RU132181U1 - Устройство для измерения угловых перемещений - Google Patents

Abstract

Устройство для измерения угловых перемещений, включающее подвижный модуль в виде зубчатого колеса, сопряженного с объектом пользователя, и магнитный преобразователь, имеющий возможность дистанционного взаимодействия с венцом зубчатого колеса и установленный в корпусе, внутри которого размещены плата обработки, соединенная с магниточувствительными элементами, сопряженными с зубьями венца, и постоянный магнит, расположенный между платой обработки и магниточувствительными элементами, отличающееся тем, что на венце зубчатого колеса на продолжении одного из зубьев выполнен дополнительный зуб, жестко связанный с зубчатым колесом и расположенный в плоскости, параллельной венцу зубчатого колеса, магнитный преобразователь имеет возможность дистанционного взаимодействия с дополнительным зубом, и снабжен дополнительным магниточувствительным элементом, сопряженным с дополнительным зубом, а на постоянном магните установлены два магниточувствительных элемента и дополнительный магниточувствительный элемент, расположенный между ними.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для бесконтактных измерений угловых перемещений объектов, например, зубчатых колес, определения числа оборотов их вращения в условиях повышенных механических и климатических нагрузок.

Известно устройство для определения угловых перемещений платформы грузоподъемной машины, содержащее корпус, датчик угла в виде магнитного энкодера, имеющий вал с опорой в виде подшипника скольжения, магнит и плату обработки, и зубчатое колесо, закрепленное на валу магнитного энкодера, RU №94332 U1, G01C 9/06, 20.05.2010.

В известном устройстве отсутствует возможность считывания информации об угле поворота зубчатого колеса дистанционно и непосредственно с его венца.

В известном устройстве последовательное расположение зубчатого колеса, магнита и платы обработки увеличивает его габариты вдоль оси вращения и снижает эксплуатационные возможности.

Известен датчик вращения зубчатого колеса, содержащий немагнитный корпус, магниточувствительный элемент на эффекте Холла, постоянный магнит в виде прямоугольного параллелепипеда, подвижный сердечник с резьбой, установленный соосно с магниточувствительным элементом, RU №84567 U1, G01B 7/14, G01B 7/30, G01P 1/02, G01P 3/488, 10.07.2009.

Известное устройство не обеспечивает возможности подсчета числа оборотов зубчатого колеса, а также определения направления вращения зубчатого колеса из-за наличия в его конструкции только одного магниточувствительного элемента, что снижает его функциональные возможности.

Известен преобразователь угла поворота вала в последовательность электрических импульсов, включающий подвижный модуль в виде зубчатого колеса, сопряженного с объектом пользователя, и магнитный преобразователь с магниторезистивными элементами, расположенный в корпусе и имеющий возможность дистанционного (бесконтактного) взаимодействия с венцом зубчатого колеса, RU №80550 U1, G01B 7/00, 10.02.2009.

Это устройство позволяет определять направление вращения зубчатого колеса.

Однако электронный блок в известном устройстве расположен отдельно по отношению к магниторезистивным элементам, что увеличивает габариты конструкции и усложняет их электрическое соединение.

Магниторезистивные элементы известного преобразователя угла обеспечивают регистрацию изменения направления магнитного поля, но не регистрируют интенсивность магнитного поля, а это снижает чувствительность преобразователя и его функциональные возможности.

Кроме того, известное устройство не обеспечивает регистрацию числа оборотов зубчатого колеса, а это снижает его функциональные возможности.

Известно устройство для измерения угловых перемещений, включающее подвижный модуль в виде зубчатого колеса, сопряженного с объектом пользователя, и магнитный преобразователь, имеющий возможность дистанционного взаимодействия с венцом зубчатого колеса и установленный в корпусе, внутри которого размещены плата обработки, соединенная с магниточувствительными элементами, сопряженными с венцом, и постоянный магнит, расположенный между платой обработки и магниточувствительными элементами, RU №104693, U1, G01B 7/00, 20.05.2011.

Данное техническое решение принято за ближайший аналог настоящей полезной модели.

Устройство ближайшего аналога обладает простой конструкцией и используется в жестких климатических и механических условиях эксплуатации.

В ближайшем аналоге магниточувствительные элементы расположены параллельно венцу зубчатого колеса и выполнены по отношению к венцу со смещением на величину равную

р·(1/4+n),

где р - шаг зубьев венца,

n - число зубьев (целое).

При вращении зубчатого колеса с зубчатым венцом в ближайшем аналоге изменяется плотность магнитного потока в зоне магниточувствительных элементов, что приводит к смещению импульсов относительно друг друга на четверть периода. При этом количество импульсов характеризует величину угла поворота зубчатого колеса, скорость его вращения и направление вращения зубчатого колеса.

Однако в ближайшем аналоге установлено два постоянных магнита каждый магниточувствительный элемент установлен на собственном магните, что увеличивает число деталей, усложняет ориентацию и установку магнитов на плату обработки, что усложняет сборку и приводит к удорожанию устройства.

Устройство ближайшего аналога имеет зубчатое колесо с равномерно размещенными на нем зубьями, что не обеспечивает возможность счета числа оборотов зубчатого колеса, а это снижает его функциональные возможности.

В основу настоящей полезной модели положено решение задачи, позволяющей повысить функциональные и эксплуатационные возможности устройства.

Технический результат настоящей полезной модели заключается в определении числа оборотов подвижного модуля и в упрощении сборки и настройки преобразователя за счет выполнения дополнительного зуба на венце зубчатого колеса на продолжении одного из зубьев и за счет выполнения дополнительного магниточувствительного элемента, сопряженного с дополнительным зубом, которые установлены на постоянном магните и размещены в корпусе магнитного преобразователя.

Согласно полезной модели эта задача решается за счет того, что устройство для измерения угловых перемещений включает подвижный модуль в виде зубчатого колеса, сопряженного с объектом пользователя.

Устройство для измерения угловых перемещений включает магнитный преобразователь, имеющий возможность дистанционного взаимодействия с венцом зубчатого колеса и установленный в корпусе.

Внутри корпуса размещена плата обработки, соединенная с магниточувствительными элементами, сопряженными с зубьями венца.

Внутри корпуса установлен постоянный магнит, расположенный между платой обработки и магниточувствительными элементами.

На венце зубчатого колеса на продолжении одного из зубьев выполнен дополнительный зуб, жестко связанный с зубчатым колесом и расположенный в плоскости параллельной венцу зубчатого колеса.

Магнитный преобразователь имеет возможность дистанционного взаимодействия с дополнительным зубом, и снабжен дополнительным магниточувствительным элементом, сопряженным с дополнительным зубом.

На постоянном магните установлены два магниточувствительных элемента и дополнительный магниточувствительный элемент, расположенный между ними.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящей полезной модели, что позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизна».

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображены:

на фиг.1 - Устройство для измерения угловых перемещений, разрез;

на фиг.2 - Разрез А-А на фиг.1;

Устройство для измерения угловых перемещений содержит:

Подвижный модуль в виде зубчатого колеса - 1,

венец (колеса 1) - 2,

зубья (венца 2) - 3,

дополнительный зуб (на колесе 1) - 4.

Магнитный преобразователь - 5,

корпус (преобразователя 5) - 6,

плату обработки (в корпусе 6) - 7,

магниточувствительные элементы (сопряженные с зубьями 3) - 8,

дополнительный магниточувствительный элемент (сопряженный с дополнительным зубом 4) - 9,

постоянный магнит (между платой 7 и элементами 8, 9) - 10.

Устройство для измерения угловых перемещений включает подвижный модуль в виде зубчатого колеса 1 и магнитный преобразователь 5. Зубчатое колесо 1 сопряжено с объектом пользователя.

На венце 2 зубчатого колеса 1 на продолжении одного из зубьев 3 выполнен дополнительный зуб 4, жестко связанный с зубчатым колесом 1 и расположенный в плоскости параллельной венцу 2 зубчатого колеса 1.

Магнитный преобразователь 5 имеет возможность дистанционного взаимодействия с венцом 2 зубчатого колеса 1 и дополнительным зубом 4.

Магнитный преобразователь 5 установлен в корпусе 6.

Внутри корпуса 6 размещена плата обработки 7.

Плата обработки 7 соединена с двумя магниточувствительными элементами 8 и дополнительным магниточувствительным элементом 9.

Магниточувствительные элементы 8 сопряжены с зубьями 3 венца 2.

Дополнительный магниточувствительный элемент 9 сопряжен с дополнительным зубом 4.

Дополнительный магниточувствительный элемент 9 расположен между двумя магниточувствительными элементами 8.

Магниточувствительные элементы 8 смещены друг относительно друга на величину равную

р·(1/4+n),

где р - шаг зубьев венца,

n - число зубьев (целое).

Плата обработки 7 содержит электроэлементы (показаны условно), участвующие в обработке электрических сигналов, идущих с магниточувствительных элементов 8 и дополнительного магниточувствительного элемента 9 (микроконтроллер, резисторы, конденсаторы).

Внутри корпуса 6 размещен постоянный магнит 10, расположенный между платой обработки 7 и магниточувствительными элементами 8, установленными в плоскости венца 2, и дополнительным магниточувствительным элементом 9, установленным в плоскости дополнительного зуба 4.

Каждый из магниточувствительных элементов 8 и 9 представляет собой специальную микросхему прямоугольной формы (например, 2SA-10 фирмы Sentron AG), в которой используется эффект Холла.

Устройство для измерения угловых перемещений осуществляет измерения следующим образом.

При вращении зубчатого колеса 1 с зубчатым венцом 2 изменяется плотность магнитного потока в зоне магниточувствительных элементов 8, что приводит к появлению модулированных сигналов на выходах магниточувствительных элементов 8 близких по форме к синусоидальным и смещенных относительно друг друга на четверть периода, с числом периодов на оборот равным числу зубьев 3 на венце 2.

В этом случае количество импульсов характеризует величину угла поворота зубчатого колеса 1 и скорость его вращения. Поскольку магниточувствительные элементы 8 смещены друг относительно друга на величину равную р·(1/4+n), то и последовательности импульсов идущие с них смещены на величину равную четверти периода, что позволяет после соответствующей обработки в плате обработки 7 определить направление вращения зубчатого колеса 1.

При вращении зубчатого колеса 1 с дополнительным зубом 4 изменяется плотность магнитного потока в зоне дополнительного магниточувствительного элемента 9, что приводит к появлению модулированного сигнала на выходе дополнительного магниточувствительного элемента 9 близкого по форме к синусоидальному сигналу с числом периодов на оборот равным единице, что после соответствующей обработки в плате 7 позволяет судить о числе оборотов зубчатого колеса 1 с зубом 4.

Выполнение зубчатого колеса 1 с дополнительным зубом 4, сопряженным с дополнительным магниточувствительным элементом 9, позволяет определить число оборотов зубчатого колеса 1, что повышает функциональные возможности устройства.

Размещение магниточувствительных элементов 8 и дополнительного магниточувствительного элемента 9 на постоянном магните 10 обеспечивает создание однородного магнитного поля, упрощает настройку электрической схемы преобразователя и удешевляет производство устройства, что повышает эксплуатационные возможности устройства.

Предложенное устройство для измерения угловых перемещений изготовлено промышленным способом в ОАО «СКБ ИС», и проведенные испытания опытной партии, обусловливают, по мнению заявителя, его соответствие критерию «промышленная применимость».

Claims (1)

1. Устройство для измерения угловых перемещений, включающее подвижный модуль в виде зубчатого колеса, сопряженного с объектом пользователя, и магнитный преобразователь, имеющий возможность дистанционного взаимодействия с венцом зубчатого колеса и установленный в корпусе, внутри которого размещены плата обработки, соединенная с магниточувствительными элементами, сопряженными с зубьями венца, и постоянный магнит, расположенный между платой обработки и магниточувствительными элементами, отличающееся тем, что на венце зубчатого колеса на продолжении одного из зубьев выполнен дополнительный зуб, жестко связанный с зубчатым колесом и расположенный в плоскости, параллельной венцу зубчатого колеса, магнитный преобразователь имеет возможность дистанционного взаимодействия с дополнительным зубом, и снабжен дополнительным магниточувствительным элементом, сопряженным с дополнительным зубом, а на постоянном магните установлены два магниточувствительных элемента и дополнительный магниточувствительный элемент, расположенный между ними.

   

Images