CZ285988B6 - Impulsový vysílač s odtrhovým oscilátorem - Google Patents

Abstract

Navržený impulsový vysílač je pro zajišťování točivých pohybů, zejména pro použití v motorových vozidlech. Mohou se s ním snímat pohyb jak ozubených kol převodovky rozdílných velikostí a počtů zubů, tak také obvyklých impulsových kol. V krytu (10) impulsového vysílače je uspořádaná deska (12) s plošnými spoji s oscilátorovou elektronikou (30). Prostřednictvím snímacího zařízení (14) spojitelného západkově s deskou (12) s plošnými spoji může se jako snímačový prvek s deskou (12) s plošnými spoji mechanicky a elektricky spojit buď miskové jádro (16) nebo kolíkové jádro (46). ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká elektronického impulzového vysílače, který výhodně používá odtrhový oscilátor a je uspořádán pro použití v, resp. u motorového vozidla pro zjišťování otáčivého pohybu.

Dosavadní stav techniky

Elektronické impulzové vysílače jsou známy v mnoha provedeních. Zejména důležitá oblast použití pro takovéto vysílače impulzů je zjišťování rychlostí otáček (úhlových rychlostí) rotujících hřídelí, kol, atd., kde je nutné vytvořit jeden nebo více impulzů za jednu otáčku otáčejícího se předmětu, takže na základě elektrických vlastností impulzů lze dělat závěry o úhlové rychlosti hřídele, případně kola nebo pod.

Rozeznávají se impulzové vysílače, které jsou vhodné pro otáčkovou oblast pod maximálními otáčkami typických přístrojů až k libovolně nízkým otáčkám (statické impulzové vysílače), a takové, které jsou vhodné pro kontrolu otáček v oblasti nad minimálními otáčkami až k maximálním otáčkám (dynamické impulzové vysílače). Pro použití v motorových vozidlech jsou známy impulzové vysílače, které vyhovují zvláštním požadavkům s ohledem na délku životnosti a odolnosti vůči zvýšeným teplotám a znečištění. Je samozřejmé, že pro nižší otáčkové oblasti je třeba všeobecně použít spíše statické impulzové vysílače nežli dynamické.

Ke známému stavu techniky dále patří zjišťování rychlostí jízdy vozidla, jako např. osobního motorového vozidla nebo nákladního, pomocí rychlosti otáčení kol vozidla, příp. pomocí takových částí vozidla, které jsou s ním přímo kinematicky spojené, jak je tomu pro jednotlivá kola převodovky, kardanové hřídele a jiné.

Za tím účelem se obvykle uspořádá impulzové kolo se štěrbinami nebo ozubené impulzové kolo z měkkého nebo tvrdého magnetického materiálu. Toto je s jednou z uvedených částí vozidla v kinematickém spojení, jeho otáčková frekvence, resp. úhlová rychlost je úměrná rychlosti vozidla. Těmito štěrbinami nebo zuby se vyvolá změna hustoty magnetického toku vhodného magneticky citlivého snímače, resp. impulzového vysílače, jako např. Hallova snímače, nebo na induktivním principu pracujícího snímače. Tímto způsobem se převedou v impulzním vysílači snímacím prvkem periodicky vytvářené změny lokálního magnetického pole v elektrické impulzy. Impulzy takovéhoto impulzového vysílače představují dráze úměrný signál, který se vede na vstup indikačního nebo registračního přístroje. V praxi se pro měření otáček osvědčily elektronické impulzové vysílače, které mají oscilační zapojení s induktivně působícím snímacím prvkem jako frekvenci určující konstrukční prvek. Takovýto oscilátor se výhodně zapojuje jako tak zvaný odtrhový oscilátor, to znamená, že kmitá v podstatě konstantní rychlostí, pokud frekvenci určující indukčnost vykazuje potřebnou minimální hodnotu, a který kmitání ukončí, jakmile indukčnost je menší, nežli spodní mezní hodnota.

Uspořádání popsaného druhu se osvědčila také při použití při vysokých teplotách. Podle velikosti otáček, které se mají měřit, a podle požadavků na přesnost určení otáček je ale dále nutné použít impulzové kolo se štěrbinami nebo zuby s rozdílně velkým počtem zubů. Je zřejmé, že použití impulzních kol s relativně vysokým počtem zubů resp. štěrbin vede k lepší přesnosti, neboť za jednu otáčku impulzního kola se vyšle větší počet informací. Je tudíž snaha použít pro zjišťování rychlosti motorového vozidla vhodných ozubených kol převodovky, která jsou stejně k dispozici, jako levná impulzní kola, která v důsledku jejich konstrukce mají velmi vysokou přesnost roztečí.

- 1 CZ 285988 B6

Zpravidla je technicky výhodné udržovat vzdálenost mezi takovýmito ozubenými koly převodovky (obvykle čelními zubenými koly) a impulzní vysílačem co největší, pokud to připouštějí elektronické předpoklady. Skutečně nutná vzdálenost mezi ozubeným kolem nebo impulzovým kolem a přiřazeným impulzovým vysílačem se ale řídí podle konstrukčních rozměrů snímaného ozubeného kola převodovky. Podle vzdálenosti zubů mezi nimi navzájem a podle velikosti takovéhoto ozubeného kola se při jeho otáčení dosáhne změna indukčnosti oscilátoru, která je při každém ozubeném kole převodovky rozdílná. To jde na vrub toho, že zuby a rozteče ozubeného kola slouží jako pohyblivé magnetické zpětné prvky. Protože tato změna má být co největší, jsou vždy podle konstrukce jednotlivostí snímaného kola pro to uspořádány přizpůsobené rozdílně velké a rozdílně tvarované měkce magnetické části pro vedení toku pro indukčnost oscilátoru. Podle toho lze obdržet odtrhové oscilátory podle geometrických rozměrů snímaných ozubených kol a jejich vzdáleností zubů, které jsou mimořádně podobné, pro jejich frekvenci určující indukčnosti jsou ale rozdílně tvarovaná magneticky měkká jádra, resp. části vedoucí tok. U jádra ve tvaru misky se dosáhne jako pracovní vzduchové mezery vzdálenost, která odpovídá přibližně polovičnímu průměru miskového jádra, jestliže zub a mezera jsou přibližně stejně velké nebo větší nežli průměr miskového jádra. Pro jemnější rozlišování, jak může být například nutné při snímání ozubených kol, muselo by se použít miskové jádro s velmi malým průměrem a s odpovídající malou vzduchovou mezerou. Jestliže se ale použije vodicí část toku ve tvaru válcového jádra, dostanou se příznivější poměry, t. j. pracovní vzduchová mezera může být udržována větší.

Zvláštním zájmem tudíž je vytvořit pokud možno univerzální impulzový vysílač. Tento by měl být schopen snímat jak obvyklá impulzová kola s průměrem cca 50 až 250 mm a maximálně osmi zuby při vzdálenosti (pracovní vzduchová mezera) přibližně 2 mm, tak také ozubená kola převodovky s menší pracovní vzduchovou mezerou.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu tudíž je připravit nákladově výhodný impulzový vysílač statického typu, jehož oscilátorová elektronika se nachází uvnitř krytu impulzového vysílače a jehož induktivní snímací, resp. oscilátorový, prvek je vhodný pro široké spektrum použití, takže zejména ozubená kola převodovky rozdílné velikosti a počtu zubů, ale i obvyklá impulzová kola s maximálně osmi zuby se mohou spolehlivě snímat.

Tento úkol se řeší u impulzového vysílače s odtrhovým oscilátorem pro zjišťování otáčivých pohybů, zejména pro použití v motorových vozidlech, podle vynálezu tím, že uvnitř krytu impulzového vysílače je umístěna deska s plošnými spoji, která je osazena jednak oscilátorovou elektronikou, a jednak úložným ústrojím snímacích prvků snímačové hlavy, přičemž úložné ústrojí snímacích prvků je opatřeno pro mechanické spojení s deskou s plošnými spoji západkovou pružinou a pro vytvoření elektrického kontaktu nejméně jednou kontaktní pružinou.

Rozvinutí vynálezu spočívá vtom, že deska splošnými spoji má průchozí otvor pro uložení špičky západkové pružiny a nejméně jednu kontaktní plochu pro vytvoření elektrického kontaktu s nejméně jednou kontaktní pružinou.

Kryt je opatřen vodícími drážkami nebo vodícími třmeny pro uložení desky s plošnými spoji, kabelovou průchodkou a přidržovačem pro kabel.

Dalším význakem vynálezu je, že kryt s koncem kabelu, spojeným s deskou s plošnými spoji, je vyplněn zalévací hmotou a uzavřen víkem se západkou.

Snímačová hlava může mít miskové jádro nebo kolíkové jádro.

-2CZ 285988 B6

Výhodnost impulzového vysílače podle vynálezu spočívá v tom, že v důsledku omezení jen na jedno provedení oscilátorové elektroniky a jen na jedno nebo několik málo provedení krytu a případně jen na nepatrný počet typů snímačových hlav s rozdílnými indukčnostmi, případně příslušnými jádry, se podstatně sníží výrobní náklady. Sériová výroba vyráběných impulzových vysílačů se podstatně ulehčuje použitím standardních cenově příznivých kontaktních zařízení uvnitř krytu impulzového vysílače. Podle vynálezu je dále možné vyrábět nákladově výhodné varianty snímačové hlavy s indukčnostmi podle zvláštních specifikací pro menší počet kusů.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález bude v dalším textu blíže objasněn na příkladech provedení, znázorněných na výkresech.

Na obr. 1 je znázorněno konstrukční schéma pro impulzový vysílač podle vynálezu se standardním krytem a oscilátorovou elektronikou a uložení projeden snímač s miskovým jádrem.

Na obr. 1A je znázorněn řez podle čáry řezu X na obr. 1.

Na obr. 2 je znázorněno schéma konstrukce pro impulzový vysílač se standardním krytem a oscilátorovou elektronikou a s uložením projeden snímač s kolíkovým jádrem.

Na obr. 3 je znázorněn pohled na nezakrytý impulzový vysílač.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 znázorněný impulzový vysílač je opatřen krytem 10 výhodně z umělé hmoty. V tomto krytu 10 se nachází oscilátorová elektronika 30, která je uspořádána na desce 12 s plošnými tištěnými spoji a je výhodně zapojena na způsob odtrhového oscilátoru. Podle známého stavu techniky mohou se k tomu použít buď diskrétní obvodové prvky ve formě tranzistorů, odporů atd., nebo ale podstatné části zapojení mohou být umístěny ve formě tak zvaných integrovaných obvodů. Příslušná indukčnost, určující frekvenci kmitání oscilátoru, sestává z cívky 17, která má zpravidla fermagnetické jádro a její indukčnost se v určitém rozsahu může měnit pomocí externích prvků příslušného magnetického obvodu. Z tohoto důvodu je nutné, aby se indukčnost snímačové hlavy impulzového vysílače uspořádala v blízkosti jedné jeho čelní strany a v provozu impulzového vysílače má jen nepatrnou vzdálenost ke snímanému ozubenému kolu nebo impulzovému kolu. Za tím účelem dosahuje na obr. 1 znázorněné miskové jádro 16 až téměř bezprostředně na jednu čelní plochu snímačového krytu 10. Toto miskové jádro tvoří část magnetického obvodu, který sestává zčásti např. ozubeného kola převodovky, z jednoho nebo více zubů takovéhoto ozubeného kola a z magnetické vzduchové mezery. Z tohoto důvodu je výhodné použít pro kryt 10 materiál z umělé hmoty nebo jiného nemagnetického materiálu, aby se zabránilo vedlejším magnetickým spojům a případně vířivým proudům. Miskové jádro 16 je upevněno na čelní straně ohnutého úložného prvku 14 a je osazeno obvyklým způsobem cívkou 17, jejíž oba konce vinutí jsou napojeny na kontaktní pružiny 20. Úložný prvek 14 je opatřen západkovou pružinou 15, která má na svém konci např. kruhovou špičku 22 západkového jazýčku. Při nasazování úložného prvku 14 včetně upevněné snímačové hlavy 18 na desku 12 s vodivými spoji zapadne západková pružina 15 svou kruhovou špičkou 22 západkového jazýčku do příslušného průchozího otvoru 13 desky 12 s vodivými spoji, čímž se dostane tvarosvomé vystředěné spojení snímačové hlavy 18 a desky 12 s vodivými spoji. Přídavné vystředění se provede prostřednictvím středícího výstupku 23 úložného prvku 14, přičemž středící výstupek 23 zasahuje do odpovídajícího vybrání desky 12 s vodivými spoji a zabraňuje stranovému posunutí úložného prvku 14 vzhledem k desce 12 s plošnými spoji. Po nasunutí úložného prvku 14 na desku 12 s plošnými spoji dotýkají se kontaktní pružiny 20 kontaktních ploch 21 a vytvářejí elektrické spojení cívky 17 s oscilátorovou elektronikou 30. Tato je známým způsobem napájena

-3CZ 285988 B6 dvěma kabelovými žilami ze čtyř 4, 5, 6, 7 žil spojovacího kabelu 3 elektrickou energií a požadovaný elektrický signál, t. j. impulzy, vyšle prostřednictvím zbývajících dvou žil. Konce žil spojovacího kabelu 3 se spojí svodičovými drahami na desce 12 s plošnými spoji prostřednictvím pájeného, zástrčkového nebo svorkového spoje. Toto se provede během výroby impulzového vysílače teprve tehdy, když kompletně osazená deska 12 s plošnými spoji je zasunuta podél vodicích drážek 8 (obr. 3) do krytu JO. Místo vodicích drážek se také mohou uspořádat vodicí třmeny. Pro odlehčení v tahu spojovacího kabelu 3 slouží přidržovač 9, který je umístěn na víku 11 krytu JO. Víko 11 krytu 10 má přídavně západku, aby se mechanicky spolehlivým způsobem mohlo zastrčením spojit s krytem 10, dále plnicí otvor, takže dutiny uvnitř krytu 10 se mohou vyplnit vhodnou samovytvrditelnou zalévací hmotou 19.

Obr. 2 ukazuje osazení desky 12 s plošnými spoji impulzového vysílače snímačovou hlavou s kolíkovým jádrem 46. Toto sestává například z vhodného vysokofrekvenčního feritového materiálu a má průměr několik milimetrů. Jeho konec, směřující k čelní straně impulzového vysílače, je opatřen cívkou 47 o délce několika milimetrů, jejíž konce jsou rovněž připojeny na dvě kontaktní pružiny 20’. Kolíkové jádro se nachází ve vybrání ve tvaru dutého válce úložného prvku 14’, který je opatřen podobným způsobem jako na obr. 1 západkovou pružinou 15’. Tato zapadá v nasunutém stavu úložného prvku 14’ do příslušného otvoru v desce 12 s plošnými spoji, takže i zde se dostane přesné souosé vyřízení kolíkového jádra 46 vzhledem k ose válce impulzního vysílače. Kontaktní pružiny 20’ podle obr. 2 se nachází podobně jako na obr. 1 účelně stranou vedle západkové pružiny a mají takové rozměry, že dosedají na uspořádané kontaktní plochy 21 desky 12 s vodivými spoji, jestliže úložný prvek 14’ je nasunut na desku 12 s vodivými spoji. Tímto způsobem je možné osadit standardní elektronickou jednotku, sestávající ze standardní desky s vodivými spoji a standardní elektroniky, rozdílnými indukčnostmi, takže impulzní vysílač se může s poměrně nepatrnými náklady přizpůsobit a vyrobit s rozdílnými snímacími úkoly.

Obr. 3 ukazuje závěrem pohled na impulzní vysílač, kabel 3 a upevňovací desku 1, která je opatřena upevňovacím otvorem 2 a případně je opatřena přídavnými polohovými pomůckami ve tvaru vodicích drážek a pod.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Impulzový vysílač s odtrhovým oscilátorem pro zjišťování otáčivých pohybů, zejména pro použití v motorových vozidlech, vyznačující se tím, že uvnitř krytu (10) impulzového snímače je umístěna deska (12) s plošnými spoji, která je osazena jednak oscilátorovou elektronikou (30), a jednak úložným ústrojím (14) snímacích prvků snímačové hlavy (18), přičemž úložné ústrojí (14) snímacích prvků je opatřeno pro mechanické spojení s deskou (12) s plošnými spoji západkovou pružinou (15) a pro vytvoření elektrického kontaktu nejméně jednou kontaktní pružinou (20).
2. 2. Impulzový vysílač podle nároku 1, vyznačující se t í m , že deska (12) s plošnými spoji má průchozí otvor (13) pro uložení špičky (22) západkové pružiny (15) a nejméně jednu kontaktní plochu (21) pro vytvoření elektrického kontaktu s nejméně jednou kontaktní pružinou (20).
3. 3. Impulzový vysílač podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že kryt (10) je opatřen vodícími drážkami (8) nebo vodícími třmeny pro uložení desky (12) s plošnými spoji, kabelovou průchodkou (3’) a přidržovačem (9) pro kabel (3).

   -4CZ 285988 B6
4. 4. Impulzový vysílač podle některého z předcházejících nároků laž3, vyznačující se tím, že kryt (10) s koncem kabelu (3), spojeným s deskou (12) s plošnými spoji, je vyplněn zalévací hmotou (19) a uzavřen víkem (11) se západkou.
5. 5. Impulzový vysílač podle některého z předcházejících nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že snímačová hlava má buď miskové jádro (16) nebo kolíkové jádro (46).