RU182128U1 - MAGNETO ELECTRIC CRANKSHAFT POSITION SENSOR - Google Patents

MAGNETO ELECTRIC CRANKSHAFT POSITION SENSOR Download PDF

Info

Publication number
RU182128U1
RU182128U1 RU2018119388U RU2018119388U RU182128U1 RU 182128 U1 RU182128 U1 RU 182128U1 RU 2018119388 U RU2018119388 U RU 2018119388U RU 2018119388 U RU2018119388 U RU 2018119388U RU 182128 U1 RU182128 U1 RU 182128U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnetoelectric
position sensor
sensor
crankshaft position
crankshaft
Prior art date
Application number
RU2018119388U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Роман Валерьевич Петров
Мирза Имамович Бичурин
Виктор Сергеевич Леонтьев
Иван Костадинов Миленов
Славчо Тодоров Божков
Пенко Тодоров Божков
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого"
Priority to RU2018119388U priority Critical patent/RU182128U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU182128U1 publication Critical patent/RU182128U1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices

Landscapes

  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области электроизмерительного оборудования. Датчик положения коленчатого вала магнитоэлектрический содержит расположенный в корпусе магнитоэлектрический элемент, внешними поверхностями которого являются проводящие электроды, при этом дополнительно содержит схему для начальной обработки сигнала, микроконтроллер, CAN контроллер, CAN трансивер и CAN шину. Технический результат – возможность интегрировать магнитоэлектрический датчик в автомобильную систему. 2 ил.The utility model relates to the field of electrical equipment. The crankshaft magnetoelectric position sensor contains a magnetoelectric element located in the housing, the external surfaces of which are conductive electrodes, and further comprises a circuit for initial signal processing, a microcontroller, a CAN controller, a CAN transceiver, and a CAN bus. The technical result is the ability to integrate a magnetoelectric sensor in an automotive system. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области электроизмерительного оборудования и позволяет улучшить характеристики датчика положения коленвала (ДПКВ). Предлагается использование в системах управления режимом работы двигателя внутреннего сгорания, а также в других системах управления.The utility model relates to the field of electrical equipment and can improve the characteristics of the crankshaft position sensor (DPKV). The use in control systems of the operating mode of an internal combustion engine, as well as in other control systems is proposed.

Основное применение датчиков положения коленвала заключается в определении углового положения коленчатого вала.The main application of crankshaft position sensors is to determine the angular position of the crankshaft.

Недостатком известных ДПКВ является относительно большие габариты и масса, высокая стоимость.A disadvantage of the known WPC is the relatively large size and weight, high cost.

Известен способ определения углового положения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания (см. RU №2506442, F02D 41/34, 26.11.2015).A known method for determining the angular position of the crankshaft of an internal combustion engine (see RU No. 2506442, F02D 41/34, 11.26.2015).

Известен датчик положения коленчатого вала двигателя, содержащий постоянный магнит с примыкающим к нему магнитомягким полюсным штифтом, на котором размещена катушка (см. RU №2142641, G01P 3/48, 26.11.2015).A known sensor for the position of the crankshaft of the engine, containing a permanent magnet adjacent to it with a soft magnetic pole pin on which the coil is placed (see RU No. 2142641, G01P 3/48, 11/26/2015).

Наиболее близким по техническому решению является магнитоэлектрический (МЭ) датчик для автомобиля, содержащий корпус, постоянный магнит и магнитоэлектрический элемент, внешние поверхности которого являются электродами (см. Н.А. Колесников, Р.В. Петров, Магнитоэлектрический датчик для автомобиля, вестник Новгородского государственного университета, №6(89), с. 74-77) - прототип.The closest to the technical solution is a magnetoelectric (ME) sensor for a car, comprising a housing, a permanent magnet and a magnetoelectric element, the external surfaces of which are electrodes (see N.A. Kolesnikov, R.V. Petrov, Magnetoelectric sensor for a car, Bulletin of Novgorodsky State University, No. 6 (89), pp. 74-77) - prototype.

Недостатком такого датчика является отсутствие возможности интеграции в автомобильную систему.The disadvantage of this sensor is the lack of integration into the automotive system.

Задачей полезной модели является возможность интеграции МЭ ДПКВ в автомобильную систему.The objective of the utility model is the ability to integrate ME DPKV into the automotive system.

Для решения данной задачи предложен датчик положения коленчатого вала магнитоэлектрический, включающий расположенный в корпусе магнитоэлектрический элемент, внешними поверхностями которого являются проводящие электроды, который дополнительно содержит схему для начальной обработки сигнала, микроконтроллер, CAN контроллер, CAN трансивер и CAN шину.To solve this problem, a magnetoelectric crankshaft position sensor is proposed, including a magnetoelectric element located in the housing, the external surfaces of which are conductive electrodes, which additionally contains a circuit for initial signal processing, a microcontroller, a CAN controller, a CAN transceiver, and a CAN bus.

Предлагаемый ДПКВ состоит из магнитоэлектрической структуры, например, магнитострикционно-пьезоэлектрической (фиг. 1), внешними поверхностями которой являются пластины из магнитострикционного материала, например, Метгласа, которые одновременно служат электродами. Внутренним элементом структуры является пьезоэлектрик, например, ЦТС-19, соединяющийся с пластинами Метгласа, например, клеем, для обеспечения жесткой связи. МЭ ДПКВ включает в себя также начальную схему первоначальной обработки сигнала с магнитоэлектрического элемента, микроконтроллер для дальнейшей обработки сигнала. CAN контроллер, CAN трансивер и CAN шину для возможности интеграции в автомобильную систему.The proposed DPKV consists of a magnetoelectric structure, for example, a magnetostrictive piezoelectric (Fig. 1), the outer surfaces of which are plates of magnetostrictive material, for example, Metglass, which simultaneously serve as electrodes. An internal element of the structure is a piezoelectric, for example, TsTS-19, which connects to Metglass plates, for example, with glue, to provide a rigid connection. ME DPKV also includes an initial circuit for the initial processing of a signal from a magnetoelectric element, a microcontroller for further signal processing. CAN controller, CAN transceiver and CAN bus for integration into the car system.

Техническим результатом является возможность интеграции датчика в автомобильную систему.The technical result is the ability to integrate the sensor into the automotive system.

Для пояснения предполагаемой полезной модели предложены чертежи:To clarify the proposed utility model proposed drawings:

Фиг. 1 Конструкция магнитоэлектрического элемента и ориентация полей.FIG. 1 Design of the magnetoelectric element and field orientation.

Фиг. 2 Структурная блок-схема МЭ ДПКВ.FIG. 2 Structural block diagram of the ME DPKV.

Датчик положения коленчатого вала магнитоэлектрический состоит из магнитоэлектрического элемента, выполненного в форме пластины из пьезоэлектрика 1, на боковые поверхности которого с помощью клея нанесены пластины Метгласа 2 (фиг. 1). В состав устройства также входит схема обработки 3, микроконтроллер 4, CAN контроллер 5, CAN трансивер 6 и CAN шину 7 (фиг. 2). Магаитоэлектрический элемент выполнен из композиционного слоистого материала, например, состава Метглас - пьезокерамика ЦТС - Метглас, подробно описанного в [Бичурин М.И., Петров Р.В., Соловьев И.Н., Соловьев А.Н. Исследование магнитоэлектрических сенсоров на основе пьезокерамики ЦТС и Метгласа // Современные проблемы науки и образования. - 2012. - №1].The magnetoelectric crankshaft position sensor consists of a magnetoelectric element made in the form of a plate of piezoelectric 1, on the side surfaces of which Metglase plates 2 are applied with glue (Fig. 1). The device also includes a processing circuit 3, microcontroller 4, CAN controller 5, CAN transceiver 6 and CAN bus 7 (Fig. 2). The magnetoelectric element is made of a composite layered material, for example, the composition of Metglas — PZC piezoceramics — Metglas, described in detail in [Bichurin M.I., Petrov R.V., Soloviev I.N., Soloviev A.N. The study of magnetoelectric sensors based on piezoelectric ceramics of TsTS and Metglas // Modern problems of science and education. - 2012. - No. 1].

Датчик положения коленчатого вала МЭ работает следующим образом. В непосредственной близости от стального зубчатого диска - шкива, располагают МЭ датчик. Стальной зубчатый диск в качестве однотипных меток имеет следующие друг за другом идентичные комбинации "зуб/промежуток между зубьями", а в качестве отличимой метки имеет промежуток между зубьями увеличенной протяженности по сравнению с промежутком между зубьями на участке с однотипными метками. Высота зуба регулирует величину магнитодвижущей силы (МДС) проходящего через колесо магнитного потока. При наличии зуба МДС F1 больше, а в промежутке между зубьями МДС F2 меньше, так как расстояние

Figure 00000001
меньше, чем расстояние
Figure 00000002
МЭ датчик испытывает воздействие переменного магнитного поля H~, вызванного вращением зубчатого диска, из-за чередования при вращении участков с высокой магнитной проницаемостью - «зуб» и с низкой магнитной проницаемостью - «промежуток между зубьями». При вращении зубчатого колеса возникает дополнительное модулированное переменное магнитное поле H~. Соответственно, меняется коэффициент α и выходной сигнал датчика. При этом датчиком, для каждой проходящей мимо комбинации "зуб/промежуток между зубьями" формируется электрический импульс, а для метки формируется явно отличимый сигнал. Например, в зависимости от настройки датчика выходной сигнал может иметь низкий уровень в местах расположения зубьев и высокий уровень в местах расположения промежутков между зубьями, а в месте расположения метки выходной сигнал с датчика будет иметь максимальную амплитуду. В результате МЭ эффекта в датчике возникает переменный электрический сигнал, несущий информацию о частоте вращения коленвала и угле его поворота, который снимается с электродов МЭ элемента и который проходит через начальную схему обработки сигнала, микроконтроллер, CAN контроллер, CAN трансивер и CAN шину, полученный обработанный сигнал готов к использованию в автомобильной системе.The position sensor of the crankshaft ME works as follows. In the immediate vicinity of the steel gear disc - pulley, an ME sensor is located. The steel toothed disk as identical marks has successive identical tooth-to-tooth gap combinations, and as a distinguishable mark has an extended tooth gap between teeth compared to the tooth gap in the same-marked portion. The height of the tooth controls the magnitude of the magnetomotive force (MDS) passing through the wheel of the magnetic flux. In the presence of a tooth, MDS F 1 is larger, and in the interval between the teeth MDS F 2 is smaller, since the distance
Figure 00000001
less than distance
Figure 00000002
The ME sensor is exposed to an alternating magnetic field H ~ , caused by the rotation of the toothed disk, due to the rotation during rotation of areas with high magnetic permeability - “tooth” and with low magnetic permeability - “gap between teeth”. When the gear rotates, an additional modulated alternating magnetic field H ~ arises. Accordingly, the coefficient α and the output signal of the sensor change. At the same time, a sensor generates an electrical impulse for each passing tooth / gap between teeth combination, and a clearly distinguishable signal is generated for the mark. For example, depending on the setting of the sensor, the output signal may have a low level at the locations of the teeth and a high level at the locations of the gaps between the teeth, and at the location of the mark, the output signal from the sensor will have a maximum amplitude. As a result of the ME effect, an alternating electrical signal arises in the sensor, carrying information about the crankshaft speed and angle of rotation, which is removed from the electrodes of the ME element and which passes through the initial signal processing circuit, a microcontroller, a CAN controller, a CAN transceiver and a CAN bus received The signal is ready for use in the car system.

Структурная блок-схема предлагаемого датчика положения коленчатого вала приведена на фиг. 2.The structural block diagram of the proposed crankshaft position sensor is shown in FIG. 2.

Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет интегрировать МЭ ДПКВ в автомобильные системы.Thus, the proposed utility model allows you to integrate ME DPKV in automotive systems.

Claims (1)

Датчик положения коленчатого вала магнитоэлектрический, включающий расположенный в корпусе магнитоэлектрический элемент, внешними поверхностями которого являются проводящие электроды, отличающийся тем, что дополнительно содержит схему для начальной обработки сигнала, микроконтроллер, CAN контроллер, CAN трансивер и CAN шину.The crankshaft position sensor is magnetoelectric, including a magnetoelectric element located in the housing, the external surfaces of which are conductive electrodes, characterized in that it further comprises a circuit for initial signal processing, a microcontroller, a CAN controller, a CAN transceiver and a CAN bus.
RU2018119388U 2018-05-25 2018-05-25 MAGNETO ELECTRIC CRANKSHAFT POSITION SENSOR RU182128U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018119388U RU182128U1 (en) 2018-05-25 2018-05-25 MAGNETO ELECTRIC CRANKSHAFT POSITION SENSOR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018119388U RU182128U1 (en) 2018-05-25 2018-05-25 MAGNETO ELECTRIC CRANKSHAFT POSITION SENSOR

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU182128U1 true RU182128U1 (en) 2018-08-03

Family

ID=63142115

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018119388U RU182128U1 (en) 2018-05-25 2018-05-25 MAGNETO ELECTRIC CRANKSHAFT POSITION SENSOR

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU182128U1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1040339A1 (en) * 1982-05-04 1983-09-07 Специализированный Проектный Конструкторско-Технологический Институт По Разработке И Внедрению Автоматизированных Систем Для Оборудования С Программным Управлением Device for measuring internal combustion engine crank-shaft rotation frequency deviations
US6020737A (en) * 1992-05-19 2000-02-01 Wyss; Walter Shaft position detectors with stray magnetic field compensation
US20180094951A1 (en) * 2016-02-12 2018-04-05 Allegro Microsystems, Llc Angle Sensing Using Differential Magnetic Measurement And A Back Bias Magnet

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1040339A1 (en) * 1982-05-04 1983-09-07 Специализированный Проектный Конструкторско-Технологический Институт По Разработке И Внедрению Автоматизированных Систем Для Оборудования С Программным Управлением Device for measuring internal combustion engine crank-shaft rotation frequency deviations
US6020737A (en) * 1992-05-19 2000-02-01 Wyss; Walter Shaft position detectors with stray magnetic field compensation
US20180094951A1 (en) * 2016-02-12 2018-04-05 Allegro Microsystems, Llc Angle Sensing Using Differential Magnetic Measurement And A Back Bias Magnet

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Н.А. Колесников, Р.В. Петров. Магнитоэлектрический датчик для автомобиля. Вестник Новгородского государственного университета, N6(89) 2015, стр. 74-77. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7021127B2 (en) Self-powered wireless sensor assembly for sensing angular position of the engine crankshaft in a vehicle
JP5044187B2 (en) Method for meshing starter pinion of starter with ring gear of internal combustion engine during inertial rotation of internal combustion engine and starter control device for internal combustion engine
CN106525306A (en) Engine torque detection apparatus and method
US4166977A (en) Rotary speed and angular position determination system, particularly for the crankshaft of an internal combustion engine
CN106796117B (en) Sensor for determining at least one rotation characteristic of a rotating element
RU182128U1 (en) MAGNETO ELECTRIC CRANKSHAFT POSITION SENSOR
KR102205769B1 (en) Torque sensor
US7323865B2 (en) Device for determining the angular position and rotation speed of a rotary member
US6172500B1 (en) Target design for geartooth sensor with minimal number of unique segments combined in nonrepeating fashion
CN102155313A (en) Device for distinguishing position of crank shaft in stop of engine
CN1975435A (en) Method for measuring rotating speed of rotating shaft by sliding time window method
US4339713A (en) Apparatus for detecting rotations
CN202837318U (en) Engine rotating speed measuring device based on magnetic encoder
CN105888842A (en) Hydraulic VVT angle dynamic measuring method of vehicle engine
CN109444454A (en) It is a kind of for measuring the magnetic power rotation speed sensor of vehicle wheel rotational speed
US6837100B1 (en) Detection of combustion misfiring
CN110277879B (en) Measuring system for engine crankshaft position
RU2589973C2 (en) Determination of ice output at acceleration
WO2008101785A3 (en) Method for operating a piezoelectric transducer and transducer device
US4922198A (en) Displacement sensor including a piezoelectric element and a magnetic member
CN210889694U (en) Crankshaft with speed measuring function of engine
EP1275953A2 (en) Phase recognition system for an internal combustion engine
CN103344261B (en) The inertia resetting method of automobile meter pointer
CN209182347U (en) For measuring the magnetic power rotation speed sensor of vehicle wheel rotational speed
Petrov et al. Modeling and Development of Position Sensors Based on Multiferroic Layered Structures

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20190526