RU6912U1 - SPEED SENSOR - Google Patents

Abstract

1. Датчик частоты вращения, содержащий кольцевой многополюсный постоянный магнит, установленный на приводном валу, корпус и крышку с аксиально выступающим внутрь корпуса элементом, в окне которого над окружной поверхностью магнита расположены чувствительный элемент и концентратор магнитной индукции, выполненный в виде изогнутой пластины из магнитомягкого материала, отличающийся тем, что один конец концентратора магнитной индукции расположен над чувствительным элементом, а второй конец снабжен пазом, охватывающим приводной вал, и лепестком, отогнутым и расположенным в пазу крышки, причем приводной вал выполнен в виде магнитопровода.2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что лепесток второго конца концентратора расположен диаметрально первому концу концентратора.3. Датчик по п.1, отличающийся тем, что приводной вал снабжен подпружиненной шариковой опорой.1. The speed sensor, comprising an annular multipolar permanent magnet mounted on the drive shaft, a housing and a cover with an axially protruding element inside the housing, in the window of which a sensing element and a magnetic induction concentrator are arranged over the circumferential surface of the magnet, made in the form of a bent plate of soft magnetic material characterized in that one end of the magnetic induction concentrator is located above the sensing element, and the second end is provided with a groove covering the drive shaft, and molding STKOM, bent and disposed in the groove cover, wherein the drive shaft is designed as a magnitoprovoda.2. The sensor according to claim 1, characterized in that the lobe of the second end of the concentrator is located diametrically to the first end of the concentrator. 3. The sensor according to claim 1, characterized in that the drive shaft is equipped with a spring-loaded ball bearing.

Description

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована для преобразования частоты вращения приводного вала в частоту электрических импульсов, в частности, в системе измерения скорости автомобиля.The invention relates to the field of measurement technology and can be used to convert the speed of the drive shaft to the frequency of electrical pulses, in particular, in a vehicle speed measurement system.

Известен цифровой датчик скорости, содержащий снабженный магнитами вращающийся диск, сопряженный с неподвижной кассетой, которая содержит импульсные проволочные чувствительные элементы. Кассета жестко электрически и механически соединена с жесткой печатной платой. Этот узел жестко закреплен на передней поверхности верхней части корпуса с возможностью юстировки величины воздущного зазора между диском и кассетой. Кассета с чувствительными элементами и диск с магнитами размещены в корпусе, состоящем из двух частей верхней и нижней см. пат. США № 4 890 059, МПК G 01Р 3/42, НКИ 324-174, публ. 26.12.89г., аналог пат. ЕПВ № О 314 957, МПК G01P 1/02, G01P 3/487, публ. 10.05.89г.A digital speed sensor is known, comprising a rotatable disk equipped with magnets coupled to a fixed cassette that contains pulsed wire sensors. The cassette is rigidly electrically and mechanically connected to a rigid printed circuit board. This unit is rigidly fixed on the front surface of the upper part of the housing with the possibility of adjusting the amount of air gap between the disk and the cartridge. A cassette with sensitive elements and a disk with magnets are placed in a housing consisting of two parts of the upper and lower see Pat. USA No. 4 890 059, IPC G 01P 3/42, NKI 324-174, publ. 12/26/89, analogue of Pat. EPO No. O 314 957, IPC G01P 1/02, G01P 3/487, publ. 05/10/89

Недостатком этого датчика является сложность конструкции из-за наличия множества элементов, и, вследствие этого, пониженные надежность и технологичность.The disadvantage of this sensor is the design complexity due to the presence of many elements, and, consequently, reduced reliability and manufacturability.

Известно также устройство кодирования углового положения вала, которое содержит приводной вал с закрепленными на нем постоянными магнитами, образзтощими кольцевой многополюсный магнит. На некотором расстоянии от магнитов установлен обращенный к ним компаратор магнитной индукции, содержащий чувствительный элемент в виде датчика Холла или магнитострикционного датчика, воспринимающий чередование полюсов при вращении приводного вала см. пат. Великобритании №1 600 726, МПК GO IP 3/487, публ. 21.10.81г.A device for encoding the angular position of the shaft is also known, which comprises a drive shaft with permanent magnets fixed to it, forming an annular multipolar magnet. A magnetic induction comparator facing them is installed at a certain distance from the magnets. It contains a sensing element in the form of a Hall sensor or magnetostrictive sensor, which senses alternating poles during rotation of the drive shaft, see US Pat. UK No. 1,600,726, IPC GO IP 3/487, publ. 10.21.81g.

Ближайщим аналагом заявляемого решения является датчик скорости (датчик частоты вращения), содержащий приводной вал с кольцевым многополюсным постоянным магнитом, установленным в подшипниках скольжения, один из которых закреплен в корпусе, а другой - в крышке датчика. Чувствительный элемент и концентратор магнитной индукции, выполненный в виде изогнутой пластины из магнитомягкого материала расположены над окружной поверхностьюThe closest analogue of the proposed solution is a speed sensor (speed sensor) containing a drive shaft with an annular multipolar permanent magnet mounted in sliding bearings, one of which is fixed in the housing, and the other in the sensor cover. The sensitive element and the magnetic induction concentrator, made in the form of a curved plate of soft magnetic material, are located above the circumferential surface

магнита в пазу выступающего аксиально внутрь элемента крышки корпуса и закреплены на кольцевой печатной плате с элементами схемы преобразования выходного сигналаa magnet in a groove protruding axially into the housing cover element and mounted on an annular printed circuit board with elements of the output signal conversion circuit

см. чертеж TOPD 402 132.001Сб, датчика ДС - 03 - 30 разработки ТОО ТОР - Д изготавливаемый Саратовским электроагрегатным заводом.see the drawing TOPD 402 132.001Sb, sensor ДС - 03 - 30 developed by TOR - D LLP manufactured by the Saratov Power Plant.

Недостатком известного датчика является сложность и неудобство крепления чувствительного элемента и концентратора, что снижает технологичность конструкции, повышает трудоемкость и стоимость изготовления.A disadvantage of the known sensor is the complexity and inconvenience of mounting the sensitive element and the hub, which reduces the manufacturability of the design, increases the complexity and cost of manufacture.

Кроме того, наличие осевого люфта снижает виброустойчивость датчика и надежность работы.In addition, the presence of axial play reduces the vibration resistance of the sensor and reliability.

Заявляемая конструкция решает задачу повышения технологичности, снижения трудоемкости и стоимости датчика, а также повышения виброустойчивости и надежности работы датчика.The inventive design solves the problem of improving manufacturability, reducing the complexity and cost of the sensor, as well as increasing vibration resistance and reliability of the sensor.

Датчик содержит кольцевой многополюсный постоянный магнит, установленный на приводном валу, корпус и крышку с аксиально выступающим внутрь корпуса элементом. В окне этого элемента, расположенном над окружной поверхностью кольцевого магнита, расположены чувствительный элемент и концентратор магнитной индукции, который выполнен в виде изогнутой пластины из магнитомягкого материала.The sensor contains an annular multipolar permanent magnet mounted on the drive shaft, a housing and a cover with an element axially protruding into the housing. In the window of this element located above the circumferential surface of the annular magnet, there is a sensitive element and a magnetic induction concentrator, which is made in the form of a curved plate of soft magnetic material.

Датчик отличается тем, что:The sensor is characterized in that:

-один конец пластины концентратора магнитной индукции расположен над чувствительным элементом;- one end of the plate of the magnetic induction concentrator is located above the sensitive element;

-второй конец концентратора снабжен пазом, охватывающим приводной вал датчика, и снабжен лепестком, который отогнут и размещен в пазу крышки;- the second end of the hub is equipped with a groove covering the drive shaft of the sensor, and is equipped with a tab that is bent and placed in the groove of the lid;

-приводной вал выполнен в виде магнитопровода.- the drive shaft is made in the form of a magnetic circuit.

При этом лепесток концентратора расположен диаметрально первому концу концентратора.In this case, the lobe of the hub is located diametrically to the first end of the hub.

Кроме того, приводной вал снабжен подпружиненной шариковой опорой.In addition, the drive shaft is equipped with a spring-loaded ball bearing.

На чертеже изображен датчик частоты вращения.The drawing shows a speed sensor.

Датчик частоты вращения содержит приводной вал 1, на котором жестко закреплен кольцевой многополюсный постоянный магнит 2 с чередующимися радиально расположенными полюсами. Приводной вал размещен с возможностью вращения в подшипниках скольжения 3 и 4, установленных в корпусе 5 и крышке 6, выполненных из электроизоляционных материалов. Приводной вал 1 снабжен опорным устройством, состоящим из шарика 7, размещенным в полости 8 на конце приводного вала и поджатым пружиной 9 к опорной пластине 10, расположенной в крышке 6. Крышка 6 выполнена с выступающим аксиально внутрь элементом 11,3 котором выполнено окно, расположенное над окружной поверхностью кольцевого магнита, в котором размеш;ен чувствительный элемент 12, например, датчик Холла в виде микросхемы Холла серии К 1116 КП. Чувствительная сторона датчика обращена к магниту. Датчик поджат к окну концом 13 концентратора магнитной индукции 14 (например, Г-образного). Второй конец концентратора выполнен с пазом 15, охватывающим приводной вал, и расположен на внутренней поверхности крышки 6. В крышке выполнен паз 16 под острым углом к ее оси, в котором расположен отогнутый лепесток 17, расположенный диаметрально первому концу концентратора. На выступающей части закреплена печатная плата 18, с которой соединены выводы чувствительного элемента и выводные провода 19. Корпус выполнен с резьбовым отверстием 20 для подсоединения к объекту.The speed sensor includes a drive shaft 1, on which an annular multipolar permanent magnet 2 with alternating radially arranged poles is rigidly fixed. The drive shaft is rotatably disposed in sliding bearings 3 and 4 installed in the housing 5 and the cover 6, made of electrical insulating materials. The drive shaft 1 is equipped with a support device consisting of a ball 7, located in the cavity 8 at the end of the drive shaft and preloaded by a spring 9 to the support plate 10 located in the cover 6. The cover 6 is made with an element 11.3 axially protruding inward which has a window located above the circumferential surface of the annular magnet, in which it is placed; a sensitive element 12, for example, a Hall sensor in the form of a Hall microcircuit of series K 1116 KP. The sensitive side of the sensor is facing the magnet. The sensor is drawn to the window by the end 13 of the magnetic induction concentrator 14 (for example, L-shaped). The second end of the hub is made with a groove 15, covering the drive shaft, and is located on the inner surface of the cover 6. In the cover, the groove 16 is made at an acute angle to its axis, in which there is a bent lobe 17 located diametrically to the first end of the hub. A printed circuit board 18 is attached to the protruding part, to which the terminals of the sensing element and the lead wires 19 are connected. The housing is made with a threaded hole 20 for connection to the object.

Приводной вал выполняют в виде магнитопровода, для чего его изготавлим г/СГ оThe drive shaft is made in the form of a magnetic circuit, for which we make it g / SG about

вают из магнитоматериала полностью или частично, в зоне расположения магнитаThey are made from magnetic material in whole or in part, in the area of the magnet

и концентратора. Например - устанавливают в этой зоне втулку из магнитомягкого материала на немагнитный стержень приводного вала.and a hub. For example - install in this zone a sleeve of soft magnetic material on a non-magnetic shaft of the drive shaft.

Датчик собирают следующим образом.The sensor is collected as follows.

В паз выступающего элемента 11 ( на чертеже не показано) крышки 6 с подщипником скольжения 4 и пластиной 10 вводят конец 13 концентратора магнитной индукции и поворачивают его так, чтобы второй его конец был расположен на внутренней поверхности крышки. В окно выступающего элемента 11 устанавливают чувствительный элемент 12 и отгибая лепесток 17 концентратора 16 в паз 16, поджимают чувствительный элемент к стенке по периметру окна. Затем устанавливают на выступающем элементе крыщки печатную плату 18 с выводами 19.In the groove of the protruding element 11 (not shown) of the cover 6 with a sliding bearing 4 and a plate 10, the end 13 of the magnetic induction concentrator is inserted and rotated so that its second end is located on the inner surface of the cover. A sensing element 12 is installed in the window of the protruding element 11 and bending the lobe 17 of the concentrator 16 into the groove 16, the sensing element is pressed against the wall around the window perimeter. Then, a printed circuit board 18 with terminals 19 is mounted on the protruding element of the lid.

В корпус 5 с подшипником скольжения 3 устанавливают приводной вал 1 с магнитом 2, пружиной 9 и шариком 7 и закрывают корпус крышкой 6 с установленными элементами.A drive shaft 1 with a magnet 2, a spring 9 and a ball 7 is installed in the housing 5 with a sliding bearing 3 and the housing is closed with a cover 6 with installed elements.

Датчик работает следующим образом.The sensor operates as follows.

При вращении приводного вала 1 возникает пульсирующий знакопеременный магнитный поток в цепи: магнит 2 - чувствительный элемент 12 - концентратор 14 - вал 1 - магнит 2. Чувствительный элемент срабатывает и выдает серию импульсов, частота которых пропорциональна частоте вращения приводного вала.When the drive shaft 1 rotates, a pulsating alternating magnetic flux occurs in the circuit: magnet 2 — sensing element 12 — hub 14 — shaft 1 — magnet 2. The sensing element activates and generates a series of pulses whose frequency is proportional to the rotational speed of the drive shaft.

чфbf

Предлагаемая конструкция магнитной индукции и его закрепление в крышке позволяет упростить конструкцию и снизить габариты датчика.The proposed design of magnetic induction and its fixing in the lid allows to simplify the design and reduce the size of the sensor.

Высокая технологичность датчика обеспечивает снижение трудоемкости и себестоимости почти в 2 раза по сравнению с прототипом.The high adaptability of the sensor reduces the complexity and cost of almost 2 times compared with the prototype.

Введение подпружиненной шариковой опоры повышает виброустойчивость и надежность работы.The introduction of a spring-loaded ball bearing increases vibration resistance and reliability.

Claims (3)

1. Датчик частоты вращения, содержащий кольцевой многополюсный постоянный магнит, установленный на приводном валу, корпус и крышку с аксиально выступающим внутрь корпуса элементом, в окне которого над окружной поверхностью магнита расположены чувствительный элемент и концентратор магнитной индукции, выполненный в виде изогнутой пластины из магнитомягкого материала, отличающийся тем, что один конец концентратора магнитной индукции расположен над чувствительным элементом, а второй конец снабжен пазом, охватывающим приводной вал, и лепестком, отогнутым и расположенным в пазу крышки, причем приводной вал выполнен в виде магнитопровода.1. The speed sensor, comprising an annular multipolar permanent magnet mounted on the drive shaft, a housing and a cover with an axially protruding element inside the housing, in the window of which a sensing element and a magnetic induction concentrator are arranged over the circumferential surface of the magnet, made in the form of a bent plate of soft magnetic material characterized in that one end of the magnetic induction concentrator is located above the sensing element, and the second end is provided with a groove covering the drive shaft, and molding STKOM, bent and disposed in the groove cover, wherein the drive shaft is designed as a magnetic circuit. 2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что лепесток второго конца концентратора расположен диаметрально первому концу концентратора. 2. The sensor according to claim 1, characterized in that the lobe of the second end of the concentrator is located diametrically to the first end of the concentrator. 3. Датчик по п.1, отличающийся тем, что приводной вал снабжен подпружиненной шариковой опорой.

3. The sensor according to claim 1, characterized in that the drive shaft is equipped with a spring-loaded ball bearing.