RU223330U1 - Преобразователь угол-код - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к преобразователям для передачи электрических кодовых сигналов с вращающейся части изделия на неподвижную, в частности, к датчикам пути маршрутно-навигационной системы топопривязки и ориентирования наземной мобильной радиолокационной станции. Технический результат заключается в повышении достоверности кода при считывании его с диска. Для этого предложен преобразователь угол-код, который содержит вращающийся диск из электроизолирующего материала с токопроводящей маской в виде девятиразрядного кода Грея, неподвижные контактные узлы со скользящими по разрядным дорожкам маски подпружиненными токопроводящими контактами. Маска на вращающемся диске выполнена гальваническим способом двухслойной, причем нижний слой выполнен из серебра толщиной 10 мкм, верхний слой - из палладия толщиной 6 мкм, а подпружиненные контакты выполнены из металлокерамической композиции марки ПдСр-70. 1 ил.

Description

Полезная модель относится к преобразователям для передачи электрических кодовых сигналов с вращающейся части изделия на неподвижную. Полезная модель может быть использована в датчике пути маршрутно-навигационной системы топопривязки и ориентирования наземной мобильной радиолокационной станции.

Известно токосъемное устройство с индуктивным преобразователем угол-код (см. Борзов М.И. Индуктивные преобразователи угла в код. - М.: Энергия, 1970. - 72 с). Устройство содержит вращающийся барабан из немагнитного материала, на боковой поверхности которого размещена кодовая информация в виде участков, на которых закреплены магнитопроводящие материалы (пермаллои, постоянные магниты). Чувствительными элементами в разрядах служат индуктивные датчики, содержащие ферромагнитные сердечники с зазором, обмотки опроса и рабочую. Недостатками данного устройства являются нестабильности амплитуды и длительности выходных импульсов, которые определяются отклонениями параметров импульсов опроса, формой и материалом сердечника, нестабильностью воздушного зазора между барабаном и датчиком, вызванной наличием биений и эксцентриситета. В связи с рассеянием электромагнитного поля в рабочем зазоре крутизна нарастания (спада) сигнала на выходе преобразователя составляет несколько Вольт/градус, что приводит к неоднозначности при считывании кода. В результате достоверность кода подобных преобразователей не превышает значения 0,65.

Известен преобразователь угол-код (см. описание изобретения к патенту РФ №2550553, МПК: Н03М 1/26, авторы Гречишников В.М. и Теряева О.В., опубл. 27.04.2016 г.), содержащий излучатель, группу световодов (в т.ч. излучающий, передающий, приемный), оптический демультиплексор, кодовый и считывающий диски, фотоприемники, усилители, пороговое устройство, ключ, генератор тактового сигнала, аналого-цифровой преобразователь, элемент НЕ, регистры (в том числе промежуточные).

Недостатком данного преобразователя является сложность схемотехнического исполнения и низкая достоверность при переходе от одного числа к другому в установленном коде. Наличие световодов, отличающихся весьма низким коэффициентом передачи по току, требует применения усилителей с большим коэффициентом усиления, что вносит помеху и уменьшает достоверность кода преобразователя. Кроме того, кодовый диск со светопрозрачными участками обладает низкой устойчивостью к ударным и вибрационным воздействиям, которые должна выдерживать в условиях эксплуатации аппаратура радиолокационной станции на самоходном гусеничном шасси.

Известен преобразователь угла поворота вала в код (см. описание изобретения к патенту №1398095, МПК: Н03М 1/26, авторы Герасимов В.Ф., Сумин Л.М., Богданова Г.А. и др., опубл. 23.05.1988 г. ), содержащий входной вал, планетарные редукторы, каждый из которых состоит из первого и второго центральных колес, разрядные модули, каждый из которых состоит из кодового диска с разрядной дорожкой из токопроводящих кодовых элементов, диэлектрического основания, на котором закреплены считывающие элементы, выполненные в виде токопроводящих щеток. Щетки состоят из двух частей, скользящих по разрядной дорожке кодового диска. Известный преобразователь имеет завышенные размеры, массу, а также низкую надежность и точность из-за наличия редукторов и вспомогательного центрального колеса. Выполнение каждой щетки из двух частей приводит к повышенному износу контактов и снижает срок службы преобразователя.

Наиболее близким по назначению и технической сущности решением, выбранным в качестве прототипа, является дисковый многоканальный токосъемник (см. описание изобретения к патенту РФ №2293411; МПК: H01R 39/00; авторы Горохов В.П. и Пигарев В.Г.; опубл. 10.02.2007 г.), содержащий корпус с укрепленными на нем щетками с контактами, пакет дисков, устанавливаемых на вал, токоведущие кольца, расположенные в каждом из дисков и сопряженные с соответствующими контактами щеток, печатные платы с двусторонней печатью, при этом токоведущие кольца могут быть выполнены на двустороннем фольгированном изоляционном материале методом печати и покрыты износоустойчивым материалом с низким переходным сопротивлением. Щетки выполнены из изоляционного материала, каждая из них состоит из корпуса, крышки, пружин, монтажных проводов и монтажных лепестков, втулок с контактами, при этом втулки расположены над каждым из наружных токоведущих колец печатных плат, каждая из втулок имеет по два впаянных контакта и под воздействием пружины обеспечивает постоянный контакт с наружными токоведущими кольцами, область между контактами заполнена антифрикционной смазкой, связывающей продукты износа контактов.

Недостатком прототипа является существенный износ трущихся поверхностей контактов, что потребовало внесения в зону контактирования антифрикционной смазки и введения съемных крышек с двух противоположных сторон токосъемника для доступа к контактам, впаянным во втулки, с целью замены их в условиях эксплуатации в связи с интенсивным износом. При наличии смазки продукты износа контактов задерживаются на поверхности соприкосновения скользящих контактов, что приводит к увеличению и нестабильности контактного сопротивления и ошибкам при считывании кода.

Технический результат, который достигается при использовании предлагаемой полезной модели, заключается в повышении достоверности кода при считывании с диска.

Технический результат достигается тем, что преобразователь угол-код содержит вращающийся диск из электроизолирующего материала с маской из токопроводящего материала в виде девятиразрядного кода Грея, неподвижные контактные узлы со скользящими по разрядным дорожкам маски подпружиненными токопроводящими контактами, при этом маска на вращающемся диске выполнена гальваническим способом двухслойной, причем внутренний слой выполнен из серебра толщиной 10 мкм, наружный - из палладия толщиной 6 мкм, а для подпружиненных контактов использована проволока диаметром 1.5 мм из металлокерамической композиции марки ПдСр-70. Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом.

Преобразователь угол-код содержит диск 1 (см. чертеж) из изолирующего материала (например, фенопласта Э10-342 или пресс-материала АГ- 4"В"), вращающийся на валу 2. На плоской поверхности диска нанесена токопроводящая маска 3 в виде девятиразрядного кода Грея. Контактное устройство содержит корпус 4, внутри которого перемещается контакт 5, прижатый к контактному выводу 6 плоской пружиной 7. Контакт 5 вставляется в контактный вывод 6 до упора в углублении в нем. Для прямолинейного перемещения контакта предусмотрен направляющий штырь 8, движение которого определяется прорезью 9 в контактном выводе и ограничивается упорной шайбой 10. Цилиндрическая пружина 11 создает нажатие контакта 5 на поверхность кодового диска. Электрическое соединение контакта со спецвычислителем осуществляется через гибкий 12 и жесткий 13 токоподводы. Контактное устройство крепится на неподвижном кронштейне 14 из электроизолирующего материала при помощи болтового соединения 15.

Предлагаемый преобразователь работает следующим образом. При вращении кодового диска подпружиненные токопроводящие контакты замыкают или размыкают электрические сигнальные цепи преобразователя в соответствии с нахождением на токопроводящем или изолирующем участке диска. Контактное устройство и кодовая маска имеют малую площадь контактирования благодаря выполнению контакта из проволоки диаметром 1,5 мм, что повысило достоверность считывания кода с диска по сравнению с прототипом и аналогами.

Эффект высокой устойчивости к износу контактов, скользящих по поверхности кодового диска, заключается в следующем. Металлокерамический материал ПдСр-70 представляет собой каркас из твердого палладия (30%), поры которого заполнены мягким серебром (70%). При скольжении металлокерамического контакта по твердому гальваническому палладию серебро играет роль сухой смазки, существенно уменьшающей трение скользящих контактов. Под действием кислорода воздуха происходит окисление контактирующего слоя серебра с образованием оксида. При скольжении контактные поверхности нагреваются, что приводит к термическому разложению оксида серебра: 2Ag₂O→4Ag+О₂. В результате химической реакции получается чистое серебро и кислород, т.е. образование оксида серебра является термодинамически обратимым процессом. Кроме того, серебро из слоя на кодовом диске может диффундировать через гальванический палладий на контактную поверхность. При этом оно также выполняет роль сухой смазки, уменьшающей износ контактов. Этим объясняется высокие износоустойчивость и достоверность считывания кода контактной пары «гальванический палладий - металлокерамическая композиция ПдСр-70».

Предлагаемый преобразователь угол-код может быть использован в датчиках пройденного пути наземным мобильным средством, в том числе на самоходном гусеничном шасси, при ударных и вибрационных воздействиях согласно требованиям ГОСТ РВ 20.39.304.

Промышленная реализация предлагаемой полезной модели проверена. Сложностей она не представляет.

Claims (1)

1. Преобразователь угол-код, содержащий вращающийся на валу диск из изолирующего материала, на плоской поверхности которого нанесена токопроводящая маска в виде кода Грея, состоящая из колец с токопроводящими и изоляционными участками, при этом внешнее кольцо выполнено с контактными площадками, сопряженные с маской неподвижные контактные устройства, содержащие корпус, контакт, контактный вывод и пружину, создающую контактное нажатие, отличающийся тем, что контакт выполнен из проволоки диаметром 1,5 мм, при этом маска на вращающемся диске выполнена гальваническим способом двухслойной, причем нижний слой выполнен из серебра толщиной 10 мкм, а верхний - из палладия толщиной 6 мкм, а контакты выполнены из металлокерамической композиции марки ПдСр-70 и прижаты к контактному выводу при помощи плоской пружины.

Images