ES2535653T3 - Sensor magnético de posición angular absoluta para válvulas con actuadores eléctricos - Google Patents

Abstract

Un sensor magnético de posición angular absoluta para válvulas controladas mediante actuadores eléctricos de fracción de vuelta, que está formado por una carcasa (1) esencialmente cilíndrica, cerrada por una cubierta (3), en la que está situado un disco de soporte (2), que contiene un imán (8) y una placa de circuito (7) delante de este último, caracterizado porque una rotación α del eje de válvula (10) induce un cambio en la dirección de las líneas de flujo magnético generadas por el imán (8), que está dispuesto para ser integral con el eje de válvula (10) a través del disco de soporte (2), y genera dos señales eléctricas X e Y en la placa de circuito (7), que están desplazadas en un ángulo de 90º, es decir, una señal sinusoidal y una señal cosenoidal, que son ambas proporcionales al doble del ángulo de rotación α, permitiendo determinar de manera única el ángulo de rotación de la válvula, que puede ser un valor de hasta 120º, y porque el disco de soporte (2) tiene una ranura (2a) que se acopla con un pasador (1b) de la carcasa (1) y establece los límites de rotación para el eje de válvula.

Description

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E04025127

27-04-2015

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La figura 3 es una vista en planta superior de un sensor magnético de posición angular absoluta para válvulas accionadas eléctricamente de fracción de vuelta;

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La figura 4 es una vista en perspectiva en despiece del sensor magnético de las figuras anteriores;

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La figura 5 es una vista esquemática del funcionamiento de un sensor de medición de la posición angular, que usa un sistema de imanes permanentes;

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La figura 6 muestra un sensor con una conexión de puente Wheatstone;

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La figura 7 muestra la disposición de dos puentes de Wheatstone;

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La figura 8 muestra el diagrama de la señal de salida de los dos puentes.

Haciendo referencia a las figuras 1, 2, 3 y 4, un sensor magnético absoluto 9 se muestra en general, que está formado por una carcasa 1 esencialmente cilíndrica, cerrada por una cubierta 3, que está centrada en la carcasa 1 y fijada a un disco de soporte 2 situado dentro de la carcasa 1.

La carcasa 1 tiene tres bordes de brida 1a, que están conectados mediante pernos a un soporte estacionario de una posición, que puede ser el actuador de la válvula de cierre que se ha de controlar.

Una placa de circuito 7 también está fijada al alojamiento 1, en la proximidad de un imán permanente 8 situado en el disco de soporte 2.

La placa de circuito 7, que tiene una forma esencialmente rectangular, tiene una porción central ensanchada para alojar circuitos eléctricos que, como la dirección del campo magnético cambia debido a la rotación del disco de soporte 2 conectado al actuador de válvula, proporcionan las señales para determinar el ángulo de rotación.

La placa de circuito 7 se introduce en dos alojamientos 1d formados en la carcasa 1 y está fijada a los mismos mediante un par de tornillos 5; la porción de extremo de dicha placa de circuito 7 sobresale de la carcasa 1 para permitir la adquisición de las señales generadas.

El disco de soporte 2 está acomodado entre la carcasa 1 y la placa de circuito 7, y descansa directamente sobre la parte inferior de la carcasa 1, mientras que se mantiene en contacto con la carcasa 1 mediante un anillo elástico 4.

El disco de soporte 2 contiene el imán permanente 8 en un lado y el eje de válvula que se ha de controlar en el otro lado.

Además, el disco de soporte 2 tiene una ranura 2a que se acopla con un pasador 1b de la carcasa 1; la anchura angular de dicha ranura determina el ángulo máximo de rotación (alrededor de 110º) del eje de válvula.

La disposición combinada de los bordes de brida 1a, el pasador 1b y la ranura 2a que se acopla con el pasador 1a, proporciona un montaje eléctrico y mecánico único, que no requiere calibración inicial.

La cubierta 3 se sujeta mediante dos tornillos 6 al disco de soporte 2.

Las figuras 5 y 6 muestran un diagrama simplificado del sensor de imán absoluto 9 descrito anteriormente, que solo se compone de un eje general 10, cuya posición angular tiene que controlarse, en el que el imán 8 está integrado, y de una placa de circuito 7, delante del imán 8, que se caracteriza esencialmente por un sustrato de silicona en el que están embebidas cuatro tiras de permalloy 7a, en una disposición de puente de Wheatstone.

Una rotación α del eje 10 provoca un cambio en la dirección del campo magnético generado por el imán 8: este cambio se detecta mediante el puente de Wheatstone de la placa de circuito 7 en forma de una señal eléctrica sinusoidal X, que es proporcional al doble del ángulo de rotación α.

Por lo tanto, un puente de Wheatstone se puede usar para determinar ángulos de rotación de hasta 90º.

Las figuras 7 y 8 muestran la disposición de dos placas de circuito 7 que contienen dos puentes de Wheatstone, dispuestos a 45º entre sí en el sustrato de silicona.

En esta disposición, se generan dos señales eléctricas X e Y, que están desplazadas un ángulo de 90º, es decir, una señal sinusoidal y cosenoidal, siendo cada una proporcional al doble del ángulo de rotación α.

En esta disposición, la amplitud de las señales cambia con la temperatura del sensor, sin embargo, ambos puentes están embebidos simultáneamente en el mismo sustrato de silicona y tienen las mismas características: por lo tanto, ambas señales eléctricas X e Y no tienen desplazamiento de fase y no se requiere compensación entre las mismas.

Las señales X e Y, que se generan mediante una rotación α del eje 10, puede describirse matemáticamente como sigue:

X(α,T) = X0(T) · Sen (2 α)

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Claims (1)

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