ES2542090B1 - Device for non-contact measurement in rotary axes of its three independent coordinates of displacement and three independent angles of rotation - Google Patents

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ES2542090B1 ES201430110A ES201430110A ES2542090B1 ES 2542090 B1 ES2542090 B1 ES 2542090B1 ES 201430110 A ES201430110 A ES 201430110A ES 201430110 A ES201430110 A ES 201430110A ES 2542090 B1 ES2542090 B1 ES 2542090B1
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Juan Antonio MARTÍNEZ ROJAS
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Abstract

La presente invención se refiere a un dispositivo para la medida de posición, rotación y cabeceo y guiñada de un eje rotativo (1) caracterizado por disponer de al menos un imán permanente (2) con imanación en dirección diametral sólidamente unido a dicho eje rotativo (1) y por disponer además de un primer conjunto de al menos cuatro sensores de campo magnético uniaxiales (3), (4), (5) y (6) y un segundo conjunto de al menos dos sensores (7) y (9), estando cada uno de dichos sensores (3), (4), (5), (6), (7) y (9) fijos y separados cada uno a una cierta distancia del al menos un imán permanente (2), estando sus ejes sensibles orientados radialmente y el primer conjunto caracterizado además por disponerse los sensores por parejas en dos ejes radiales, caracterizados además los dos conjuntos por estar desplazados axialmente una cierta distancia fija uno de otro.The present invention relates to a device for measuring position, rotation and pitch and yaw of a rotating shaft (1) characterized by having at least one permanent magnet (2) with magnetization in the diametral direction solidly attached to said rotating shaft ( 1) and also having a first set of at least four uniaxial magnetic field sensors (3), (4), (5) and (6) and a second set of at least two sensors (7) and (9) , each of said sensors (3), (4), (5), (6), (7) and (9) being fixed and each separated at a certain distance from at least one permanent magnet (2), being its radially oriented sensitive axes and the first set further characterized by the sensors being arranged in pairs on two radial axes, the two sets also characterized by being axially displaced a certain fixed distance from each other.

Description

DESCRIPCIÓN DESCRIPTION

Dispositivo para la medida sin contacto en ejes rotativos de sus tres coordenadas independientes de desplazamiento y tres ángulos de giro independientes. Device for non-contact measurement in rotary axes of its three independent coordinates of displacement and three independent angles of rotation.

5  5

Sector de la técnica Technical sector

La presente invención se refiere a un dispositivo para medir el desplazamiento en las tres coordenadas independientes del espacio así como el giro en torno a tres ángulos independientes de un eje rotativo. Es de aplicación a ejes rotativos soportados por cojinetes 10 con una cierta elasticidad u holgura de movimiento –como pueden ser los cojinetes hidrodinámicos, los magnéticos o los magnéticos superconductores- en cuyo caso el eje puede ser considerado relativamente rígido y el dispositivo proporciona las 6 coordenadas generalizadas (desplazamiento y ángulos) que definen el movimiento del eje como sólido rígido. 15  The present invention relates to a device for measuring the displacement in the three independent coordinates of space as well as the rotation around three independent angles of a rotary axis. It is applicable to rotating shafts supported by bearings 10 with a certain elasticity or clearance of movement - such as hydrodynamic, magnetic or superconducting magnetic bearings - in which case the shaft can be considered relatively rigid and the device provides the 6 coordinates generalized (displacement and angles) that define the movement of the axis as a rigid solid. fifteen

También es de aplicación a ejes rotativos que disponiendo de cojinetes de comportamiento relativamente rígido sufran flexión u otro tipo de deformación, en cuyo caso el dispositivo proporcionará las tres componentes del vector amplitud de vibración así como los dos ángulos que definen en cada momento la tangente al eje vibrante en el punto en el que esté instalado el 20 dispositivo y el tercer ángulo que define el propio giro en torno de su eje. En caso de que el eje se deforme o flecte, el dispositivo proporciona, mediante la aportación de los valores de las tangentes al eje, una información sobre el estado vibracional del eje completo –permitiendo deducir la posición de los máximos de deflexión o la aparición de modos de vibración-, algo que no pueden aportar los dispositivos que sólo miden amplitud de vibración en un punto –sin poder 25 determinar dónde se produce y cuál es la magnitud de la amplitud máxima de vibración-. It is also applicable to rotary axes that have relatively rigid behavior bearings that suffer from bending or other deformation, in which case the device will provide the three components of the vibration amplitude vector as well as the two angles that define at each moment the tangent to the vibrating axis at the point where the device is installed and the third angle that defines the rotation itself around its axis. In the event that the axis is deformed or flected, the device provides, by providing the values of the tangents to the axis, information on the vibrational state of the entire axis - allowing deduction of the position of the maximum deflection or the appearance of vibration modes - something that cannot be provided by devices that only measure vibration amplitude at one point - without being able to determine where it occurs and what is the magnitude of the maximum vibration amplitude.

El dispositivo se caracteriza por disponer de un imán permanente o un conjunto de ellos fijos al eje rotativo de forma que la imanación sea esencialmente transversal al eje rotativo y un conjunto de al menos 6 sensores de campo magnético uniaxiales dispuestos alrededor del eje 30 rotativo a una cierta distancia sin tocar el eje y por disponer de un módulo electrónico de acondicionamiento y procesado de la señal proviniente de los sensores de campo magnético. En una realización preferente de la presente invención los sensores de campo magnético pueden ser de tipo Hall.  The device is characterized by having a permanent magnet or a set of them fixed to the rotary axis so that the magnetization is essentially transverse to the rotary axis and a set of at least 6 uniaxial magnetic field sensors arranged around the rotary axis 30 at a certain distance without touching the axis and by having an electronic module for conditioning and processing the signal coming from the magnetic field sensors. In a preferred embodiment of the present invention the magnetic field sensors may be of the Hall type.

35  35

Como instrumento de medida de desplazamiento en 3 dimensiones y 3 ángulos girados, la presente invención puede emplearse en ejes rígidos rotativos flotantes, por ejemplo sobre cojinetes magnéticos o también por ejemplo sobre cojinetes hidrodinámicos, sea cual sea el tipo de mecanismo en el que estén incorporados, o ejes montados con ciertos grados de libertad como por ejemplo en giróscopos o similares. 40 As an instrument for measuring displacement in 3 dimensions and 3 rotated angles, the present invention can be used in floating rigid rotating shafts, for example on magnetic bearings or also for example on hydrodynamic bearings, whatever the type of mechanism in which they are incorporated , or axles mounted with certain degrees of freedom such as gyroscopes or similar. 40

Como instrumento de caracterización de vibraciones puede emplearse en ejes rotativos sometidos a flexión o deformación –bien en su funcionamiento normal o como consecuencia de una anomalía, en cuyo caso el dispositivo es capaz de detectar dicha anomalía. As a vibration characterization instrument, it can be used on rotary axes subjected to bending or deformation - well in normal operation or as a consequence of an anomaly, in which case the device is capable of detecting said anomaly.

45  Four. Five

Estado de la técnica State of the art

Existen en la técnica actual un número de sensores de campo magnético, como, por ejemplo, los de tipo Hall, los magnetorresistivos y los basados en magnetorresistencia gigante o los más sensibles de interferencia cuántica superconductora conocidos como SQUID. 50 Cualquiera de ellos puede ser empleado para medir la componente del vector inducción magnética o campo magnético en una dirección.  There are in the current art a number of magnetic field sensors, such as those of the Hall type, magnetoresistive and those based on giant magnetoresistance or the most sensitive superconducting quantum interference known as SQUID. Any of them can be used to measure the component of the magnetic induction vector or magnetic field in one direction.

Existen en la técnica numerosas invenciones que emplean algunos de estos sensores para medir algunas magnitudes mecánicas. Así, por ejemplo, en la patente US 4,825,157 se emplean 4 sensores Hall para determinar el movimiento en un plano de un joystick, empleando una bobina excitada en corriente alterna como fuente y filtrando mediante condensadores la señal que pudiera causar un campo magnético constante. 5 There are numerous inventions in the art that employ some of these sensors to measure some mechanical quantities. Thus, for example, in US Patent 4,825,157 4 Hall sensors are used to determine the movement in a plane of a joystick, using an excited coil in alternating current as a source and filtering by means of capacitors the signal that could cause a constant magnetic field. 5

En la patente US 5,818,223 se emplea un sensor Hall y un imán permanente con imanación en dirección diametral para determinar el ángulo de rotación de un eje rígido y rígidamente soportado por cojinetes convencionales. In US Patent 5,818,223 a Hall sensor and a permanent magnet with magnetization in the diametral direction are used to determine the angle of rotation of a rigid and rigidly supported shaft by conventional bearings.

10  10

En el documento US 6,396,259 B1 se describe también un dispositivo para medir un ángulo de rotación empleando un imán permanente con imanación en dirección diametral y un sensor de campo magnético. In US 6,396,259 B1 a device for measuring a rotation angle is also described using a permanent magnet with magnetization in the diametral direction and a magnetic field sensor.

En Sensors, Proceedings of IEEE (volumen 2) en 2002 Schott describe un sensor de 15 posición en el plano –ejes X e Y- que emplea un imán permanente con imanación perpendicular al plano y dos sensores Hall biaxiales. In Sensors, Proceedings of IEEE (volume 2) in 2002 Schott describes a 15-position sensor in the plane - X and Y axes - that uses a permanent magnet with magnetization perpendicular to the plane and two biaxial Hall sensors.

Demierre y otros describen, en Sensors and Actuators A 116 (2004) 39-44, un dispositivo CMOS que integra dos pares de sensores Hall en dos direcciones de un plano para 20 poder medir el ángulo de giro de un imán permanente de imanación paralela al plano (y transversal al eje de giro). Demierre and others describe, in Sensors and Actuators A 116 (2004) 39-44, a CMOS device that integrates two pairs of Hall sensors in two directions of a plane to be able to measure the angle of rotation of a permanent magnet of magnetization parallel to the plane (and transverse to the axis of rotation).

De igual manera un ángulo de giro de un eje es medido en el sistema descrito en el documento US 6,707,293 B2 empleando un imán permanente y una combinación de un sensor 25 de tipo Hall y un sensor magnetorresistivo. La combinación de los dos tipos se emplea para determinar el sentido de giro además de la magnitud del ángulo. Likewise, an angle of rotation of an axis is measured in the system described in US 6,707,293 B2 using a permanent magnet and a combination of a Hall-type sensor 25 and a magnetoresistive sensor. The combination of the two types is used to determine the direction of rotation in addition to the magnitude of the angle.

Paulides describe en IEEE Trans. On Magnetics vol. 42, nº 10 (2006) 3294-3296 la señal producida por un sensor Hall al girar en torno de su eje un imán anular con imanación en 30 dirección diametral. Paulides describes in IEEE Trans. On Magnetics vol. 42, nº 10 (2006) 3294-3296 the signal produced by a Hall sensor when rotating an annular magnet with magnetization in 30 diametral direction around its axis.

Fontana describe en el documento “Novel Magnetic Sensing Approach with Improved Linearity” publicado en Sensors 2013, 13, 7618-7632, la mejora de la medida del ángulo girado por un eje mediante el empleo de un imán con imanación en dirección diametral y un conjunto 35 de hasta tres sensores Hall excentricos. Fontana describes in the document “Novel Magnetic Sensing Approach with Improved Linearity” published in Sensors 2013, 13, 7618-7632, the improvement of the angle measurement rotated by an axis by using a magnet with magnetization in the diametral direction and a set 35 of up to three eccentric Hall sensors.

Sheng-Ming Yang y Chun-Cheng Lin emplean imanes permanentes con imanación axial para medir, mediante un conjunto de cuatro sensores Hall, desplazamientos del eje exclusivamente en la dirección axial como está descrito en el documento “Performance of a 40 Single-Axis Controlled Magnetic Bearing for Axial Blood Pump” Industry Applications Conference (2007) 42 IAS Annual Meeting. Por otro lado, Sheng-Ming Yang y Chien-Lung Huang en IEEE Sensors Journal, vol. 9, nº 12 (2009) 1872-1878, emplean un conjunto de seis sensores Hall para determinar los deplazamientos tanto radiales como axiales de un imán con imanación axial solidario con un eje rotativo soportado en cojinetes magnéticos pasivos para la 45 dirección radial y activos para la axial. Dada la disposición del imán permanente con su imanación orientada axialmente (alineada con el eje) la señal que obtiene es esencialmente continua. El citado conjunto de sensores, debido a la simetría de rotación del imán permanente, no es capaz de medir el giro del eje. Sheng-Ming Yang and Chun-Cheng Lin use permanent magnets with axial magnetization to measure, by means of a set of four Hall sensors, axis displacements exclusively in the axial direction as described in the document “Performance of a 40 Single-Axis Controlled Magnetic Bearing for Axial Blood Pump ”Industry Applications Conference (2007) 42 IAS Annual Meeting. On the other hand, Sheng-Ming Yang and Chien-Lung Huang in IEEE Sensors Journal, vol. 9, No. 12 (2009) 1872-1878, employ a set of six Hall sensors to determine both radial and axial displacements of a magnet with axial magnetization integral with a rotating shaft supported on passive magnetic bearings for the radial direction and active for the axial Given the arrangement of the permanent magnet with its axially oriented magnetization (aligned with the axis) the signal it obtains is essentially continuous. The aforementioned set of sensors, due to the permanent magnet rotation symmetry, is not able to measure shaft rotation.

50  fifty

Bretschneider y otros describen en “Design of multi-dimensional magnetic position systems based on HallinOne technology” (2010) IEEE 422-426 un método para determinar las seis coordenadas que describen la posición y el ángulo de orientación de un imán permanente Bretschneider and others describe in “Design of multi-dimensional magnetic position systems based on HallinOne technology” (2010) IEEE 422-426 a method to determine the six coordinates that describe the position and orientation angle of a permanent magnet

mediante la señal obtenida en un único circuito integrado que incorpora cinco sensores Hall triaxiales –con un total de quince medidas de componentes de campo magnético en el mismo chip –con la evidente complejidad y coste asociados-. Este último dispositivo, al medir todas las componentes en un punto o una región tan pequeña como el tamaño del propio chip, es muy vulnerable a la presencia de polución magnética u otras fuentes de campos magnéticos. 5 by means of the signal obtained in a single integrated circuit that incorporates five triaxial Hall sensors - with a total of fifteen measurements of magnetic field components on the same chip - with the obvious complexity and associated cost. This last device, when measuring all the components in a point or a region as small as the size of the chip itself, is very vulnerable to the presence of magnetic pollution or other sources of magnetic fields. 5

Descripción Description

El dispositivo de la presente invención se caracteriza por disponer de un imán permanente o un conjunto de ellos fijos al eje rotativo de forma que la imanación sea esencialmente transversal 10 al eje rotativo y un conjunto de al menos seis sensores de campo magnético uniaxiales dispuestos alrededor del eje rotativo cada uno de ellos a una cierta distancia sin tocar el eje y con su eje sensible orientado radialmente y se caracteriza además por disponer de un módulo electrónico de acondicionamiento y procesado algebraico de la señal electrónica en corriente alterna proviniente de los sensores de campo magnético. 15 The device of the present invention is characterized by having a permanent magnet or a set of them fixed to the rotary axis so that the magnetization is essentially transverse to the rotary axis and a set of at least six uniaxial magnetic field sensors arranged around the Rotating axis each of them at a certain distance without touching the axis and with its radially oriented sensitive axis and is further characterized by having an electronic module for algebraic conditioning and processing of the electronic signal in alternating current from the magnetic field sensors . fifteen

En una realización preferente de la presente invención los sensores de campo magnético pueden ser de tipo Hall y el procesado algebraico de la señal podría ser tanto analógico como digital.  In a preferred embodiment of the present invention the magnetic field sensors can be Hall type and the algebraic signal processing could be both analog and digital.

20  twenty

La ventaja de la presente invención es el bajo costo de los componentes empleados, además de la posibilidad de determinar sin contacto y simultáneamente los seis grados de libertad de movimiento del eje en el punto donde se encuentra el citado imán permanente: desplazamientos radiales X e Y y axial Z y rotación θ, cabeceo α y guiñada β. Además la medida es instantánea y no requiere algoritmos complejos. Las señales obtenidas son 25 proporcionales al desplazamiento obtenido y se obtienen mediante procesos de filtrado, amplificación y álgebra de señal de acuerdo con métodos conocidos como los descritos en “Electrónica de los sistemas a los componentes” por Neil Storey. The advantage of the present invention is the low cost of the components used, in addition to the possibility of determining without contact and simultaneously the six degrees of freedom of movement of the axis at the point where said permanent magnet is located: radial displacements X and Y and axial Z and rotation θ, pitch α and yaw β. In addition, the measurement is instantaneous and does not require complex algorithms. The signals obtained are proportional to the displacement obtained and are obtained by filtering, amplification and signal algebra processes according to methods known as those described in "Electronics of systems to components" by Neil Storey.

Otra ventaja del presente dispositivo es que el módulo electrónico de acondicionamiento y 30 procesado algebraico de la señal electrónica puede ser construido con componentes económicos manteniendo el ancho de banda de los propios sensores de campo magnético. Así, por ejemplo, en el caso de sensores de tipo Hall el ancho típico de banda está en torno a los 30 kHz por lo que el dispositivo puede emplearse para la medida vibraciones con dicho ancho de banda. 35 Another advantage of the present device is that the electronic conditioning module and algebraic processing of the electronic signal can be constructed with economical components while maintaining the bandwidth of the magnetic field sensors themselves. Thus, for example, in the case of Hall type sensors, the typical bandwidth is around 30 kHz, so the device can be used to measure vibrations with said bandwidth. 35

Los sensores de campo magnético útiles en el dispositivo de la presente invención pueden ser cualquiera de los conocidos, como, por ejemplo, los de tipo Hall, los magnetorresistivos, los basados en magnetorresistencia gigante o los de interferencia cuántica superconductora (SQUID). Cualquiera de ellos puede ser empleado para medir la componente 40 del vector inducción magnética o campo magnético en una dirección. The magnetic field sensors useful in the device of the present invention can be any of those known, such as those of the Hall type, magnetoresistive, those based on giant magnetoresistance or those of superconducting quantum interference (SQUID). Any of them can be used to measure component 40 of the magnetic induction vector or magnetic field in one direction.

Descripción de los dibujos Description of the drawings

La figura 1 muestra una vista esquemática en perspectiva de una realización preferente de la 45 presente invención aplicada a la medida de posición, rotación y cabeceo y guiñada del eje rotativo 1, caracterizado por disponer de un imán permanente (2) con imanación en dirección diametral sólidamente unido al eje rotativo (1); y por disponer de dos conjuntos de cuatro sensores de campo magnético uniaxiales (3), (4), (5) y (6) en un primer conjunto, y (7), (8), (9) y (10) en un segundo conjunto, fijos y separados una misma distancia del imán permanente, 50 estando sus ejes sensibles orientados radialmente y caracterizados además por disponerse por parejas en dos ejes radiales perpendiculares entre sí y caracterizados los dos conjuntos por estar desplazados axialmente una cierta distancia fija uno de otro. Figure 1 shows a schematic perspective view of a preferred embodiment of the present invention applied to the measurement of position, rotation and pitch and yaw of the rotating shaft 1, characterized by having a permanent magnet (2) with magnetization in the diametral direction solidly attached to the rotary axis (1); and by having two sets of four uniaxial magnetic field sensors (3), (4), (5) and (6) in a first set, and (7), (8), (9) and (10) in a second set, fixed and separated by the same distance from the permanent magnet, 50 being its radially oriented sensitive axes and further characterized by being arranged in pairs on two radial axes perpendicular to each other and characterized by the two sets being axially displaced a certain fixed distance one of other.

En la figura 2 se muestra una vista esquemática en perspectiva una segunda realización preferente de la presente invención con el segundo conjunto de sensores uniaxiales (7), (8), (9) y (10) de campo magnético girado respecto del primero (3), (4), (5) y (6) un cierto ángulo fijo además de desplazado axialmente una distancia fija como en la realización anterior pero en 5 sentido opuesto. En esta realización preferente el primer y segundo conjunto de sensores se sitúa además en una circunferencia de diámetro diferente. Figure 2 shows a schematic perspective view of a second preferred embodiment of the present invention with the second set of uniaxial sensors (7), (8), (9) and (10) of magnetic field rotated with respect to the first (3 ), (4), (5) and (6) a certain fixed angle in addition to axially displaced a fixed distance as in the previous embodiment but in the opposite direction. In this preferred embodiment the first and second set of sensors is also located in a circumference of a different diameter.

En la figura 3 se muestra una sección esquemática de dicha segunda realización preferente de la presente invención. 10 A schematic section of said second preferred embodiment of the present invention is shown in Figure 3. 10

La figura 4 es un diagrama de bloques del procesado electrónico de señal correspondiente a la realización preferente primera. Figure 4 is a block diagram of the electronic signal processing corresponding to the first preferred embodiment.

Descripción de realizaciones preferentes 15 Description of preferred embodiments 15

La realización preferente de la presente invención mostrada en la figura 1 aplicada a la medida de posición, rotación y cabeceo y guiñada del eje rotativo (1), está caracterizada por disponer de un imán permanente (2) con imanación en dirección diametral sólidamente unido al eje rotativo (1); y por disponer además de dos conjuntos de cuatro sensores de campo magnético 20 uniaxiales (3), (4), (5) y (6) en un primer conjunto, y (7), (8), (9) y (10) en un segundo conjunto, fijos y separados una cierta distancia del imán permanente, estando sus ejes sensibles orientados radialmente y caracterizados además por disponerse por parejas en dos ejes radiales perpendiculares entre sí y caracterizados los dos conjuntos por estar desplazados axialmente una cierta distancia fija uno de otro. Las señales de los sensores uniaxiales de 25 campo magnético (3), (4), (5), (6), (7), (8), (9) y (10) alimentan un módulo electrónico de acondicionamiento y procesado algebraico de la señal en corriente alterna que viene a su vez caracterizado por disponer de un conjunto (11) de filtros analógicos paso bajo antiestroboscópicos, un conjunto (12) de módulos de álgebra de las señales –bien analógicamente, bien digitalmente e incorporando preferentemente ajustes de ganancia en las 30 señales individuales- de forma que obtiene como resultado señales proporcionales al desplazamiento axial Z, desplazamientos radiales X e Y, cabeceo α y guiñada β del eje rotativo como se muestra en la figura 4. Para la obtención del giro θ se dispone preferentemente además de un módulo medidor de fase (13). The preferred embodiment of the present invention shown in Figure 1 applied to the measurement of position, rotation and pitch and yaw of the rotary axis (1), is characterized by having a permanent magnet (2) with magnetization in the diametral direction solidly attached to the rotary axis (1); and also having two sets of four uniaxial magnetic field sensors 20 (3), (4), (5) and (6) in a first set, and (7), (8), (9) and (10 ) in a second set, fixed and separated a certain distance from the permanent magnet, its sensitive axes being radially oriented and further characterized by being arranged in pairs in two radial axes perpendicular to each other and characterized by the two sets being axially displaced a certain fixed distance one of other. The signals of the uniaxial sensors of magnetic field (3), (4), (5), (6), (7), (8), (9) and (10) feed an electronic module of conditioning and processing algebraic of the alternating current signal which in turn is characterized by having a set (11) of antistroboscopic low pass analog filters, a set (12) of signal algebra modules - well analogically, either digitally and preferably incorporating adjustments of gain in the 30 individual signals - so that it results in signals proportional to the axial displacement Z, radial displacements X and Y, pitch α and yaw β of the rotary axis as shown in Figure 4. To obtain the rotation θ it is arranged preferably in addition to a phase measuring module (13).

35  35

Una segunda realización preferente de la presente invención como se muestra en la figura 2 viene caracterizada por disponerse el segundo conjunto de sensores uniaxiales (7), (8), (9) y (10) de campo magnético girado respecto del primero (3), (4), (5) y (6) un cierto ángulo fijo además de desplazado axialmente una distancia fija y además viene caracterizada por encontrarse los sensores del segundo conjunto (7), (8), (9) y (10) ordenados en una 40 circunferencia de distinto diámetro que los del primer conjunto (3), (4), (5) y (6).El conjunto de filtros (11) o el módulo (12) de esta realización preferente se caracterizan por disponer de ajustes de ganancia diferentes para cada señal de forma que esta diferente ganancia compensa la diferente magnitud de la señal causada por encontrarse los sensores a diferente distancia del imán (2). 45 A second preferred embodiment of the present invention as shown in Figure 2 is characterized by having the second set of uniaxial sensors (7), (8), (9) and (10) of magnetic field rotated with respect to the first (3) , (4), (5) and (6) a certain fixed angle in addition to axially displaced a fixed distance and also is characterized by finding the sensors of the second set (7), (8), (9) and (10) ordered in a circumference of different diameter than those of the first set (3), (4), (5) and (6). The filter set (11) or the module (12) of this preferred embodiment are characterized by having Different gain settings for each signal so that this different gain compensates for the different magnitude of the signal caused by the sensors being at a different distance from the magnet (2). Four. Five

Podría además en otra realización preferente disponerse incluso cada sensor a diferente distancia y compensarlo con distinta ganancia. Furthermore, in another preferred embodiment, each sensor could be arranged at a different distance and compensated with a different gain.

Claims (13)

REIVINDICACIONES 1. Un dispositivo para la medida de posición, rotación y cabeceo y guiñada de un eje rotativo (1) caracterizado por disponer de al menos un imán permanente (2) con imanación en dirección diametral sólidamente unido a dicho eje rotativo (1) y por disponer 5 además de un primer conjunto de al menos cuatro sensores de campo magnético uniaxiales (3), (4), (5) y (6) y un segundo conjunto de al menos dos sensores (7) y (9), estando cada uno de dichos sensores (3), (4), (5), (6), (7) y (9) fijos y separados cada uno a una cierta distancia del imán permanente (2), estando sus ejes sensibles orientados radialmente y el primer conjunto caracterizado además por disponerse los 10 sensores por parejas en dos ejes radiales, caracterizados además los dos conjuntos por estar desplazados axialmente una cierta distancia fija uno de otro. 1. A device for measuring position, rotation and pitching and yaw of a rotating shaft (1) characterized by having at least one permanent magnet (2) with magnetization in the diametral direction solidly attached to said rotating shaft (1) and by having 5 in addition to a first set of at least four uniaxial magnetic field sensors (3), (4), (5) and (6) and a second set of at least two sensors (7) and (9), each being one of said sensors (3), (4), (5), (6), (7) and (9) each fixed and separated at a certain distance from the permanent magnet (2), its sensitive axes being radially oriented and The first set is further characterized by arranging the 10 sensors in pairs on two radial axes, the two sets being further characterized by being axially displaced a certain fixed distance from each other. 2. El dispositivo según la reivindicación 1 caracterizado porque dicho primer conjunto de sensores (3), (4), (5) y (6) se dispone por parejas en dos ejes radiales perpendiculares 15 entre sí. 2. The device according to claim 1 characterized in that said first set of sensors (3), (4), (5) and (6) are arranged in pairs in two radial axes perpendicular to each other. 3. El dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque los sensores que forman dicho primer conjunto de sensores se encuentran a la misma distancia de dicho imán permanente (2). 20 The device according to any of the preceding claims characterized in that the sensors that form said first set of sensors are at the same distance from said permanent magnet (2). twenty 4. El dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque los sensores que forman dicho segundo conjunto de sensores se encuentran a la misma distancia de dicho imán permanente (2). The device according to any of the preceding claims characterized in that the sensors that form said second set of sensors are at the same distance from said permanent magnet (2). 25  25 5. El dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque todos los sensores se encuentran a la misma distancia de dicho imán permanente (2). 5. The device according to any of the preceding claims characterized in that all the sensors are at the same distance from said permanent magnet (2). 6. El dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque todos los sensores del primer conjunto de sensores se encuentran a una misma primera 30 distancia del imán permanente (2) y todos los sensores del segundo conjunto de sensores se encuentran a una misma segunda distancia del imán permanente (2), en donde dicha primera distancia es distinta de dicha segunda distancia. The device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that all the sensors of the first set of sensors are at the same first distance 30 from the permanent magnet (2) and all the sensors of the second set of sensors are at a same second distance of the permanent magnet (2), wherein said first distance is different from said second distance. 7. El dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque 35 dicho segundo conjunto de sensores comprende cuatro sensores (7), (8), (9) y (10). The device according to any of the preceding claims characterized in that said second set of sensors comprises four sensors (7), (8), (9) and (10). 8. El dispositivo según la reivindicación 7 caracterizado porque dichos sensores (7), (8), (9) y (10) se disponen por parejas en dos ejes radiales. The device according to claim 7 characterized in that said sensors (7), (8), (9) and (10) are arranged in pairs on two radial axes. 40  40 9. El dispositivo según la reivindicación 8 caracterizado porque dichos ejes radiales son perpendiculares entre sí. 9. The device according to claim 8 characterized in that said radial axes are perpendicular to each other. 10. El dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque dicho primer conjunto de sensores (3), (4), (5) y (6) y y dicho segundo conjunto de 45 sensores (7), (8), (9) y (10) están situados en circunferencias paralelas de igual diámetro. The device according to any of the preceding claims characterized in that said first set of sensors (3), (4), (5) and (6) and and said second set of 45 sensors (7), (8), (9) and (10) are located in parallel circumferences of equal diameter. 11. El dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque dicho primer conjunto de sensores y dicho segundo conjunto de sensores se sitúan en ejes paralelos entre sí. 50 The device according to any of the preceding claims characterized in that said first set of sensors and said second set of sensors are located in parallel axes with each other. fifty 12. El dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque comprende de un conjunto (11) de filtros analógicos paso bajo antiestroboscópicos, un conjunto (12) de módulos de álgebra de las señales y un módulo medidor de fase (13). 12. The device according to any of the preceding claims characterized in that it comprises a set (11) of analog filters under antistroboscopic, a set (12) of signal algebra modules and a phase measuring module (13). 13. El dispositivo de la reivindicación anterior caracterizado porque dispone de ajustes de 5 ganancia independientes para cada una de las señales empleadas. 13. The device of the preceding claim characterized in that it has independent 5 gain settings for each of the signals used.
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