RU221896U1

RU221896U1 - Angle sensor

Info

Publication number: RU221896U1
Application number: RU2023109042U
Authority: RU
Inventors: Сергей Вадимович Прахов; Максим Сергеевич Компанейцев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ГАЗПРОМ ТРАНСГАЗ НИЖНИЙ НОВГОРОД"
Filing date: 2023-04-10
Publication date: 2023-11-29

Abstract

Полезная модель относится к контрольно-измерительному оборудованию и может быть использована для организации контроля положения механизма, имеющего осевой указатель положения и передачи информации о его состоянии на верхний уровень контроля путем подключения к оборудованию, имеющему стандартизированный аналоговый токовый вход 4-20 мА. Технический результат от использования полезной модели заключается в защите датчика от влияния внешних факторов. Технический результат от использования полезной модели достигается тем, что датчик угловых перемещений состоит из корпуса с крепежными элементами, включающими в себя демпфирующие кольца, содержащего соединенные между собой методом навесного электрического монтажа контактный энкодер, имеющий возможность подключения механических элементов через шток, и микроконтроллер. 1 ил.

The utility model relates to control and measuring equipment and can be used to organize monitoring of the position of a mechanism that has an axial position indicator and transmit information about its condition to the upper level of control by connecting to equipment that has a standardized analog current input of 4-20 mA. The technical result of using the utility model is to protect the sensor from the influence of external factors. The technical result from the use of the utility model is achieved by the fact that the angular displacement sensor consists of a housing with fastening elements, including damping rings, containing a contact encoder connected to each other using a hinged electrical installation method, which has the ability to connect mechanical elements through a rod, and a microcontroller. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к контрольно-измерительному оборудованию и может быть использована для организации контроля положения механизма, имеющего осевой указатель положения и передачи информации о его состоянии на верхний уровень контроля путем подключения к оборудованию, имеющему стандартизированный аналоговый токовый вход 4-20 мА.The utility model relates to control and measuring equipment and can be used to organize monitoring of the position of a mechanism that has an axial position indicator and transmit information about its condition to the upper level of control by connecting to equipment that has a standardized analog current input of 4-20 mA.

Известен бипараметрический преобразователь угловых перемещений в электрический сигнал (Патент №456292, опубл. 27.05.2005 г.), содержащий статор и ротор, выполненные в виде концентрично расположенных винтообразных пластин, причем винтообразная пластина ротора закреплена на втулки из магнитомягкого материала, с целью повышения чувствительности и точности работы устройства, винтообразная пластина статора выполнена в виде ламелей, соединенных последовательно.A biparametric converter of angular displacements into an electrical signal is known (Patent No. 456292, published on May 27, 2005), containing a stator and a rotor made in the form of concentrically located helical plates, and the helical rotor plate is fixed to bushings made of soft magnetic material in order to increase sensitivity and the accuracy of the device, the helical stator plate is made in the form of lamellas connected in series.

Недостатками данного устройства являются: значительная сложность, обусловленная большим количеством входящих в него элементов, высокий массогабаритный показатель, отсутствие выходного стандартизированного аналогового сигнала 4-20 мА.The disadvantages of this device are: significant complexity due to the large number of elements included in it, high weight and size, lack of a standardized output analog signal of 4-20 mA.

Известен датчик угловых перемещений (Патент №1040891, опубл. 27.09.2005 г.), содержащий два неподвижных, расположенных зеркально-симметрично относительно нормали к оси вращения, трехстержневых магнитопровода, размещенные на средних стержнях и последовательно согласно включенные обмотки возбуждения, размещенные на крайних стержнях и последовательно-согласно включенные пары встречно соединенных секций измерительных обмоток и якорь, выполненные в виде ферромагнитного кольца, диаметрально противоположные сечения которого зеркально-симметрично смещены относительно нормали к его оси вращения, с целью повышения его точности, кольцо якоря выполнено в виде двух полувитков правоходовой и левоходовой спиралей, а стержни магнитопроводов расположены радиально.An angular displacement sensor is known (Patent No. 1040891, published on September 27, 2005), containing two fixed three-rod magnetic circuits located mirror-symmetrically relative to the normal to the axis of rotation, placed on the middle rods and sequentially connected excitation windings placed on the outer rods and series-consistently connected pairs of back-to-back sections of measuring windings and an armature, made in the form of a ferromagnetic ring, the diametrically opposite sections of which are mirror-symmetrically shifted relative to the normal to its axis of rotation, in order to increase its accuracy, the armature ring is made in the form of two half-turns of the right-hand and left-handed spiral, and the magnetic cores are located radially.

Недостатками данного устройства являются: значительная сложность за счет большого количества входящих в него элементов, высокий массогабаритный показатель, а также отсутствие выходного стандартизированного токового сигнала 4-20 мА.The disadvantages of this device are: significant complexity due to the large number of elements included in it, high weight and size, and the lack of a standardized output current signal of 4-20 mA.

Перечисленные недостатки устранены в датчике угловых перемещений (модель: PMI360D-F130-IE8-V15, артикул: 199092), который состоит из датчика-преобразователя, принцип которого основан на действие работы магнитного поля, вход которого соединен с механизмом (без физического контакта), причем выход соединен с уровнем контроля.The listed disadvantages are eliminated in the angular displacement sensor (model: PMI360D-F130-IE8-V15, article number: 199092), which consists of a transducer sensor, the principle of which is based on the action of a magnetic field, the input of which is connected to the mechanism (without physical contact), wherein the output is connected to the control level.

Применение датчика возможно только к механизмам, в которых реализуется измерение за счет магнитного поля.The sensor can only be used on mechanisms that implement measurements using a magnetic field.

Недостатками данного датчика являются: узкая область применения за счет принципа организации механической связи, т.е. измерения проводят за счет изменяемого магнитного поля. Датчик имеет магнитный сердечник, диаметр которого ограничивает диаметр вала, к которому можно его применить.The disadvantages of this sensor are: narrow scope of application due to the principle of mechanical connection, i.e. measurements are carried out using a variable magnetic field. The sensor has a magnetic core whose diameter limits the diameter of the shaft to which it can be applied.

В результате проведенного информационного поиска ближайший аналог не был выбран.As a result of the information search, the closest analogue was not selected.

Техническая проблема, решаемая предлагаемой полезной моделью, заключается в создании датчика угловых перемещений.The technical problem solved by the proposed utility model is the creation of an angular displacement sensor.

Технический результат от использования полезной модели заключается в защите датчика от влияния внешних факторов.The technical result of using the utility model is to protect the sensor from the influence of external factors.

Технический результат от использования полезной модели достигается тем, что датчик угловых перемещений состоит из корпуса с крепежными элементами, включающими в себя демпфирующие кольца, содержащего соединенные между собой методом навесного электрического монтажа контактный энкодер, имеющий возможность подключения механических элементов через шток, и микроконтроллер.The technical result from the use of the utility model is achieved by the fact that the angular displacement sensor consists of a housing with fastening elements, including damping rings, containing a contact encoder connected to each other using a hinged electrical installation method, which has the ability to connect mechanical elements through a rod, and a microcontroller.

Схема датчика угловых перемещений представлена на фиг. 1.The diagram of the angular displacement sensor is shown in Fig. 1.

Датчик состоит из корпуса (1) выполненного из любого материала, обеспечивающего защиту от воздействия внешних факторов, например, металла. Корпус (1) имеет крепежные элементы (2, 3) в виде демпфирующих колец и набора любых болтов, например, М6, кабель ввода (4) с возможностью подключения к уровню контроля (5). Внутри корпуса (1) расположен любой абсолютный или оптический энкодер (6), например, инкрементальный энкодер, выход которого соединен с входом любого микроконтроллера (7), имеющего один счетный вход и два аналоговых выхода, например, микроконтроллер ATmega328P, а вход имеет возможность подключения через шток (8) к механизмам (9). Межэлементный монтаж выполнен навесным методом.The sensor consists of a housing (1) made of any material that provides protection from external factors, for example, metal. The housing (1) has fastening elements (2, 3) in the form of damping rings and a set of any bolts, for example, M6, an input cable (4) with the ability to connect to the control level (5). Inside the housing (1) there is any absolute or optical encoder (6), for example, an incremental encoder, the output of which is connected to the input of any microcontroller (7) that has one counting input and two analog outputs, for example, the ATmega328P microcontroller, and the input has the ability to connect through the rod (8) to the mechanisms (9). Inter-element installation is carried out using a hinged method.

Датчик угловых перемещений работает следующим образом.The angular displacement sensor works as follows.

Датчик угловых перемещений устанавливают на механизм (9), имеющий осевой указатель положения, и закрепляют корпус (1) крепежными элементами (2, 3). Шток (8) энкодера (6) соединяют с механизмом любыми переходными устройствами, например, соосными валами из любых материалов. При вращении механизма, взаимосвязанный шток (8) энкодера (6) совершает осевое вращение, градус поворота которого соответствует перемещению механизма. Информацию об изменении состояния передают на микроконтроллер (7). Микроконтроллером (7) транслируют полученную информацию на подключенный через кабельный ввод (4) уровень контроля в соответствии с законом процесса регулирования и преобразования в стандартизированный токовый сигнал 4-20 мА.The angular displacement sensor is installed on the mechanism (9), which has an axial position indicator, and the housing (1) is secured with fasteners (2, 3). The rod (8) of the encoder (6) is connected to the mechanism by any adapter devices, for example, coaxial shafts made of any materials. When the mechanism rotates, the interconnected rod (8) of the encoder (6) performs axial rotation, the degree of rotation of which corresponds to the movement of the mechanism. Information about the state change is transmitted to the microcontroller (7). The microcontroller (7) transmits the received information to the control level connected through the cable input (4) in accordance with the law of the regulation process and conversion into a standardized 4-20 mA current signal.

Процесс регулирования обеспечивают пропорциональностью двух значений (угла поворота оси и значения тока в цепи системы контроля) за счет внесения изменений в выходной сигнал. Процесс регулирования выполняют автоматически, в соответствии с алгоритмом, реализуемым программным обеспечением.The regulation process is ensured by the proportionality of two values (the angle of rotation of the axis and the current value in the control system circuit) by introducing changes into the output signal. The regulation process is performed automatically, in accordance with the algorithm implemented by the software.

Таким образом, предлагаемая полезная модель защищает датчик угловых перемещений от влияния внешних факторов за счет корпуса с крепежными элементами, включающего в себя демпфирующие кольца.Thus, the proposed utility model protects the angular displacement sensor from the influence of external factors due to the housing with fastening elements, which includes damping rings.

Claims

An angular displacement sensor consisting of a housing with fastening elements, including damping rings, containing a contact encoder connected to each other using a hinged electrical installation method, which has the ability to connect mechanical elements through a rod, and a microcontroller.