PT86096B

PT86096B - Emissor de campo magnetico

Info

Publication number: PT86096B
Application number: PT86096A
Authority: PT
Inventors: Thomas Werner
Original assignee: Mannesmann Kienzle Gmbh
Priority date: 1986-11-12
Filing date: 1987-11-09
Publication date: 1994-02-28
Also published as: ES2039404T3; JPH0684892B2; IE62182B1; EP0273129A3; DE3638622A1; DE3638622C2; JPS63135816A; PT86096A; DK585087A; IE873029L; DE3784665D1; DK585087D0; EP0273129B1; EP0273129A2

Description

A invenção refere-se a um emissor de campo magnético com um íman permanente e um gerador Hall.

utilizados , são em regra para o conhecimento de movimentos de rotação,ou a obtenção de números de rotações, forma de vara. Estes

Em máguinas e veículos seja, para indução em sinal, em conjugação com discos das ferromagnéticos apropriados medição, fusamento à caixa emissores de actuam, para a de cadência ou ligados aos quais aqueles são agregados caixa de chumaceira ou com o produção do rodas dentaobjecto de por meio de aparade engrenagens respectiva.

As vantagens dos emissores de indução são especialmente de considerar como residindo no facto de que, devido à sua robustez, estão de modo particular adaptados ao ambiente de inserção dominante com variações de temperatura entre -40° e + 150° C, e podem ser fabricados a preços relativamente favoráveis. Acresce que o facto de emissores de indução tirarem energia ao objecto da medição é desprezável no caso de utilização mencionado.

No entanto, como emissores de actuação dinâmica, os emissores de indução servem então apenas de modo limitado ou já não servem de todo, caso tenham de ser obtidos números de rotações relativamente baixos ou o movimento de veios na proximidade da imobilização. Se, para conseguir em conformidade com aqueles uma frequência limite baixa, a sensibilidade de um desses emissores for aumentada, existe então o perigo, especialmente em veículos automóveis, onde os emissores estão expostos às mais diversas vibrações, de por exemplo ser produzido sinal mesmo com imobilização do objecto de medição e portanto ser simulada uma situação que de facto não se verifica.

Se tiver de ser satisfeita a exigência

I

-3duma frequência limite zero e ao mesmo tempo ser evitado o problema acima descrito, deve-se logicamente utilizar emissores estáticos, por exemplo osciladores de ruptura ou emissores de campo magnético, que apresentam geradores de placas de campo ou geradores Hall como elementos activos. Neste caso, os osciladores de ruptura são apenas de aplicação limitada para o caso de utilização previsto, já que por um lado frequências acima de 500 HZ já não podem ser atingidas com a necessária segurança, por outro lado na zona superior de temperatura verificam-se consideráveis perturbações devidas a alterações dos valores das bobinas.

Com os emissores de campo magnético podem, como se sabe, ser evitadas deficiências deste tipo; a necessária amplificação da tensão contínua requer todavia uma considerável, e só dominável com um elevado dispêndio técnico de ligação, dependência dos sinais fornecidos por exemplo por um gerador Hall, do nível de tensão de interferência transmitido e das suas alterações devidas a envelhecimento e temperatura, assim como da reacção de desvio, dependente da temperatura, do próprio amplificador de tensão contínua. A arquitectura do emissor em forma de vara, necessária para o caso de aplicação, cria porém a este respeito particulares problemas. Ela exige que o gerador Hall seja disposto na parte da frente dum íman permanente em forma de vara, pelo que inevitavelmente um sinal básico ou um sinal interferido, relativamente alto em comparação com o sinal útil conseguível e dependente da temperatura em virtude das ligações do gerador Hall, é transmitido já em primário e é amplificado em seguida.

Partindo do princípio da técnica de medição de que essencialmente sente invenção o amplificador ligado a um emissor só deve amplificar sinais úteis, foi colocada à prea tarefa de melhorar as condições prévias de técnica de medição dum emissor de campo magnético, de prefe-4rência em forma de vara, nomeadamente criar uma relação sinal útil/ sinal interferido tão elevada quanto possível.

A solução deste problema prevê que, como íman permanente, seja proporcionado um íman anular e que o gerador Hall seja agregado à abertura do íman anular de maneira que o eixo do gerador Hall e o eixo do íman anular essencialmente coincidam, e o gerador Hall, em circuito magnético aberto, fique disposto num espaço de indução magnética mínima originado por deslocamento de campo dentro do íman anular.

Um exemplo de realização preferido é caracterizado pelo facto de, numa placa condutora portadora dos componentes eléctricos do emissor, estar formado um adaptador para introdução na abertura do íman anular, de o gerador Hall ficar situado à frente do adaptador de placa condutora que encaixa no íman anular e de o íman anular estar fixado ao adaptador da placa condutora.

Além das vantagens já descritas, fundamentadas no princípio de funcionamento, dos emissores de campo magnético, a solução de acordo com a invenção oferece adicionalmente a vantagem de possibilitar a construção dum emissor de campo magnético em forma de vara com um nível de tensão de interferência extremamente baixo. O nivel de tensão de interferência ainda existente corresponde essencialmente à chamada componente óhmica zero do gerador Hall, condicionada pela técnica de fabricação. Mas também este é compensável na disposição escolhida de acordo com a invenção, sendo o gerador Hall magnéticamente posto em tensão prévia, o que na solução de acordo com a invenção pode ser conseguido de modo particularmente simples pelo facto do gerador Hall ser disposto deslocado frente à zona de indução magnética mínima. A solução de acordo com a invenção cumpre assim em plena extensão a tarefa proposta.

Um emissor de campo magnético conforme a invenção é contudo, e o que constitui mais uma vantagem, não só aplicável nos pontos onde até agora não eram inseríveis emissores de indução, como também é inserível sem mais nada em lugar dum emissor de indução, porquanto por meio da invenção pode ser escolhida a mesma arquitectura de emissor, e na verdade também independentemente da posição de rotação, isto é, pode ser fixado por aparafusamento. Além disso, é vantajoso que o ajustamento do emissor possa ser efectuado tanto por fora da caixa do emissor como por meio dum moviz' ( mento mecânico, que seja em si bem comandável, entre o íman

- anular e a placa condutora, e por consequência também seja proporcionada uma aptidão para a fabricação em grandes séries.

Em seguida, desejamos explicar a invenção mais pormenorizadamente com base nos desenhos anexos. Mostram as:

FIGURA 1 uma representação de princípio dum emissor de campo magnético de acordo com a invenção, com um íman axialmente magnetizado, assim como do campo magnético reinante em circuito magnético aberto,

FIGURAS 2, 3 e 4 várias representações de campos com um circuito magnético conforme FIGURA 1 interferido por um elemento ferromagnético,

FIGURA 5 uma vista dum emissor de campo magnético equipado de acordo com a invenção e apto a ser montado, com disco de cadência ferromagnético agregado,

FIGURA 6 uma vista parcial do emissor de campo magnético de acordo com a FIGURA 5,

-6FIGURA 7 um esquema de ligações em bloco relativo à alimentação de corrente e ao tratamento do sinal do gerador Hall,

FIGURA 8 um oscilograma da tensão de sinal dum gerador Hall, o qual está montado num emissor de campo magnético correspondente ao estado da técnica.

FIGURA 9 um oscilograma da tensão de sinal dum gerador

Hall,o qual está montado de acordo com a invenção ,

FIGURA 10 um oscilograma da tensão de sinal à saída do amplificador diferencial ligado ao gerador

Hall montado de acordo com a invenção.

FIGURA 11 uma representação de princípio dum emissor de campo magnético com um íman magnetizado radialmente.

Como mostra a FIGURA 1, no caso dum íman anular (1) axialmente magnetizado, de preferência um íman cilíndrico oco, existe por deslocamento de campo na zona do eixo do íman um espaço (2) simétrico de rotação, de potencial magnético relativamente reduzido, ou seja, de indução magnética relativamente reduzida. Na proximidade dos polos do íman verifica-se um alargamento radial do espaço (2) e uma zona dentro da qual a indução magnética passa para zero. Um gerador Hall (3) está agora - em relação ao íman anular (1) - de acordo com a invenção, posicionado de maneira que se encontra precisamente no ponto onde a indução magnética, em circuito magnético não interferido, apresenta um mínimo.

-ΊSe ο circuito magnético de acordo com a FIGURA 1 for interferido por um elemento ferromagnético a acção mista do elemento ferromagnético (4) causa uma

- - --- ---- ---- ----_e de(4) , distorção do campo magnético, formação do espaço e, com um movimento do elemento ferromagnético (4) no ou seja, uma deslocação (2) neutro de campo ou isento de — z . r a \ campo sentido da seta até a posição mostrada na FIGURA 3, provoca uma progressiva passagem de fluxo magnético através do gerador Hall (3) e ao mesmo tempo um incremento da componente da indução magnética decisiva para a tensão Hall, na direcção do eixo daquele. Pelo movimento continuado do elemento ferromagnético (4) para a posição mostrada na FIGURA 4, o campo do íman é, na realidade, arrastado, a passagem activa de fluxo no gerador Hall (3) diminui no entanto progressivamente, até gue finalmente o campo retrocede de novo para a sua situação inicial representada na FIGURA 1. 0 oscilograma da FIGURA 9 mostra a evolução de potencial respectiva nas saídas do gerador Hall ( 3 ) .

Como se depreende da FIGURA 5, que mostra um exemplo de realização dum emissor de campo magnético apto para montagem, o gerador Hall (3) está situado junto ao lado frontal dum adaptador formado numa placa condutora (5) e que esta encaixa na abertura cilíndrica (6) do íman anular (1). Além disso, a placa condutora (5), que está contida numa caixa de emissor (7) em forma de manga e configurada como tubuladura roscada, e está moldada nesta de modo resistente a vibrações, comporta de modo em si conhecido os componentes eléctricos de formação e amplificação de sinal do emissor de campo magnético. A ligação do íman anular (1) com a placa condutora (5) efectua-se der ao posicionamento fora da caixa (7), depois de se procedo gerador Hall (3) no espaço isento de campo (2) do íman anular (1) por exemplo por meio duma cola apropriada (8). No lado da cabeça de medição, a caixa de emissor (7) é terminada por meio duma tampa magnéticamente não condutora (9); no lado oposto está fixada uma base de

ficha (10) na qual estão formados meios de ligação de encaixe (11) que, o que não está representado, são agregados a uma porca de capa que serve em conjunto com a ficha de ligação .

Seja ainda mencionado, para completar, que uma rosca (12) executada na caixa de emissor (7) serve para a fixação do emissor de campo magnético por exemplo na caixa de engrenagens dum veículo automóvel, para o que é aplicada uma face plana (13) em forma de anel como superfície de batente e retenção, ao passo que são previstas duas coroas sextavadas (14) e (15) para a aplicação duma ferramenta de montagem, por exemplo, duma chave de caixa. No lado da engrenagem está agregado ao objecto de medição um disco de cadência ferromagnético (16), no qual estão dispostas em ângulo abas que funcionam em conjugação com o emissor de campo-magnético - duas estão designadas com (17) e (18).

O esquema de ligações em bloco da FIGURA 7 mostra que, para o funcionamento do gerador Hall (3) de maneira em si conhecida, são previstos um emissor de tensão de referência (19) e uma fonte de corrente constante (20), e que ambos os canais de sinal Kl e K2 do gerador Hall (3) estão ligados com as entradas dum amplificador diferencial (21). À saída do amplificador diferencial (21) está acoplado um gerador de impulsos (22) que, por meio dum transístor (23), é desacoplado dum primeiro condutor de transmissão ligável por Q1. Paralelo ao gerador de impulsos (22) está ligado um outro gerador de impulsos (24) que, com a finalidade dum controlo da transmissão de sinal através dum transístor de acoplamento (25), envia um sinal em fase contrária para um ponto de ligação Q2 dum segundo condutor de transmissão.

O confronto dos oscilogramas, idealizados em dimensão reduzida, das tensões de sinal (FIGURAS 8 e 9) que são medíveis nas saídas Kl e K2 dos geradores Hall

dispostos por um lado de acordo com o estado da técnica, por outro lado de acordo com a invenção, mostra claramente a relação tensão útil/tensão de interferência que se pode conseguir com o dispositivo de acordo com a invenção. Com UL é designada a tensão de funcionamento em vazio dos geradores Hall, com SI e S2 os sinais de interferência consideravelmente diferentes. Para completar, com a FIGURA 10, também é confrontada a evolução da tensão à saída do amplificador diferencial (21).

A FIGURA 11 mostra uma variante da disposição do gerador Hall (3) de acordo com a invenção no interior dum íman anular (26) radialmente magnetizado.

Claims

REIVINDICAÇÕES lâ. - Emissor de campo magnético com um íman permanente e um gerador Hall, caracterizado pelo facto de ser previsto como íman permanente um íman anular e de um gerador Hall ser agregado à abertura do referido íman anular de maneira que o eixo do gerador Hall e o eixo do íman anular coincidem essencialmente e o gerador Hall, em circuito magnético aberto, fica situado num espaço de indução magnética mínima proporcionado por deslocamento de campo dentro do íman anular.
2â. - Emissor de campo magnético de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de, numa placa condutora portadora dos componentes eléctricos do emissor; estar formado um adaptador para introdução na abertura do íman anular, de o gerador Hall ficar situado junto à parte da frente do adaptador de placa condutora que encaixa no íman anular e de o íman anular estar fixado ao adaptador da referida placa condutora.
3â. - Emissor de campo magnético de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o íman anular ser magnetizado axialmente e de o gerador Hall ser agregado a um lado frontal do íman anular.

I
4^. - Emissor de campo magnético de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o íman anular ser magnetizado radialmente e de o gerador Hall ficar posicionado no centro do íman anular.