SU316935A1 - Магнитный датчик для дискретно-аналогового преобразования угла поворота в напряжение - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области измерительной техники и предназначено дл  преобразовани  угла поворота вала в дискретноаналоговую величину напр жени , пропорциональную углу поворота (аналоговое изменение сигнала в пределах единицы дискретности ).

В известных бесконтактных датчиках изменение магнитного потока при повороте ротора датчика относительно статора преобразовываетс  в изменение индуктивности или величины наводимой э.д. с. в обмотке зубцаи далее считываетс  при помощи либо трансформаторного выхода, либо мостовых или компенсационных схем.

В магнитомодул ционных преобразовател х угла поворота в код чувствительные элементы выполн ютс  в виде магнитных усилителей , управл емых внешним магнитным полем , перемещение которого осуществл етс  при повороте входного вала.

Однако такие устройства обладают невысокой разрещающей способностью, ограниченной 7-9 разр дами; сложностью считывающих устройств, к которым относ тс  устройства с трансформаторным выходом, с трансформаторным и индуктивным съемом сигналов; сложностью конструктивного выполнени  и большими размерами.

Описываемый магнитный датчик отличаетс  от известных тем, что в нем ротор и статор выполнены из магнитом гкого материала с расположенными на них наборами чередующихс  пластин из магнитом гкого и немагнитного материалов, а в качестве чувствительного элемента применен датчик Холла, расположенный в пазу основани  статора, выполненного в виде посто нного магнита.

Это позвол ет повысить разрешающую способность датчика, увеличить его чувствительность и уменьшить габариты.

На фиг. 1 показан датчик в общем виде; на фиг. 2 - экспериментальна  форма сигнаЛОБ датчика; на фиг. 3 - линейна  форма выходных сигналов.

Магнитный датчик состоит из ротора 1 и статора 2. Ротор имеет основание 3, которое выполн етс  из магнитом гкого материала.

По наружному диаметру основани  ротора посажено кольцо 4, состо щее из пластин 5 магнитом гкого и 6 немагнитного материалов , которые чередуютс  между собой. Статор 2 имеет основание 7, представл ющее собой посто нный магнит, на котором закрепл ютс  чередующиес  пластины 8 из магнитом гкого и 9 немагнитного материалов, набранные аналогично кольцу 4. Конструкци статора может быть выполнена в виде секто имеет паз, в котором ио.мещеп считывающий элемент-датчик Холла 10, расиоложеииый между полюсами посто ниого магиита. Магпитный поток, создаваемый осиовапием 7, замыкаетс  через иластииы 8 статора 2, Боздушиый зазор между ротором и статором, пластины 5 кольца ротора, основаппе ротора и далее по аналогичной цепи к другому полюсу статора. При повороте ротора происходит изменение магнитного соиротивлени указанных цепей, а вследствие этого и магнитного потока за счет изменени  эффективной площади поперечного сечени  магнитной цепи. Таким образом шунтируетс  зазор, в котором находитс  датчик Холла, н изменение .магнитного потока воспринимаетс  датчиком как сигнал. В изготовленном образце толщина магнитопровод щих пластин 0,1 мм, а немагнитных 2 мм. Количество магнитопровод щих пластин ротора «м-120, а статора--20. При соответствующем выборе размеров магнитопровод щих и немагнитных пластин можно получить линейную форму выходных сигналов в пределах половины единицы дискретности (см. фиг. 3), что позвол ет вести дальнейшую обработку сигнала с целью увеличени  разрешающей снособности. В образце получена разрешающа  способность 8-го разр да, что составл ет 1°2423. При использовании пластин толщиной менее 0,1 мм можно получить разрешающую снособность выше 10-го разр да при диа.метре датчика 50--60 мм и толщине 10-15 мм. При.мен   снециальные схемы обработки выходных сигналов, можно получить разрешающую способность до 14-го разр да. Ошибки углового ноложени  сигналов получаютс  незначительными за счет интегрального эффекта усреднени , благодар  которому происходит взаимна  компенсаци  случайных ошибок изготовлени  отдельных зубцов магнитной гребенкн и, что особенно существенно, нроис.ходит почти полна  компенсаци  основной ошибки изготовлени  накопленной ошибкой окружного шага. При этом к точности изготовлени  гребенок предъ вл ютс  значительно меньшие требовани . Предмет изобретени  Магнитный датчик дл  дискретно-аналогового преобразовани  угла поворота в напр жение , содержащий ротор и статор, отличающийс  тем, что, с целью повышепи  разрешающей снособности датчика, увеличени  его чувствительности и уменьшени  габаритов, ротор и статор выполнены из магнитом гкого материала с расположенными на них наборами чередующихс  пластин из .магнитом гкого и немагнитного материалов, а в качестве чувствительного элемента применен датчик Холла, расположенный в назу основани  статора, вынолненного в виде посто нного магнита. 40 60 100 по 140 160 ( Риг.2 ( i/гл мин 360-60

Ь11угл.ман

Фиг.з