ES2306747T3 - Dispositivo para detectar angulos de giro. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para detectar ángulos de giro, en especial para compuertas de estrangulación y gases de escape, con un eje de basculamiento (14) cuyo ángulo de basculamiento se quiere detectar, un mecanismo de accionamiento (28) unido al eje de basculamiento (14) para hacer bascular el eje de basculamiento (14), un imán permanente (24) dispuesto sobre una línea circular (26) a cierta distancia del eje de basculamiento (14), al menos un sensor del campo magnético (32) dispuesto de forma adyacente al imán permanente (24), una plaquita magnetizable (34) para aumentar la densidad de flujo magnética en la región del sensor del campo magnético (32), en donde mediante el basculamiento del eje de basculamiento (14) se produce un movimiento relativo entre el imán permanente (24) y el sensor del campo magnético (32), de tal modo que el sensor del campo magnético (32) genera una señal dependiente del ángulo, caracterizado porque la plaquita magnetizable (34) está unida al sensor del campo magnético (32), el sensor del campo magnético (32) está dispuesto entre la plaquita (34) y el imán permanente (24) y la plaquita (34) presenta fundamentalmente el tamaño del sensor del campo magnético (32).
Description
Dispositivo para detectar ángulos de giro.
La invención se refiere a un procedimiento para
detectar ángulos de giro, en especial para detectar ángulos de giro
de compuertas de estrangulación o compuertas de gases de escape en
sistemas de reciclaje de gases de escape. Además de esto la
invención se refiere a un dispositivo para detectar el campo
magnético.
En el documento De 199 03 490 se describe un
dispositivo para determinar el ángulo de giro, es decir el ángulo
de apertura, de una compuerta de estrangulación. La compuerta de
estrangulación está unida a un eje de basculamiento y, a través de
varios elementos intermedios, a un imán anular dispuesto
concéntricamente respecto al eje de basculamiento. El imán anular
es arrastrado en giro de este modo durante el basculamiento de la
compuerta de estrangulación. En una tapa de carcasa están
dispuestos dos sensores de campo magnético, como por ejemplo
sensores Hall. Desde los dos sensores se generan dos señales
dependientes del ángulo. Las dos curvas de desarrollo de campo
generadas por los sensores son fundamentalmente sinusoidales, en
donde las curvas son fundamentalmente lineales en un margen angular
de \pm 45º.
Para hacer posible una detección lo más exacta
posible del ángulo de giro es necesario usar sensores muy sensibles
así como imanes permanentes fuertes. Sólo en el caso de una
intensidad de campo relativamente elevada en la región del sensor
puede realizarse una detección de ángulo precisa.
Aquí se trata de conceptos de complicados
anillos de flujo. Estos anillos de flujo son caros y complicados de
montar.
El documento D1 199 03 490 describe un sensor de
ángulos de giro con un imán anular, que está unido de forma
rotatoria a un árbol. Alrededor de este imán anular se ha aplicado
un elemento de estator fijo, que presenta dos rebajos
distanciadores, en los que penetran dos sensores Hall opuestos entre
sí.
El documento US 5,332,965 describe un
dispositivo para detectar ángulos de giro, que presenta un imán
permanente que puede rotar con un árbol. Coaxialmente respecto a
este imán permanente está dispuesto un sensor del campo magnético,
en cuyos lados están dispuestos en dirección radial dos
concentradores de flujo en forma de L. Estos sirven para un
linealización de la señal de salida del sensor del campo
magnético.
El documento US 4,745,363 describe un sensor del
campo magnético para detectar una rueda dentada, en donde para
intensificar el campo magnético están previstos concentradores de
flujo. La detección del campo magnético se realiza mediante
sensores Hall.
La misión de la invención es crear un
dispositivo para detectar ángulos de giro, en especial para
compuertas de estrangulación y de gases de escape así como un
dispositivo para detectar el campo magnético, en donde se produzca
de forma sencilla una intensificación del campo magnético.
La solución de la misión se produce conforme a
la invención mediante las particularidades de la reivindicación
1.
El dispositivo conforme a la invención para
detectar ángulos de giro, que es especialmente adecuado para
compuertas de estrangulación y de gases de escape en vehículos de
motor, presenta un eje de basculamiento cuyo ángulo se quiere
detectar. Al eje de basculamiento está unido un mecanismo de
accionamiento, como un motor eléctrico, para hacer bascular el eje
de basculamiento. Además de esto está dispuesto un imán permanente
sobre una línea circular a cierta distancia del eje de
basculamiento. De forma adyacente al imán permanente está dispuesto
al menos un sensor del campo magnético. En el caso del sensor se
trata con preferencia de sensores sin contacto, por ejemplo
sensores Hall. La determinación del ángulo de basculamiento del eje
de basculamiento se produce a causa del movimiento relativo entre
el imán permanente y los sensores del campo magnético, que generan
con ello una señal dependiente del ángulo. Conforme a la invención
está prevista una plaquita, que actúa como mecanismo intensificador
del campo magnético, en la región del sensor del campo magnético.
Mediante el elemento intensificador, configurado conforme a la
invención como plaquita magnetizable, se intensifica el campo
magnético en la región del sensor del campo magnético.
Aquí se ha comprobado que una plaquita con
preferencia plana produce una intensificación suficiente del campo
magnético. No es necesario en especial en el caso de dispositivos
para detectar ángulos de giro, que se utilizan para compuertas de
estrangulación y de gases de escape, prever un complicado anillo de
flujo. Solamente mediante la previsión de una plaquita
magnetizable, que es por ejemplo posible también en forma de un
elemento que envuelve parcialmente el sensor o un elemento
correspondiente adaptado a las condiciones ambientales, es posible
aumentar el campo magnético en esta región y con ello también en la
región del sensor del campo magnético. Mediante la plaquita
magnetizable conforme a la invención se produce una integración de
las líneas de campo y con ello un aumento de la densidad de flujo
magnética. Por medio de esto es posible determinar con mayor
precisión el ángulo de giro exacto o un movimiento relativo entre el
imán permanente y el sensor.
En lugar de la detección de un ángulo de giro,
un dispositivo de este tipo puede usarse también para detectar otro
movimiento relativo, por ejemplo lineal, entre un imán permanente y
un sensor del campo magnético. El sensor del campo magnético
utilizado para esto está equipado a su vez, conforme a la invención,
con una plaquita magnetizable en la región del sensor del campo
magnético.
En el caso de una forma de realización
especialmente preferida la plaquita presenta fundamentalmente el
tamaño del sensor del campo magnético. El tamaño es suficiente para
provocar una buena intensificación del campo magnético. En especial
en el caso de un tamaño de este tipo es posible unir la plaquita al
sensor del campo magnético, por ejemplo mediante pegado encima.
Con preferencia se trata en el caso de la
plaquita de un material que contiene hierro dulce. Es especialmente
preferible que toda la plaquita esté fabricada con hierro dulce.
Además de esto es especialmente preferible que se utilice un imán
permanente magnetizado diametralmente.
La invención se refiere además a un dispositivo
para detectar el campo magnético con un sensor del campo magnético
y una plaquita magnetizable que sirve de mecanismo intensificador
del campo magnético, que está dispuesta en la región del sensor del
campo magnético, con preferencia unida al mismo. En el caso de este
dispositivo se trata básicamente de la misma invención que en el
caso de la detección de ángulos de giro descrita anteriormente. Un
aspecto esencial estriba también aquí en la previsión de una
plaquita magnetizable en la región del sensor del campo magnético,
de tal modo que mediante la plaquita se intensifica el campo
magnético en la región del sensor del campo magnético. La plaquita
presenta con preferencia por ello, del mismo modo, fundamentalmente
el tamaño del sensor del campo magnético, está unida al sensor del
campo magnético y presenta con preferencia un elevado porcentaje de
hierro dulce o está hecha de hierro dulce.
A continuación se explica con más detalle la
invención con base en una forma de realización preferida, haciendo
referencia a los dibujos adjuntos.
Aquí muestran:
la fig. 1 una vista en corte esquemática de una
forma de realización preferida de la invención,
la fig. 2 una vista en corte esquemática a lo
largo de la línea II-II en la fig. 1 y
la fig. 3 un diagrama de la densidad de flujo
con y sin mecanismo intensificador del campo magnético conforme a
la invención.
En las figuras 1 y 2 el dispositivo conforme a
la invención para detectar ángulos de giro está unido a una
compuerta de estrangulación o de gases de escape 10. La compuerta 10
está dispuesta en un canal 12 y puede bascular mediante un eje de
basculamiento 14. El eje de basculamiento 14 está unido a una rueda
dentada 16, en la que engrana un piñón 18. El piñón 18 está unido a
un mecanismo de accionamiento 22 a través de un árbol 20. Mediante
el accionamiento del mecanismo de accionamiento 22 puede variarse de
este modo la posición de la compuerta 10 en el canal 12. Por medio
de esto puede variarse el caudal a través del canal 12.
Para detectar el ángulo de giro de la compuerta
10 o del eje de basculamiento 14, la rueda dentada 16 está unida a
un imán 24 semicircular. El imán 14 está dispuesto sobre una línea
circular 26 concéntrica respecto al eje de basculamiento 14.
El mecanismo de accionamiento 22, el eje de
basculamiento 14 y la rueda dentada 16 y el piñón 18 están
dispuestos en una carcasa 28. La carcasa 28 puede cerrarse con una
tapa 30. Dentro de la tapa 30 compuesta con preferencia de material
sintético está dispuesto un sensor del campo magnético 32, por
ejemplo un sensor Hall. El sensor 32 puede estar fundido por
completo en material sintético.
El sensor del campo magnético 32 está unido a
una plaquita 34 compuesta con preferencia de metal blando. La
plaquita 34 está en especial pegada encima del lado trasero del
sensor 32. El sensor 32 está dispuesto de este modo con preferencia
entre la plaquita 34 y el imán 24. Mediante la plaquita magnetizable
se produce una compresión del campo magnético en la región del
sensor del campo magnético 32. El sensor 32 está unido a una
pletina 42 fundida igualmente en la tapa de material sintético 30.
La pletina 42 está unida a través de líneas 44 a un contacto de
enchufe 46.
En estado de montaje el imán 24 penetra en una
abertura en forma de anillo circular prevista en la tapa 30.
En las dos curvas representadas en la fig. 3
pueden verse las diferentes intensidades del campo magnético en la
región del sensor 32 con y sin mecanismo intensificador del campo
magnético 34. La curva 50 muestra la densidad de flujo en la región
del sensor 32, cuando no está prevista la plaquita 23. La curva
oscila en el ejemplo representado por ejemplo entre + 100 y - 100
mT. En especial para detectar ángulos de giro puede usarse sólo un
margen 52 fundamentalmente lineal. Este margen es aproximadamente de
90º en el caso de la curva 50 sin plaquita magnetizable. Debido a
que la graduación de la compuerta de estrangulación se produce en un
margen de 90º, debe realizarse un montaje muy preciso con relación
a la posición del imán permanente 24 respecto al sensor 32, ya que
incluso en el caso de pequeños desplazamientos el margen de medición
se encuentra fuera del margen lineal 52 y, de este modo, conduce a
adulteraciones de los resultados de la medición.
Con ayuda de la previsión conforme a la
invención de una plaquita magnetizable 34 en la región del sensor
32 puede obtenerse la curva 54. Esta oscila entre + 150 y - 150 mT.
De aquí se obtiene que la curva discurre linealmente en un margen
de unos 110º. Esto tiene como consecuencia que las imprecisiones de
montaje no son tan importantes como en el caso de la curva 50.
Claims (7)
1. Dispositivo para detectar ángulos de giro, en
especial para compuertas de estrangulación y gases de escape, con
un eje de basculamiento (14) cuyo ángulo de basculamiento se quiere
detectar, un mecanismo de accionamiento (28) unido al eje de
basculamiento (14) para hacer bascular el eje de basculamiento (14),
un imán permanente (24) dispuesto sobre una línea circular (26) a
cierta distancia del eje de basculamiento (14), al menos un sensor
del campo magnético (32) dispuesto de forma adyacente al imán
permanente (24), una plaquita magnetizable (34) para aumentar la
densidad de flujo magnética en la región del sensor del campo
magnético (32), en donde mediante el basculamiento del eje de
basculamiento (14) se produce un movimiento relativo entre el imán
permanente (24) y el sensor del campo magnético (32), de tal modo
que el sensor del campo magnético (32) genera una señal dependiente
del ángulo, caracterizado porque la plaquita magnetizable
(34) está unida al sensor del campo magnético (32), el sensor del
campo magnético (32) está dispuesto entre la plaquita (34) y el imán
permanente (24) y la plaquita (34) presenta fundamentalmente el
tamaño del sensor del campo magnético (32).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque los sensores (32) son sensores Hall.
3. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1-2, caracterizado porque el eje de
basculamiento (14) está dispuesto en una carcasa (28) y los
sensores del campo magnético (32) están dispuestos en una tapa de
carcasa (30).
4. Dispositivo según la reivindicación 3,
caracterizado porque los sensores del campo magnético (32)
están fundidos en la tapa de carcasa (30).
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1-4, caracterizado porque la plaquita (34)
está unida al sensor del campo magnético (32), en especial mediante
pegado encima.
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1-5, caracterizado porque la plaquita (34)
contiene hierro dulce.
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1-6, caracterizado porque el imán permanente
(24) está magnetizado diametralmente.
Applications Claiming Priority (2)
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