CS240236B1 - Position sensor, especially for stepper motors - Google Patents

Position sensor, especially for stepper motors Download PDF

Info

Publication number
CS240236B1
CS240236B1 CS845543A CS554384A CS240236B1 CS 240236 B1 CS240236 B1 CS 240236B1 CS 845543 A CS845543 A CS 845543A CS 554384 A CS554384 A CS 554384A CS 240236 B1 CS240236 B1 CS 240236B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
pole
teeth
tooth pitch
yoke
pair
Prior art date
Application number
CS845543A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CS554384A1 (en
Inventor
Oldrich Podzimek
Jan Rozprim
Original Assignee
Oldrich Podzimek
Jan Rozprim
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oldrich Podzimek, Jan Rozprim filed Critical Oldrich Podzimek
Priority to CS845543A priority Critical patent/CS240236B1/en
Publication of CS554384A1 publication Critical patent/CS554384A1/en
Publication of CS240236B1 publication Critical patent/CS240236B1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

Provedení snímače polohy krokového motoru využívající ozubení reakční, většinou pohyblivé části motoru. Kolmo ke jhu, na kterém je budicí cívka jsou na obou koncích připevněny pólové dvojice, které jsou na koncích opatřeny ozubenými pólovými nástavci. Vzájemná poloha zubů pólových nástavců téže pólové dvojice je určena vztahem == -rz (kt + 0,5), kde značí rozteč zubů ve směru pohybu, τζ zubovou rozteč a (k) celé nezáporné číslo. Vzájemná poloha zubů stejnolehlých pólových nástavců vzhledem k ose jha obou pólových dvojic je určena vztahem τ2 = τ2 (k2 + 0,25), význam symbolů je stejný jako u předchozího vztahu. Alespoň na jednom pólovém nástavci každé pólové dvojice je umístěna snímací cívka.A design of a stepper motor position sensor using the gearing of the reaction, mostly moving part of the motor. Perpendicular to the yoke on which the excitation coil is mounted, pole pairs are attached at both ends, which are equipped with toothed pole extensions at the ends. The mutual position of the teeth of the pole extensions of the same pole pair is determined by the relationship == -rz (kt + 0.5), where τζ denotes the tooth pitch in the direction of movement, τζ the tooth pitch and (k) a non-negative integer. The mutual position of the teeth of the identical pole extensions relative to the axis of the yoke of both pole pairs is determined by the relationship τ2 = τ2 (k2 + 0.25), the meaning of the symbols is the same as in the previous relationship. A sensing coil is placed on at least one pole extension of each pole pair.

Description

Předložený vynález se týká snímače polohy vhodného zejména pro krokové motory. Sestává z magnetického obvodu, budicí cívky a snímacích cívek.The present invention relates to a position sensor particularly suitable for stepper motors. It consists of a magnetic circuit, excitation coil and sensing coils.

Pro snímání polohy pohyblivé části lineárního nebo reakčního krokového motoru se požívají optoelektronické inkrementální snímače. Při změně polohy o určitý úsek generují impuls, jejichž celkový počet je měřítkem dráhy pohybu. V některých aplikacích je nutno měřit 1 zátěžný úhel motoru, tj. rozdíl mezi vektorem magnetického napětí pevné části a vektorem magnetického napětí (osou zubu) pohyblivé části. To lze s pomocí inkrementálního snímače polohy pouze složitými elektronickými obvody se současnou synchronizací impulsů s polohou zubů pohyblivé části.Optoelectronic incremental encoders are used to sense the position of the moving portion of a linear or reaction stepper motor. When a position is shifted by a certain section, they generate a pulse, the total number of which is a measure of the travel path. In some applications it is necessary to measure 1 motor load angle, ie the difference between the magnetic voltage vector of the fixed part and the magnetic voltage vector (tooth axis) of the moving part. This can only be done with complex electronic circuits with simultaneous synchronization of the pulses with the position of the teeth of the moving part using the incremental encoder.

Uvedené nevýhody odstraňuje provedení snímače polohy podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že magnetický obvod je tvořen jhem, na jehož koncích je upevněna první a druhá pólová dvojice tak, že osy zubů prvního, druhého, třetího a čtvrtého pólového nástavce první a druhé pólové dvojice jsou kolmé k ose jha, přičemž vždy jeden pólový nástavec z každé pólové dvojice je umístěn na jedné straně osy a druhý pólový nástavec z každé pólové dvojice na druhé straně osy. Zuby prvního a druhého pólového nástavce první pólové dvojice a zuby třetího a čtvrtého pólového nástavce druhé pólové dvojice jsou vůči sobě posunuty o celistvý násobek zubové rozteče zvětšený nebo zmenšený o polovinu zubové rozteče. Zuby prvního a třetího pólového nástavce na téže straně osy první i druhé pólové dvojice jsou od sebe vzdáleny o celistvý násobek zubové rozteče zvětšený, nebo zmenšený o jednu čtvrtinu zubové rozteče. Na jliu je umístěna budicí cívka a alespoň na jednom protilehlém pólovém nástavci každé pólové dvojice je umístěna snímací cívka.The above-mentioned disadvantages are eliminated by the embodiment of the position sensor according to the invention, which is characterized in that the magnetic circuit is formed by a yoke, at the ends of which the first and second pole pairs are fixed such that the tooth axes of the first, second, third and fourth pole pieces the pairs are perpendicular to the yoke axis, with one pole piece of each pole pair located on one side of the axis and a second pole piece of each pole pair on the other side of the axis. The teeth of the first and second pole pieces of the first pole pair and the teeth of the third and fourth pole pieces of the second pole pair are offset relative to each other by an integral multiple of the tooth pitch increased or decreased by half the tooth pitch. The teeth of the first and third pole pieces on the same side of the axis of the first and second pole pair are spaced apart by an integral multiple of the tooth pitch increased or decreased by one quarter of the tooth pitch. An excitation coil is located on the mule and a sensing coil is located on at least one opposite pole piece of each pole pair.

Příklady provedení snímače podle vynálezu jsou na přiložených výkresech, kde na obr. 1 j'e vyznačena vzájemná poloha zubů reakční části motoru a zubů jednotlivých pólů snímače, na obr. 2 je příklad provedení snímače polohy lineárního krokového motoru.1 shows the relative position of the teeth of the reaction part of the motor and the teeth of the individual poles of the sensor; FIG. 2 shows an embodiment of the position sensor of a linear stepper motor.

Na obr. 1 je znázorněna vzájemná poloha zubů snímače a reakční části motoru, nutná pro správnou funkci. Rozteč zubů 50 reakční části 5 motoru je rovna τζ. Vzájemná poloha τχ zubů 110, 120 prvního a druhého pólového nástavce 11, 12, resp. zubů 130, 140 třetího a čtvrtého pólového nástavce 13, 14 je rovna celistvému násobku zubové rozteče τζ zvětšenému nebo zmenšenému o polovinu zubové rozteče τζ. Vzájemná poloha τ2 zubů 110, 130 prvního a třetího pólového nástavce 11, 13, resp. zubů 120, 140 druhého a čtvrtého pólového nástavce 12, 14 je rovna celistvému násobku zubové rozteče τζ zvětšenému nebo zmenšenému o 1/4 zubové rozteče τζ.FIG. 1 shows the relative position of the sensor teeth and the reaction part of the motor necessary for proper operation. The tooth pitch 50 of the engine reaction section 5 is equal to τ ζ . The relative position τ χ of the teeth 110, 120 of the first and second pole pieces 11, 12, respectively. of the teeth 130, 140 of the third and fourth pole pieces 13, 14 is equal to an integral multiple of the tooth pitch τ ζ, increased or decreased by half of the tooth pitch τ ζ . The relative position τ 2 of the teeth 110, 130 of the first and third pole pieces 11, 13, respectively. of the teeth 120, 140 of the second and fourth pole pieces 12, 14 is equal to an integral multiple of the tooth pitch τ ζ increased or reduced by 1/4 of the tooth pitch τ ζ .

Na obr. 2 je přiklaď konstrukčního uspořádání snímače. Magnetický obvod 1 je tvořen jhem 15 s budicí cívkou 2, první a druhou pólovou dvojicí 16, 17 se čtyřmi pólovými nástavci 11, 12, 13, 14, opatřenými zuby 110, 120, 130, 140. U každé pólové dvojice 16, 17 je alespoň na jednom protilehlém pólovém nástavci 11, 14 umístěna snímací cívka 3, 4. Zuby 110, 120, 130, 140 prvního, druhého, třetího a Čtvrtého pólového nástavce 11, 12, 13, 14 zaujímají vůči zubům 50 reakční části 5 motoru polohu znázorněnou a popsanou na obr. 1. Proto jsou první a druhý pólový nástavec 11, 12 první pólové dvojice 16 i třetí a čtvrtý pólový nástavec 13, 14 druhé pólové dvojice 17 vzájemně posunuty ve směru osy o tak, aby bylo dosaženo příslušné konfigurace zubů 110, 120, 130, 140 všech pólových nástavců 11, 12, 13, 14 při jejich stejném tvaru. První a druhý pólový nástavec 11, 12 a třetí a čtvrtý pólový nástavec 13, 14 první a druhé pólové dvojice 16, 17 jsou umístěny po obou stranách osy o z toho důvodu, aby byla zajištěna stejná dráha magnetického toku pro oba pólové nástavce 11 a 12, 13, 14 každé pólové dvojice 16, 17.FIG. 2 shows an example of a sensor structure. The magnetic circuit 1 consists of a yoke 15 with an excitation coil 2, a first and a second pole pair 16, 17 with four pole pieces 11, 12, 13, 14 provided with teeth 110, 120, 130, 140. For each pole pair 16, 17 there is at least one opposite pole piece 11, 14 is located a pick-up coil 3, 4. The teeth 110, 120, 130, 140 of the first, second, third and fourth pole pieces 11, 12, 13, 14 occupy the position shown with respect to the teeth 50 1. Thus, the first and second pole pieces 11, 12 of the first pole pair 16 as well as the third and fourth pole pieces 13, 14 of the second pole pair 17 are offset relative to each other in the axis direction o so as to achieve the respective tooth configuration 110, 120, 130, 140 of all pole pieces 11, 12, 13, 14 with their same shape. The first and second pole pieces 11, 12 and the third and fourth pole pieces 13, 14 of the first and second pole pairs 16, 17 are located on both sides of the axis and in order to ensure the same magnetic flux path for both pole pieces 11 and 12, 13, 14 of each pole pair 16, 17.

Budicí cívka 2 je napájena střídavým proudem konstantní amplitudy. Ve snímacích cívkách 3, 4 se indukuje napětí úměrné velikosti magnetického toku. Součet vodivostí prvního a druhého pólového nástavce 11, 12 a třetího a čtvrtého pólového nástavce 13, 14 se nemění, mění se pouze rozdělení magnetického toku v nich. Vzhledem k fázovým posunům všech pólových nástavců 11, 12, 13, 14 se v první snímací cívce 3 indukuje napětí uy = U sin ω t . sin x -—τζ a na druhé snímací cívce 4 napětí u3 = U sin ω t . cos x ----τζThe excitation coil 2 is supplied with alternating current of constant amplitude. A voltage proportional to the magnitude of the magnetic flux is induced in the sensing coils 3, 4. The sum of the conductivities of the first and second pole pieces 11, 12 and the third and fourth pole pieces 13, 14 does not change, only the distribution of the magnetic flux in them changes. Due to the phase shifts of all pole pieces 11, 12, 13, 14, a voltage uy = U sin ω t is induced in the first sensing coil 3. sin x -—τ ζ and on the second sensing coil 4 the voltage u 3 = U sin ω t. cos x ---- τ ζ

Vyhodnocením těchto napětí získáváme údaj o okamžité vzájemné poloze pevné a pohyblivé části motoru, ze které lze určit i hodnotu zátěžného úhlu.By evaluating these voltages, we obtain an indication of the instantaneous relative position of the fixed and moving parts of the motor, from which the value of the loading angle can be determined.

Claims (1)

PfiEDMSTPfiEDMST Snímač polohy, zejména pro krokové motory, sestávající z magnetického obvodu, budicí cívky a snímacích cívek, vyznačený tím, že magnetický obvod (lj je tvořen jhem (15), na jehož koncích je upevněna první a druhá pólová dvojice (16, 17 J tak, že ósy zubů (110, 120, 130, 140) prvního, druhého, třetího a čtvrtého pólového nástavce (11, 12, 13, 14) první a druhé pólové dvojice (16, 17J jsou kolmé k ose (oj jha (15) přičemž vždy jeden pólový nástavec (11, 13) z každé pólové dvojice (16, 17) je umístěn na jedné straně osy (o) a druhý pólový nástavec (12, 14 J z každé pólové dvojice (16, 17) na druhé, straně osy, (oj, zuby (110, 120) prvního a druhého pólového nástavcePosition sensor, in particular for stepper motors, comprising a magnetic circuit, an excitation coil and a sensing coil, characterized in that the magnetic circuit (1j is formed by a yoke (15) at the ends of which a first and a second pole pair (16, 17J) are mounted. that the tooth axes (110, 120, 130, 140) of the first, second, third and fourth pole pieces (11, 12, 13, 14) of the first and second pole pairs (16, 17J) are perpendicular to the axis (yoke yoke (15)) wherein one pole piece (11, 13) of each pole pair (16, 17) is located on one side of the axis (o) and a second pole piece (12, 14 J of each pole pair (16, 17) on the other side) axes, (drawbar, teeth (110, 120) of the first and second pole pieces) VYNÁLEZU (11, 12) první pólové dvojice (16) a zuby (130, 140) třetího a čtvrtého pólového- nástavce (13, 14) druhé pólové dvojice (17) jsou vůči sobě posunuty o celistvý násobek zubové rozteče (τζ) zvětšený nebo zmenšený o polovinu zubové rozteče (τζ) a zuby (110, 130) prvního a třetího pólového nástavce (11, 13) na téže straně osy (o) první i druhé pólové dvojice (16, 17) jsou od sebe vzdáleny o celistvý násobek zubové rozteče (rz) zvětšený nebo zmenšený o jednu čtvrtinu zubové rozteče (τζ), přičemž na jhu (15) je umístěna budicí cívka (2) a alespoň na jednom protilehlém pólovém nástavci (11, 14) každé pólové dvojice (16, 17) je umístěna snímací cívka (3, 4).BACKGROUND OF THE INVENTION (11, 12), the first pole pair (16) and the teeth (130, 140) of the third and fourth pole pieces (13, 14) of the second pole pair (17) are offset relative to each other by an integral multiple of the tooth pitch (τ ζ ) or reduced by half of the tooth pitch (τ ζ ) and the teeth (110, 130) of the first and third pole pieces (11, 13) on the same side of the axis (o) of the first and second pole pairs (16, 17) are spaced apart a multiple of the tooth pitch (r z ) increased or decreased by one quarter of the tooth pitch (τ ζ ), the yoke (15) having an excitation coil (2) and at least one opposite pole piece (11, 14) of each pole pair (16) 17) a sensing coil (3, 4) is provided.
CS845543A 1984-07-18 1984-07-18 Position sensor, especially for stepper motors CS240236B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS845543A CS240236B1 (en) 1984-07-18 1984-07-18 Position sensor, especially for stepper motors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS845543A CS240236B1 (en) 1984-07-18 1984-07-18 Position sensor, especially for stepper motors

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS554384A1 CS554384A1 (en) 1985-05-15
CS240236B1 true CS240236B1 (en) 1986-02-13

Family

ID=5400540

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS845543A CS240236B1 (en) 1984-07-18 1984-07-18 Position sensor, especially for stepper motors

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS240236B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CS554384A1 (en) 1985-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10837848B2 (en) Ultra-thin combined inductive torque and angle sensor for steering wheel position sensing
EP0114404B1 (en) Improved magnetic sensing for monitors and controllers
JPH0464007B2 (en)
GB2235783A (en) Linear motor with speed and/or position sensor
KR20100109568A (en) Current detector and voltmeter using the same
US4705971A (en) Linear resolver
EP0514176A2 (en) Rotary pulse motor
EP1014041B1 (en) Inductive position transducer having high accuracy and reduced offset
US7005771B2 (en) Variable reluctance resolver
US3178696A (en) Position transducers
CS240236B1 (en) Position sensor, especially for stepper motors
JPS63271112A (en) Position detecting device
US3628145A (en) Inductive apparatus for indicating mechanical positions and/or measuring linear positional changes
JPS5720166A (en) Position detector for linear pulse motor
JP7594313B2 (en) Position Measuring Device
SU811069A1 (en) Transformer-type linear displacement transducer
JP3030651B2 (en) Linear position detector
JP3592835B2 (en) Linear position detector
RU2023234C1 (en) Linear movement induction pickup
GB2071337A (en) Position encoder using bistable magnetic elements
SU1516747A1 (en) Induction-transformer of linear movements
SU488138A2 (en) Linear speed sensor
US701937A (en) Indicating instrument.
JPH0458881B2 (en)
JPS56157810A (en) Position detector