RU2239841C2

RU2239841C2 - Tachometer pickup

Info

Publication number: RU2239841C2
Application number: RU2002135550/28A
Authority: RU
Inventors: А.Г. Максидонов (RU); А.Г. Максидонов; Г.Д. Максидонова (RU); Г.Д. Максидонова
Original assignee: Максидонов Анатолий Григорьевич; Максидонова Галина Дмитриевна
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2004-11-10

Abstract

FIELD: measuring technique, possibly measuring revolution number of rotary objects.

SUBSTANCE: pickup includes body in the form of cylindrical sleeve made of magnetically conducting material, permanent magnet and winding with core placed in body. Permanent magnet is secured at one side to magnetically conducting core and at other side to bottom of sleeve. Open end of sleeve may be sealed by means of magnetically non-conducting lid. Magnetically conducting part of pickup body is covered with protective coating (preventing influence of environment), for example of nickel.

EFFECT: enhanced responsibility of pickup due to limited amplitude of output signal.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости вращения в качестве датчика числа оборотов вращающихся объектов.The invention relates to measuring equipment and can be used to measure the speed of rotation as a sensor of the number of revolutions of rotating objects.

Тахометрические датчики относятся к индуктивным датчикам и предназначены для контроля числа оборотов путем преобразования частоты вращения вала установки в электрические импульсы, частота которых пропорциональна частоте вращения вала.Tachometric sensors are inductive sensors and are designed to control the speed by converting the rotational speed of the installation shaft into electrical pulses, the frequency of which is proportional to the rotational speed of the shaft.

Известен датчик числа оборотов, содержащий корпус и катушку, закрепленную в торце корпуса, которая включена в колебательный контур генератора (каталог "Турк автоматизация", Москва, фирмы "TURCK" Германия, с.2-3, 2-8). При работе генератора в зоне активной поверхности датчика (катушки) формируется высокочастотное магнитное поле. Внесение в это поле металлического объекта вызывает энергетические потери в автогенераторе из-за возникновения в объекте вихревых токов. Величина этих потерь пропорциональна расстоянию между металлическим объектом и торцом датчика. При установке датчика около вращающегося зубчатого колеса (индуктора) на выходе генератора появляется модулированный сигнал с частотой модуляции пропорциональной скорости вращения индуктора.A known speed sensor containing a housing and a coil fixed to the end of the housing, which is included in the oscillatory circuit of the generator (catalog "Turk Automation", Moscow, company "TURCK" Germany, p.2-3, 2-8). When the generator is operating in the zone of the active surface of the sensor (coil), a high-frequency magnetic field is formed. The introduction of a metal object into this field causes energy losses in the oscillator due to the occurrence of eddy currents in the object. The magnitude of these losses is proportional to the distance between the metal object and the end face of the sensor. When the sensor is installed near a rotating gear (inductor), a modulated signal appears at the output of the generator with a modulation frequency proportional to the speed of rotation of the inductor.

Недостатком этого устройства является использование активных элементов (генератора), что усложняет конструкцию, ограничивает рабочий температурный и частотный (максимальная скорость вращения индуктора) диапазоны и снижает надежность устройства.The disadvantage of this device is the use of active elements (generator), which complicates the design, limits the operating temperature and frequency (maximum speed of rotation of the inductor) ranges and reduces the reliability of the device.

Известен датчик числа оборотов с переменным магнитным сопротивлением, содержащий цилиндрический корпус из немагнитного материала (нержавеющая сталь) с глухим торцом, измерительную катушку, расположенную внутри корпуса вплотную к глухому торцу, постоянный магнит и сердечник катушки, причем изменение магнитного сопротивления в магнитной цепи, которое и наводит ЭДС в катушке, осуществляется при вращении выполненного из магнитопроводного материала индуктора, расположенного у торца катушки (Устройство УмЭ-42, ЗИЗ.259.010ТУ, ООО Завод "Калининградгазавтоматика").A known speed sensor with variable magnetic resistance, comprising a cylindrical body of non-magnetic material (stainless steel) with a blind end, a measuring coil located inside the housing close to the blind end, a permanent magnet and the core of the coil, and a change in magnetic resistance in the magnetic circuit, which induces EMF in the coil, is carried out during rotation of the inductor made of magnetic material located at the end of the coil (Ume-42 device, ZIZ.259.010TU, Kalining Plant LLC Radgazautomatics ").

Наиболее близким аналогом к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является датчик частоты вращения по авторскому свидетельству SU №1144052, содержащий выполненный в виде стакана из магнитопроводного материала корпус и установленные в нем постоянный магнит и измерительную катушку с сердечником.The closest analogue to the proposed technical essence and the achieved effect is a speed sensor according to the copyright certificate SU No. 1144052, comprising a housing made in the form of a glass from a magnetic material and a permanent magnet and a measuring coil with a core installed therein.

Недостатком известных датчиков является малая амплитуда сигнала, особенно при низких оборотах индуктора (что не позволяет уверенно контролировать его вторичными приборами), обусловленная большой величиной постоянной составляющей магнитного сопротивления цепи постоянного магнита датчика, так как эта цепь замыкается по воздуху. Изменение магнитного сопротивления происходит за счет изменения сопротивления на участке "зуб-впадина" индуктора, что составляет малую часть от всего магнитного сопротивления.A disadvantage of the known sensors is the small amplitude of the signal, especially at low speeds of the inductor (which does not allow it to be confidently controlled by secondary devices), due to the large value of the constant component of the magnetic resistance of the sensor’s permanent magnet circuit, since this circuit closes through the air. The change in magnetic resistance occurs due to a change in resistance in the "tooth-cavity" section of the inductor, which is a small part of the total magnetic resistance.

Технической задачей изобретения является повышение чувствительности датчика за счет увеличения амплитуды выходного сигнала.An object of the invention is to increase the sensitivity of the sensor by increasing the amplitude of the output signal.

Сущность предлагаемого технического решения состоит в том, что в датчике тахометрическом, корпус которого выполнен в виде цилиндрического стакана из магнитопроводного материала (пермаллой, мягкая сталь типа Ст 20 и т.п.), в котором установлены постоянный магнит и измерительная катушка с сердечником, причем измерительная катушка с сердечником установлена на внутренней поверхности стакана концентрично его оси, постоянный магнит закреплен с одной стороны на магнитопроводном сердечнике, а с другой на днище стакана, при этом магнитопроводный сердечник катушки заканчивается непосредственно около крышки.The essence of the proposed technical solution lies in the fact that the sensor is tachometric, the housing of which is made in the form of a cylindrical cup of magnetic material (permalloy, mild steel type St 20, etc.), in which a permanent magnet and a measuring coil with a core are installed, moreover a measuring coil with a core is mounted on the inner surface of the cup concentrically to its axis, a permanent magnet is fixed on one side to the magnetic core, and on the other to the bottom of the glass, while core coil ends directly around the lid.

Открытый торец стакана загерметизирован крышкой, выполненной немагнитопроводной.The open end of the glass is sealed with a non-magnetic cover.

От воздействия окружающей среды магнитопроводная часть корпуса (стакан) покрыта защитным покрытием, например никелем.From environmental influences, the magnetic part of the body (glass) is coated with a protective coating, for example nickel.

На фиг.1 изображен общий вид датчика тахометрического (продольный разрез), на фиг.2 - датчик с защитным покрытием.Figure 1 shows a General view of the tachometric sensor (longitudinal section), figure 2 - sensor with a protective coating.

Датчик тахометрический содержит корпус 1, выполненный в виде полого стакана из магнитомягкого материала сталь Ст 20, загерметизированный крышкой 2, выполненной из немагнитного материала (нержавеющая сталь), сопряженной с открытым торцом стакана и приваренной по его периметру. На внутренней цилиндрической поверхности стакана концентрично его оси установлена измерительная катушка 3 с сердечником 4, заканчивающимся непосредственно около крышки 2. С другой стороны измерительной катушки 3 вплотную к сердечнику расположен постоянный магнит 5, закрепленный на днище (изнутри) стакана. Магнитопроводная часть корпуса 1 покрыта защитным никелировым покрытием 6 (от действия окружающей среды).The tachometric sensor comprises a housing 1 made in the form of a hollow glass made of soft magnetic material steel St 20, sealed with a cover 2 made of non-magnetic material (stainless steel), coupled to the open end of the glass and welded around its perimeter. A measuring coil 3 is mounted on the inner cylindrical surface of the glass concentrically to its axis, with a core 4 ending directly near the cover 2. On the other side of the measuring coil 3, a permanent magnet 5 is located adjacent to the core and is mounted on the bottom (inside) of the glass. The magnetic part of the housing 1 is coated with a protective nickel coating 6 (from environmental influences).

Датчик тахометрический работает следующим образом.The tachometer sensor operates as follows.

Принцип его работы основан на том, что при вращении вала с индуктором в результате изменения магнитного поля рассеяния на торце зуба индуктора изменяется магнитное сопротивление магнитной цепи, и в измерительной катушке датчика индуцируется переменное напряжение синусоидальной формы, частота выходных импульсов (количество вырабатываемых датчиком сигналов в единицу времени) которого пропорциональна частоте вращения вала.The principle of its operation is based on the fact that when the shaft rotates with the inductor as a result of a change in the scattering magnetic field at the end face of the inductor tooth, the magnetic resistance of the magnetic circuit changes, and an alternating voltage of a sinusoidal shape, the frequency of the output pulses (the number of signals generated by the sensor per unit) are induced in the measuring coil of the sensor time) which is proportional to the shaft speed.

Для этого датчик устанавливается своим торцом на определенном расстоянии от вращающегося зубчатого колеса (индуктора), скорость вращения которого необходимо измерить (не показан).To do this, the sensor is installed with its end face at a certain distance from the rotating gear (inductor), the rotation speed of which must be measured (not shown).

Изменение магнитного сопротивления в магнитной цепи, которое и наводит ЭДС (электродвижущую силу) в катушке 3, происходит за счет последовательного прохождения при вращении индуктора участков с разным магнитным сопротивлением (зуб - впадина) мимо датчика. Магнитные линии замыкаются то через воздух (впадина между зубьями), имеющий большее магнитное сопротивление, чем металл зуба, то через металлический зуб индуктора, при этом остальная (основная) часть магнитопровода представляет из себя магнитопроводный корпус 1, на днище которого и закрепляется постоянный магнит, что резко снижает постоянную составляющую магнитного сопротивления, увеличивая более чем в десять раз амплитуду выходного сигнала с измерительной катушки (концы 7 которой подключаются к измерительному устройству) и, тем самым, повышая чувствительность датчика.The change in the magnetic resistance in the magnetic circuit, which induces the EMF (electromotive force) in the coil 3, occurs due to the successive passage of sections with different magnetic resistance (tooth-cavity) passing by the sensor during rotation of the inductor. Magnetic lines are closed either through air (a cavity between the teeth), which has a greater magnetic resistance than the tooth metal, then through the metal tooth of the inductor, while the rest (main) part of the magnetic circuit is a magnetic casing 1, on the bottom of which a permanent magnet is fixed, which sharply reduces the constant component of the magnetic resistance, increasing by more than ten times the amplitude of the output signal from the measuring coil (ends 7 of which are connected to the measuring device) and, therefore, Increasing sensor sensitivity.

Изобретение позволяет создавать высокочувствительные тахометрические датчики для контроля числа оборотов вращения валов машин и механизмов в разных областях народного хозяйства.The invention allows the creation of highly sensitive tachometric sensors for monitoring the number of revolutions of rotation of the shafts of machines and mechanisms in various areas of the national economy.

Claims

1. The tachometer sensor, comprising a housing made in the form of a cylindrical cup of magnetic material, in which a permanent magnet and a measuring coil with a core are installed, the measuring coil with a core mounted on the inner surface of the glass concentrically to its axis, characterized in that the permanent magnet is mounted on the bottom cups and is located close to the core.

2. The sensor according to claim 1, characterized in that the open end of the glass is sealed with a lid made non-magnetic.

3. The sensor according to claims 1 and 2, characterized in that the magnetic part of the housing is coated with a protective coating, for example, nickel.