RU84567U1

RU84567U1 - GEAR ROTATION SENSOR

Info

Publication number: RU84567U1
Application number: RU2009105219/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Евгеньевич Ляховецкий; Николай Трофимович Скосырев
Original assignee: Закрытое акционерное общество "ЭЛМАТ-ПМ"
Priority date: 2009-02-17
Filing date: 2009-02-17
Publication date: 2009-07-10

Abstract

Датчик вращения зубчатого колеса, содержащий немагнитный корпус, магнитоэлектрический преобразователь в виде конструктивно объединенных в узел магниточувствительного элемента на эффекте Холла и магнитной системы с постоянным магнитом и сердечником с резьбой, выполненным из магнитомягкого материала, обеспечивающий возможность компенсации гистерезиса магниточувствительного элемента для одного из двух направлений вращения зубчатого колеса, отличающийся тем, что магнитная система, образована магнитом в виде прямоугольного параллелепипеда, установленного на оси, параллельной оси сердечника, при этом магниточувствительный элемент расположен соосно с сердечником магнитной системы, а выполнение магнита в виде прямоугольного параллелепипеда, а также его расположение относительно оси сердечника, обеспечивает симметрию импульсов выходного напряжения при вхождении зубчатого колеса в рабочую зону датчика.A gear rotation sensor containing a non-magnetic housing, a magnetoelectric transducer in the form of a magnetically sensitive Hall element and a magnetic system with a permanent magnet and a core with a thread made of magnetically soft material structurally integrated into a node, providing hysteresis compensation for the magnetically sensitive element for one of two directions of rotation gear wheel, characterized in that the magnetic system is formed by a magnet in the form of a rectangular parallel a piped mounted on an axis parallel to the axis of the core, while the magnetically sensitive element is aligned with the core of the magnetic system, and the magnet in the form of a rectangular parallelepiped, as well as its location relative to the axis of the core, provides symmetry of the output voltage pulses when the gear enters the sensor working area .

Description

Полезная модель относится к преобразователям неэлектрических величин в электрические и может быть использована в качестве датчика вращения элементов машин и механизмов.The utility model relates to converters of non-electric quantities into electric ones and can be used as a rotation sensor of machine elements and mechanisms.

Известен «Датчик положения зуба зубчатого колеса», содержащий немагнитный корпус, постоянный магнит и магниточувствительный преобразователь, при этом постоянный магнит выполнен в виде кольца, намагниченного аксиально, внутри которого на корпусе расположен магнитопровод из магнитомягкого материала, а со стороны торца магнитопровода на корпусе установлен магниточувствительный преобразователь.The well-known "Gear tooth position sensor", comprising a non-magnetic housing, a permanent magnet and a magnetically sensitive transducer, wherein the permanent magnet is made in the form of an axially magnetized ring, inside of which is a magnetic core made of magnetically soft material, and a magnetically sensitive magnet is mounted on the housing end converter.

Патент РФ №2207575 МКИ: G01P 3/488, G01B 7/30 дата публ. 2003.06.27RF patent No. 2207575 MKI: G01P 3/488, G01B 7/30 date publ. 2003.06.27

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является «Датчик вращения зубчатого колеса», содержащий магнитоэлектрический преобразователь в виде конструктивно объединенных в узел магниточувствительного элемента на эффекте Холла и магнитной системы с винтом из магнитомягкого материала для регулирования магнитной индукции, причем в него введен стабилизатор напряжения, подключенный выходным и общим выводами к выводам питания магниточувствительного элемента, входным выводом через прямо включенный диод и общим выводом непосредственно - к первому и второму выводам питания датчика, при этом выход датчика связан с выходом магниточувствительного элемента, а упомянутая магнитная система выполнена с возможностью компенсации гистерезиса магниточувствительного элемента для одного из двух направлений вращения зубчатого колеса.The closest analogue to the claimed technical solution is a “Gear rotation sensor” containing a magnetoelectric transducer in the form of a magnetically sensitive element based on the Hall effect and a magnetic system with a screw made of magnetically soft material to control magnetic induction, and a voltage stabilizer connected to it output and general conclusions to the power terminals of the magnetically sensitive element, an input terminal through a directly connected diode and a common terminal m directly to the first and second terminals of the sensor power supply, while the sensor output is connected to the output of the magnetically sensitive element, and said magnetic system is configured to compensate for the hysteresis of the magnetically sensitive element for one of the two directions of rotation of the gear wheel.

Патент РФ №39712 МКИ: G01P 3/488, G01P 1/02 дата публ. 2004.08.10RF patent No. 39712 MKI: G01P 3/488, G01P 1/02 date publ. 2004.08.10

Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в снижении расхода магнитных материалов за счет использования магнита прямоугольной формы, повышении точности преобразования угла поворота в электрический сигнал, в расширении элементной базы используемых магнитоэлектрических преобразователей на эффекте Холла и тем самым в расширении области применения устройства.The technical result of the proposed utility model consists in reducing the consumption of magnetic materials through the use of a rectangular magnet, increasing the accuracy of converting the angle of rotation into an electrical signal, in expanding the element base of the Hall effect magnetoelectric converters, and thereby expanding the scope of the device.

Достижение указанного результата обеспечивается за счет того, что датчик вращения зубчатого колеса, содержащий немагнитный корпус, магнитоэлектрический преобразователь в виде конструктивно объединенных в узел магниточувствительного элемента на эффекте Холла и магнитной системы с постоянным магнитом и сердечником с резьбой, выполненным из магнитомягкого материала, обеспечивающей возможность компенсации гистерезиса магниточувствительного элемента для одного из двух направлений вращения зубчатого колеса, при этом магнитная система, образована магнитом в виде прямоугольного параллепипеда, установленного на оси, параллельной оси сердечника. Магниточувствительный элемент расположен соосно с сердечником магнитной системы. Выполнение магнита в виде прямоугольного параллепипеда, а также его расположение относительно оси сердечника, обеспечивает симметрию импульсов выходного напряжения при вхождении зубчатого колеса в рабочую зону датчика.This result is achieved due to the fact that the gear rotation sensor containing a non-magnetic housing, a magnetoelectric transducer in the form of a magnetically sensitive element based on the Hall effect and a magnetic system with a permanent magnet and a core with a thread made of magnetically soft material, which makes it possible to compensate hysteresis of the magnetically sensitive element for one of two directions of rotation of the gear wheel, while the magnetic system , Magnet formed as a rectangular parallelepiped, is installed on an axis parallel to the core axis. The magnetically sensitive element is aligned with the core of the magnetic system. The implementation of the magnet in the form of a rectangular parallelepiped, as well as its location relative to the axis of the core, ensures the symmetry of the output voltage pulses when the gear enters the working area of the sensor.

Датчик вращения зубчатого колеса поясняется чертежами:The gear rotation sensor is illustrated by drawings:

фиг.1 - Датчик вращения зубчатого колеса, схема.figure 1 - Sensor rotation of the gear, diagram.

фиг.2 - Датчик вращения зубчатого колеса, магнитная система.figure 2 - Sensor rotation of the gear, the magnetic system.

фиг.3, 4 - Датчик вращения зубчатого колеса, диаграммы временных соотношений выходного сигнала.figure 3, 4 - Sensor rotation of the gear, the diagram of the timing of the output signal.

Датчик вращения зубчатого колеса состоит из немагнитного корпуса и магнитоэлектрического преобразователя. В свою очередь, магнитоэлектрический преобразователь выполнен в виде конструктивно объединенных в узел магнитной системы 1 и магниточувствительного элемента на эффекте Холла 2. Магнитная система образована постоянным магнитом 3 в виде прямоугольного параллелепипеда и сердечником 4 с резьбой из магнитомягкого материала. Постоянный магнит 3 установлен на оси, параллельной оси сердечника 4 и выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда. Выполнение магнита 3 в виде прямоугольного параллепипеда, а также его расположение относительно оси сердечника 4, обеспечивает симметрию импульсов выходного напряжения при вхождении зубчатого колеса в рабочую зону датчика. Магниточувствительный элемент 2 расположен соосно с сердечником магнитной системы.The gear rotation sensor consists of a non-magnetic housing and a magnetoelectric transducer. In turn, the magnetoelectric converter is made in the form of a magnetic system 1 and a magnetically sensitive element based on the Hall effect, which are structurally integrated into a node. The magnetic system is formed by a permanent magnet 3 in the form of a rectangular parallelepiped and a core 4 with a thread of magnetically soft material. The permanent magnet 3 is mounted on an axis parallel to the axis of the core 4 and is made in the form of a rectangular parallelepiped. The implementation of the magnet 3 in the form of a rectangular parallelepiped, as well as its location relative to the axis of the core 4, ensures the symmetry of the output voltage pulses when the gear enters the working area of the sensor. The magnetosensitive element 2 is aligned with the core of the magnetic system.

Устройство работает следующим образом:The device operates as follows:

В исходном состоянии, когда зуб зубчатого колеса 5 находится вне зоны срабатывания магниточувствительного элемента 2 на эффекте Холла, последний находится в «выключенном» состоянии и его выходное напряжение (фиг.4, в интервал времени 0-t₁) имеет высокий уровень. При входе зуба зубчатого колеса 5 в зону срабатывания магниточувствительного элемента 2 последний «включается» и на его выходе появляется напряжение низкого уровня, которое удерживается неизменным до момента выхода зуба из зоны отпускания (фиг.4, в интервал времени t₂-t₃). При этом осуществляется компенсация гистерезиса чувствительного элемента на эффекте Холла, так как ассиметрия магнитного поля магнитной системы с магнитом прямоугольной формы, образующаяся относительно оси магнитопровода при вращении зубчатого колеса, позволяет уменьшить угол β отпускания до значения угла срабатывания α за счет уменьшения времени спада магнитной индукции В до значения индукции отпускания В_отп (фиг.4б отрезок t₂-t₃). При равенстве углов α и β обеспечивается симметрия импульсов выходного напряжения U_вых.In the initial state, when the tooth of the gear 5 is outside the zone of operation of the magnetically sensitive element 2 on the Hall effect, the latter is in the "off" state and its output voltage (Fig. 4, in the time interval 0-t ₁ ) has a high level. When the tooth of the gear 5 enters the actuation zone of the magnetically sensitive element 2, the latter “turns on” and a low level voltage appears at its output, which remains unchanged until the tooth leaves the release zone (Fig. 4, in the time interval t ₂ -t ₃ ). In this case, the hysteresis of the sensing element is compensated for by the Hall effect, since the asymmetry of the magnetic field of a magnetic system with a rectangular magnet formed relative to the axis of the magnetic circuit during rotation of the gear allows the angle of release β to be reduced to the value of the angle of response α by reducing the decay time of magnetic induction B to induce release values in _TNA (4b interval t ₂ -t _3). If the angles α and β are equal, the symmetry of the pulses of the output voltage U _{o is} ensured.

При непрерывном вращательном движении зубчатого колеса 5 его зубья периодически входят в зону срабатывания и выходят из зоны отпускания магниточувствительного элемента 2. В результате на выходе магниточувствительного элемента 2 и соответственно на выходе датчика «вых» вырабатывается последовательность импульсов напряжения (фиг.4,в), частота следования которых пропорциональна угловой скорости зубчатого колеса.With the continuous rotational movement of the gear 5, its teeth periodically enter the actuation zone and exit the release zone of the magnetically sensitive element 2. As a result, a sequence of voltage pulses is generated at the output of the magnetically sensitive element 2 and, accordingly, at the output of the sensor “out” (FIG. 4, c), whose repetition rate is proportional to the angular velocity of the gear.

Claims

A gear rotation sensor containing a non-magnetic housing, a magnetoelectric transducer in the form of a magnetically sensitive element based on the Hall effect and a magnetic system with a permanent magnet and a core with a thread made of magnetically soft material structurally integrated into a node, which makes it possible to compensate for the hysteresis of the magnetically sensitive element for one of two directions of rotation gear wheel, characterized in that the magnetic system is formed by a magnet in the form of a rectangular parallel a piped mounted on an axis parallel to the axis of the core, while the magnetically sensitive element is aligned with the core of the magnetic system, and the magnet in the form of a rectangular parallelepiped, as well as its location relative to the axis of the core, provides symmetry of the output voltage pulses when the gear enters the sensor working area .