PT995995E - Sensor para medição da velocidade e sentido de rotação de uma peça giratória. - Google Patents

Description

PE Ο 995 995 Descrição “Sensor para medição da velocidade e sentido de rotação de uma peça giratória” A presente invenção refere-se a um sensor para medição da velocidade de rotação de uma peça giratória por meio de um (man montado na referida peça, que permite igualmente a determinação do sentido de rotação.

Este tipo de sensor é geralmente utilizado em aparelhos de medição, tais como contadores de líquidos, em que se procura determinar o número de rotações efectuadas por uma peça interposta no fluxo do líquido a medir e animada por um movimento de rotação sob o efeito do referido fluxo. É normal colocar sobre a peça em rotação um (man permanente ligado a um interruptor de lâminas (ILS) montado na proximidade do referido íman.

No contexto gerai dos dispositivos de medição como os contadores, é habitual utilizar interruptores de lâminas. Assim, o documento JP-A-62102160 descreve um velocímetro automóvel que funciona com um interruptor reed a que está ligado um segundo interruptor reed, para corrigir o problema de ressalto do primeiro interruptor reed utilizado no velocímetro automóvel. O segundo interruptor reed define um ângulo de 112°5 com o primeiro interruptor quando é montado, por forma a que um dos interruptores fique sempre numa situação estável, ainda que o outro possa eventualmente gerar impulsos parasitas devido aos ressaltos.

Na EP-A-0 836 072, descreve-se um transformador eléctrico para medir graus de rotação utilizando a tecnologia dos imanes permanentes, para determinação da posição relativa de um veio. Este dispositivo inclui um íman giratório que comanda um sensor de alta resolução, enquanto que sensores de baixa resolução, sob a forma de interruptores associados a imanes permanentes, são comandados por um meio anel giratório em metal magnético. Este tipo de dispositivo serve apenas para determinar a posição relativa de um veio.

Um interruptor de lâminas tem a faculdade de fechar um contacto eléctrico quando é polarizado segundo o seu eixo por um campo magnético cuja intensidade atinge o limiar de fecho; este contacto abre novamente se o campo magnético atingir o limiar de abertura, sendo este obviamente inferior ao limiar de fecho. Um interruptor de lâminas apresenta portanto uma histerese.

Um conjunto deste tipo (íman permanente sobre a peça em rotação associado a um interruptor de lâminas (ILS) montado na proximidade do referido íman) permite pois, com um componente passivo pouco oneroso como o íman em rotação, medir a rotação de uma peça por um preço global muito atractivo e consumindo uma energia eléctrica mínima ou nula. O conjunto pode, além disso, funcionar num ambiente relativamente poluído e em estruturas em que vários materiais não magnéticos se interpõem entre o íman e o interruptor de lâminas, como, por exemplo a parede de uma caixa.

Para se obter um sensor com um único fecho do contacto eléctrico durante uma rotação do (man associada à peça giratória, é prática corrente colocar na extremidade do interruptor de lâminas um segundo íman de polarização permanente e fixo, de modo a que o valor médio da intensidade do campo magnético total se situe a meio da histerese.

Se bem que este segundo conjunto tenha um preço de custo pouco elevado, é pouco explorado em relação ao conjunto sem íman de polarização.

De facto, tais sensores não permitem determinar o sentido da rotação do íman. Assim, se for associado ao íman permanente ligado â peça em rotação um totalizador mecânico capaz de um incremento unitário por rotação completa num sentido e de um decremento unitário por uma rotação completa em sentido contrário, não é possível seguir electronicamente este índice mecânico explorando os sensores acima descritos.

Na patente DE-A-3611439, descreve-se um sensor de velocidade e sentido de rotação utilizando dois interruptores magnéticos e uma peça magnética. Estes dois interruptores permitem a saída de um sinal em quadratura que permite reconhecer o sentido de rotação da peça magnética giratória, que tem uma forma tórica. A referida peça deve ser bastante volumosa para poder accionar os dois interruptores magnéticos. Um íman do tipo permanente giratório apresenta pois uma configuração específica e, quando se pretende ligar um tal sensor a um contador de água, convém adaptar a configuração do contador, pois o íman utilizado no mesmo não serve. A presente invenção tem por finalidade propor um sensor para medição da rotação de uma peça giratória, permitindo determinar igualmente o sentido de rotação da peça, destinado em particular a um contador de líquidos, gás ou electricidade.

Para tal, a invenção tem por objecto um sensor para medição da velocidade e do sentido de rotação de uma peça giratória, destinada em particular a um contador de liquido, gás ou electricidade, incluindo um iman permanente montado na peça rotativa, dito giratório, e dois interruptores de lâminas colocados no campo magnético do iman permanente giratório, caracterizado pelo facto de os dois interruptores definirem entre si um ângulo α superior a 0o e inferior ou igual a 90° e a cada um deles está associado um iman permanente para a sua polarização.

Deste modo, os interruptores de lâminas do sensor, segundo a invenção, polarizados por um iman permanente, montados numa disposição não paralela entre si e no campo magnético do iman giratório, geram sinais em quadratura que permitem determinar de forma simples o sentido de rotação do referido iman giratório.

De preferência, o ângulo a, definido pelos dois interruptores de lâminas situa-se no intervalo [45°-90°] e, preferencialmente [60°-90°],

Um sensor de acordo com a invenção permite medir a velocidade de rotação de uma peça giratória, bem como o sentido de rotação da mesma. No caso de um contador de líquido, a velocidade de rotação permite definir os impulsos volumétricos.

Os interruptores de lâminas podem ser do tipo ampola reed.

Os interruptores de lâminas são polarizados a meio da sua zona de histerese, e, de preferência utilizam-se tais interruptores em histerese fraca.

Consegue-se assim, não só um fecho único do contacto eléctrico como também uma sensibilidade muito elevada dos interruptores em relação ao campo magnético do iman permanente, associado à peça giratória.

Esta grande sensibilidade dos interruptores permite ultrapassar dificuldades de estrutura muito rígidas, podendo o sensor funcionar de forma totalmente satisfatória qualquer que seja a distância entre o iman giratório e os interruptores, que continuam sensíveis ao campo magnético do aludido iman giratório. Deste modo, é possível posicionar o referido sensor a uma distância considerável do iman permanente ligado à peça giratória, como é necessário por vezes, quando um sensor é montado num dispositivo de medição como um contador de água. Um sensor segundo a invenção permite não só obter uma reprodutibilidade e uma industrialização simples, nomeadamente quando o elemento sensível trabalha próximo do seu ponto de equilíbrio, como é o caso das montagens em ponte, e assegurando um funcionamento estável do sensor, mas também oferece a possibilidade de miniaturização simples, bem como um preço de custo baixo, mesmo com níveis de produção pouco elevados. De preferência, o eixo dos interruptores de lâminas e o eixo do iman permanente associado estão situados no mesmo plano. Neste caso, o eixo de rotação do iman permanente rotativo associado à peça giratória pode situar-se, de preferência, perpendicularmente ao referido plano.

Descreve-se, em seguida mais detalhadamente a invenção por referência ao desenho em anexo, no qual a figura 1 representa uma vista em planta de um exemplo de realização de um sensor segundo a invenção. O sensor segundo a invenção destina-se a medir a rotação e a determinar o sentido de rotação de uma peça giratória ou accionável em rotação. O sensor é constituído por um iman permanente 1, fixado à peça cuja velocidade e sentido de rotação se pretendem medir.

No campo magnético deste iman permanente 1 colocam-se dois interruptores de lâminas (ILS) 2 e 3 aos quais se associa respectivamente um iman permanente 4, 5, polarizando os referidos interruptores 2 e 3. Obtém-se, deste modo, uma abertura única do contacto por rotação da peça giratória e por conseguinte do iman 1, situando-se o valor médio da intensidade do campo magnético total visto por cada interruptor de lâminas a meio da histerese de cada interruptor 2 e 3. Atine-se assim uma sensibilidade elevada do sensor.

Os ditos interruptores de lâminas 2 e 3 estão dispostos perpendicularmente entre si, sendo o ângulo α de 90° no exemplo descrito e situando-se os seus eixos no mesmo plano. Os interruptores 2 e 3 colocados nesta posição geram dois sinais em quadratura quase perfeitos.

Os imanes permanentes 4 e 5 têm o seu eixo no mesmo plano do dos interruptores de lâminas 2 e 4, a que estão associados, situando-se o iman 4 paralelo ao interruptor de lâminas 2 que polariza e o iman 5 no prolongamento do interruptor de lâminas 3 a que está associado para o polarizar.

Este posicionamento dos imanes 4 e 5 é determinado em função da polarização dos interruptores de lâminas 2, 3, por forma a que o iman 4 do interruptor de lâminas 2 não perturbe o outro interruptor de lâminas 3. Esta arquitectura específica dos interruptores de lâminas 2, 3 e dos respectivos imanes permanentes 4, 5 confere igualmente ao sensor uma grande facilidade de regulação e uma sensibilidade elevada. O íman 1 montado na peça giratória apresenta um eixo de rotação 6 perpendicular ao plano em que estão colocados os interruptores de lâminas e os respectivos (manes associados.

Lisboa, 7 de Fevereiro de 2007

Claims (10)

1. Reivindicações 1. Sensor para medição da velocidade e do sentido de rotação de uma peça giratória, incluindo um iman permanente (1) montado na peça giratória, dito rotativo, e dois interruptores de lâminas (2, 3) dispostos no campo magnético do iman permanente rotativo (1), caracterizado por os dois interruptores (2, 3) definirem entre si um ângulo α superior a 0o e inferior ou igual a 90°, estando associado a cada um dos referidos interruptores (2,3) um iman permanente (4,5) para a sua polarização.
2. 2. Sensor segundo a reivindicação 1, caracterizado por o ângulo a, definido pelos dois interruptores de lâminas se situar no intervalo [45°-90°J.
3. 3. Sensor segundo uma das reivindicações 1 e 2, caracterizado por o ângulo α se situar no intervalo [60°-90°].
4. 4. Sensor segundo uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada por os interruptores de lâminas (2,3) estarem polarizados a meio da sua zona de histerese.
5. 5. Sensor segundo uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por os interruptores de lâminas serem do tipo de ampola reed.
6. 6. Sensor segundo uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por os sensores de lâminas (2, 3) terem uma histerese fraca.
7. 7. Sensor segundo uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por os eixos dos interruptores de lâminas (2, 3) se situarem no mesmo plano.
8. 8. Sensor segundo a reivindicação 7, caracterizado por o eixo de rotação do iman permanente rotativo (1) ser perpendicular ao referido plano.
9. 9. Sensor segundo uma das reivindicações 7 e 8, caracterizado por os eixos dos imanes permanentes de polarização (4, 5) se situarem no mesmo plano dos eixos dos interruptores de lâminas (2, 3)
10. 10. Sensor segundo uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado por os eixos dos referidos interruptores (2, 3) se situarem no mesmo plano, sendo o ângulo α de 90°, estando um dos imanes permanentes (4) de polarização disposto no mesmo plano paralelamente ao interruptor de lâminas (2) e o outro iman permanente (5) de polarização disposto no mesmo plano no prolongamento do interruptor de lâminas (3) ao qual está associado e sendo o eixo de rotação (6) do iman permanente rotativo (1) perpendicular ao referido plano. Lisboa, 7 de Fevereiro de 2007