствительных элементов, выпол- О ненные в виде магниторезистивной матрицы и установленные на общей магнитомягкой подложке с последовательным соединением между элементами в каждой,группе, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения угла поворота путем увеличения коэффициента электрической редукции, магниточувствительные элементы в каждой группе распределены по . окружности второго магнитопровода с двумя чередующимися шагами, один из которых в нечетное число раз кратен половине эубцового деления, а смежные магниточувствительные элементы, принадлежащие к разным группам, смещены один относительно другого на угол, кратный в нечетное число раз одной восьмой зубцового деления первого магнитопровода.(5) целое число,Рз, (5) и (6) видно, что выходные сигналы датчика изменяются в функции .угла К поворота с периодом, в который 5 в два раза меньше зубцового деления Т, Следовательно, коэффициент электрической редукции датчика увеличивается в два раза и становится равным удвоенному числу зубцов кольцевого магнитопровода 1, Благодаря более высокой частоте изменения выходных сигналов датчика угла повышается точность преобразования угла поворота без увеличения числа зубцов датчика, 35 которое связано с увеличением их размеров во избежание магнитного насыщения зубцов и ухудшения гармонического состава магнитной индукции в ра 40 С учетом изложенного можно покаКд Кого К 1 соэ ( Т + 1 ) 14 л К (с)=К, -(-1) К в 1 п(+У , (6)43,где К =0,5 ш(2 К,+28 В +БВ ),аф зхп -Т к- ьв,зп83 (0,5 ш) Формула изобретения.Ходаиич ник Корректор И.Эрдейи ост едактор С,Патрушева ед Заказ 875 ПСССР сн оизводственно"полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная,/40 Тираж 67 ВНИИПИ Государственнопо делам изобретени 113035, Москва, Ж, Р омитета открытий кая наб.