Датчик угла поворота вала

,ЯО 139771 с 59 4 с 01 В 7/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЛЬСТВУ А ВТОРСКОМУ. Св ад Уг адУ г,1 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Г 21) 4172367/25-28(56) Авторское свидетельство СССРУ 1263997, кл. С 01 В 7/30, 1985.(54) ДАТЧИК УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА(57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель - повышениеточности измерения угла поворота вала при одновременном уменьшении габаритов и массы датчика за счет"соответствующего выполнения и взаимногорасположения магниторезисторов 5,выполняющих функции чувствительногоэлемента датчика. Иагниторезисторы5 размещены на магнитомягких подложках одного из установленных свозможностью углового перемещениямагнитопроводов датчика, на обращенной к ним торцовой поверхности второго магнитопровода выполнены зубцы 4.Каждый магниторезистор выполней ввиде зигзагообразной линии, имекщейпостоянную высоту и изменяющийся посинусоидальному закону шаг, величина которого имеет наименьшее значение в середине зигзага и наибольшеепо его концам. Магниторезисторы объединены в группы, смещенные одна относительно другой на половину зубцовогоделения второго магнитопровода, Благодаря размещению участков с наименьшейдлиной шага одной группы магниторезисторов в промежутках участков лентообразного зигзага с наибольшей длинойшага другой группы магниторезисторовони могут быть расположены на общейдорожке магнитомягкой подложки, т.е,в одинаковых условиях, что уменьшаетгабариты датчика и повышает точностьпреобразования угла поворота. ф 3 ил, 1397/15Изобретение относится к измеритель. ной технике и может быть использовано в различных устройствах автоматики и вычислительной техники и для преобра 5 зования угла поворота вала в электрический сигналЦель изобретения - повышение точности измерения угла поворота вала и уменьшение габаритов и массы датчика 10 за счет изменения длины шага зигзага зигзагообразных магниторезисторов и более плотного их размещения.На фиг.1 показано конструктивное выполнение датчика угла поворота ва ,ца, разрез; на фиг. 2 - электричесКая схема соединения магниторезистоов в группы; на фиг,3 - взаимное раз мещенне магниторезисторов из разных групп. 20Датчик угла поворота вала содержит два кольцевых магнитопровода 1 и 2, установленных соосно и разделенных воздушным зазором, На торцовой поверхности магнитопровада 1, обращенной 25 й сторону зазора, закреплен кольцевой Постоянный магнит 3 и выполнены зубцы 4, равномерно распределенные по окружности той же торцовой поверхности. На торцовой поверхности магнита-30 провода 2 напротив зубцов 4 первого мапнитопровода закреплена магнитомягкая подложка с размещенными на ней Магнитарезисторами 5, объединенными в группы, которые смещены одна относительно другой на 1/4 зубцового деле 35 ния первого магнитопровода. Например, таких групп может быть четыре (фиг.2)( благодаря чему на выводах а-а, б-б,/в-в, г-г формируются четыре выходных сигнала, сдвинутые по фазе на 90 эл. град. Длина каждого магниторезистора равна половине зубцового деления, равного 360 /р, где р - число зубцов первого магнитопровада 1.45Каждый магниторезистор выполнен зигзагообразным и имеет постоянную высоту и переменную длину шага, из"меняняцуюся по синусаидальному закону, так, что в средине магниторезистора длина шага минимальна, а на ега концах максимальна, Поскольку длина каждого магниторезистора равна половине зубцовага деления, а магниторезистары объединены в группы, которые смещены одна относительно другой на 1/4 зубцового деления, то участки с наименьшей длиной шага одной группы иагниторезисторов располагаются в промежут Период Т изменения суммарного сопротивления каждой группы магниторезис 360тора равен . Суммарное сопротивле-рние каждой группы магниторезисторов, изменяющееся при повороте вала, можно представить следующими выражениями К,( 1 К,(1 К,( 1 К(1+ 1 с эп рЫ); + 1 с соя рК);1 с в 1 п рм. );1 с соя рк); К, К К з К где К, - среднее значение сопротивления каждой группы в магнитном пале;коэффициент модуляции сопротивлений при изменении магнитного поля;р - число зубцов магнитопровода 2;о - угол поворота вала датчика.Для исключения постоянных составляющих в суммарных сопротивлениях групп магннторезисторов возможно использование мостовых схем измерения, Нри эапи. тывании мостовой схемы с группами магниторезисторов К К, напряжением вида Е = Е, " соэи, а мостовой схемы с ках участков с наибольшей длиной шага другой группы магниторезисторов. Если таких групп четыре, то все магниторезисторы разместятся по одной дорожке подложки.Датчик работает следующим образом.При относительном перемещении магнитопроводов 1 и 2 изменяется взаимное располодение групп магниторезисторов 5 и зубцов 4. В результате этого изменяется длина участка магниторезисторов, перекрываемая зубцами магнитопровода 1, т.е, изменяется напряженность магнитного поля в зоне их размещения, что приводит к изменению сопротивления магниторезисторов.Благодаря выполнению каждого магниторезистора в виде зигзагообразной линии с постоянной высотой по длине магниторезистара и с длиной шага, имеющей наименьшие значения в центре зигзага и плавно увеличивающейся по з акону синуса от центра магниторез истора к его концам, изменение сопротивления каждого магниторезистора, а следовательно, и образованных ими групп представляет собой гармоническую зависимость от угла о 6 поворота ва ла датчика при взаимном перемещении магнитопровада 1 и 2 датчика.группами К, К напряжением вида Е = Е здпйй выходные напряжения мостовых схем имеют видБ = У созц 1 здп ра; 5 Б = Б зпяС соз рМ.При последующем суммировании этих напряжений напряжение на выходе сумматора имеет вид10Пем 11 вм+ Пвьпй 0 соз зп Рф+ Б зЫЖ соз рЫ= 0 зЫ(ай + рЫ),Таким образом, фаза выходного напряжения пропорциональна углу поворота вала. Размещение магниторезисторов по одной дорожке на магнитомягкой подложке датчика, т.е. практически в одинаковых условиях магнитного поля, позволяет повысить точность измерения угла поворота вала при одновременном уменьшении габаритов и массы датчика. Это позволяет построить на основе такого датчика преобразователь угол - 26 код, который может быть использован в различных устройствах автоматики и вычислительной техники.Формула изобретения30Датчик угла поворота вала, содержащий два кольцевых магнитопровода, установленных соосно с торцовым зазором между ними, первый из которых выполнен с равномерно распределеннымипо окружности его торцовой поверхности зубцами и закрепленными на той жеповерхности кольцевым постоянным магнитом, а втооой выполнен с магнитомягкой подложкой, закрепленной на еготорцовой поверхности напротив зубцов первого магнитопровода, и размещенные на подложке группы из последовательно соединенных и равномернораспределенных по окружности датчикамагниторезисторов, которые смещеныодна относительно другой на 1/4 зубцового деления первого магнитопровода, причем каждый магниторезисторвыполнен в виде зигзагообразной лентыи имеет длину, равную половине зубцового деления, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения угла поворота валаи уменьшения габаритов и массы датчика, зигзагообразные магниторезисторы имеют одинаковую высоту и изменяю-.,щуюся по синусоидальному закону длину шага, именщую наименьшее значениев центре зигзага и наибольшее - наего концах, при этом участки с наименьшей длиной шага магниторезистороводной группы расположены в промежуткахучастков с наибольшей длиной шагамагниторезисторов другой группы.33977 15 Составитель Т, БычковаТехред А, Кравчук Корректор М. П Редакто Гереш Тираж 680 НИИПИ Государственного по делам изобретений и 35, Москва, Ж, Раушс з 2261 ПодписиССР комитета открытий 4/5 н жгород, ул, Проект оизводственно-полиграфическое предприят