SK7743Y1 - Zariadenie na meranie veľkosti uhla pootočenia hriadeľa okolo svojej osi a spôsob merania veľkosti uhla pootočenia hriadeľa okolo svojej osi - Google Patents

Abstract

Opísané je zariadenie na meranie veľkosti uhla pootočenia hriadeľa okolo svojej osi a spôsob merania veľkosti uhla pootočenia hriadeľa okolo svojej osi pomocou zariadenia, kde na vnútornú plochú tvarovú elektródu (31) a stredovú plochú tvarovú elektródu (32) a vonkajšiu plochú tvarovú elektródu (33) je pripojený kapacitný vyhodnocovač (4) a na ktoré je pripevnená doska (2) s plošným spojom s doskovým otvorom (21), do ktorého je otočne nasunutý nevodivý vymedzovací krúžok (62), do ktorého je pevne pripevnený hriadeľ (6), pričom na hornú časť dosky (2) s plošným spojom je cez nevodivý vymedzovací krúžok (62) uložená nevodivá dištančná podložka (61) a nevodivý vymedzovací krúžok (62) je cez stredový otvor (51) pevne pripevnený na vodivé ozubené koliesko (5) s tvarovým výsekovým otvorom (52).

Description

Technické riešenie sa týka zariadenia na meranie veľkosti uhla pootočenia hriadeľa okolo svojej osi a spôsobu merania veľkosti uhla pootočenia hriadeľa okolo svojej osi, určeného najmä pre automatizované systémy riadenia.

Doterajší stav techniky

Meranie uhlovej polohy hriadeľa je nevyhnutnou časťou automatizovaných systémov riadenia, pre ktoré sa používali rôzne technológie a zariadenia. Na digitálne zakódovanie uhlu pootočenia sa najčastejšie používala technológia založená na optickom snímaní, kde je vopred zadané rozlíšenie kódovania jednej otáčky v závislosti od množstva optosnímačov a kódu na optickom kotúči pripevnenom priamo s referenčnou oskou. Nevýhodou tohto riešenia je, že vyžaduje elektrické napájanie na viacotáčkové snímanie.

Známe technické riešenie na meranie uhla pootočenia využíva princíp odporového potenciometra, kde bežec posúvajúci sa po odporovej dráhe je mechanicky spojený priamo s referenčnou oskou. Nevýhodou tohto technického riešenia je, že neumožňuje rýchle a presné určenie pootočenia referenčnej osky a tiež vyžaduje elektrické napájanie na viacotáčkové snímanie.

Ďalšími známymi technickými riešeniami na meranie absolútnej hodnoty uhla pootočenia hriadeľa je použitie indukčných snímačov a elektromagnetických snímačov, Nevýhodou týchto snímačov je, že neumožňujú rýchle a presné určenie pootočenia hriadeľa a tiež vyžadujú elektrické napájanie na viacotáčkové snímanie.

Ďalšie známe riešenie je uvedené v európskom patentovom spise EP č.2 270 433 s názvom Kapacitný snímač uhla otočenia, kde v rotore s definovaným elektricky účinným tvarom alebo veľkosťou sú najmenej dve koncentricky odlišné oblasti vytvárajúce hrubú stopu a jemnú stopu, pričom tieto stopy majú premenlivý vonkajší tvar a/alebo hrúbku, a/alebo dielektrickú konštantu, a/alebo vodivosť, ďalej každá stopa je s protiľahlou oblasťou segmentovanej elektródy kondenzátora v elektrickom činnom spojení a najmenej jedna stopa má elektricky činný tvar. Nevýhodou tohto vynálezu je, že vyžaduje elektrické napájanie na viacotáčkové snímanie.

Ďalšie známe riešenie je opísané v slovenskom patentovom spise č. 285 082 s názvom Kapacitný snímač s násobením kapacity a kompenzáciou strát, kde výstupné svorky kapacitného senzora sú pripojené vstupné svorky násobiča kapacity, pričom na výstupné svorky násobiča kapacity sú pripojené vstupné svorky komplexného konvertora, pričom na kompenzačné svorky komplexného konvertora sú pripojené výstupné svorky kompenzátora, pričom výstupné svorky komplexného konvertora sú výstupnými svorkami kapacitného snímača s násobením kapacity a kompenzáciou strát. Nevýhodou tohto vynálezu je, že neumožňuje rýchle a presné určenie pootočenia a tiež vyžaduje elektrické napájanie na viacotáčkové snímanie.

Ďalšie známe riešenie je opísané v slovenskom patentovom spise č. 287 771 s názvom Kapacitný snímač s trojnásobným kapacitorom, kde na výstupné svorky generátora sú pripojené na prvé vstupné svorky syntetického rezonátora a na druhé vstupné svorky syntetického rezonátora sú pripojené prvé výstupné svorky všeobecného impedančného konvertora, pričom na kompenzačné svorky syntetického rezonátora sú pripojené výstupné svorky kompenzátora, pričom vstupné svorky voltmetra sú pripojené na druhé výstupné svorky všeobecného impedančného konvertora a na vstupné svorky všeobecného impedančného konvertora sú pripojené výstupné svorky kapacitného senzora. Nevýhodou tohto riešenia je, že neumožňuje rýchle a presné určenie pootočenia a tiež vyžaduje elektrické napájanie na viacotáčkové snímanie.

Ďalšie známe riešenie je opísané v českom patentovom spise č. 304 582 s názvom Kapacitný snímač priechodnosti partikulárnych materiálov s teplotnou kompenzáciou, kde merací kondenzátor s dvoma doskami, medzi ktorými je priestor na prechod meraného/snímaného materiálu a ktorý je pripojený cez prvý rezistor meracieho obvodu na výstup oscilátora s konštantnou frekvenciou a tvorí s ním merací rozdeľovač, ktorého výstup je spojený s usmerňovačom meracieho obvodu, pričom v závislosti na množstve prechádzajúceho materiálu meracím kondenzátorom sa mení pomer permitivity vzduchu a materiálu a touto zmenou sa mení aj impedancia meracieho kondenzátora a výstupné napätie meracieho rozdeľovača, ktorého je súčasťou a teplotný kompenzačný obvod a druhý rezistor kompenzačného obvodu je napojený na oscilátor s konštantnou frekvenciou, a to z kondenzátora kompenzačného obvodu, tvoriaceho s druhým rezistorom kompenzačného obvodu napäťový rozdeľovač, na ktorého výstup je napojený usmerňovač kompenzačného obvodu. Nevýhodou tohto vynálezu je, že neumožňuje rýchle a presné určenie pootočenia snímaného materiálu a tiež vyžaduje elektrické napájanie na viacotáčkové snímanie.

Ďalšie známe riešenie je opísané v českom patentovom spise č. 305 365 s názvom Segmentový kapacitný snímač priechodnosti partikulárnych materiálov, kde doskový kondenzátor je tvorený dvoma doskami, medzi ktorými je dostatočný priestor na prechod meraného materiálu, pričom aktívna doska je zložená z izolačnej dosky, na ktorej sú rozmiestnené najmenej dva rovnako veľké a od seba odizolované segmenty, ktoré sú pripojené cez odpovedajúcu impedanciu na oscilátor a zároveň na vstupy jednotlivých modulov AC/DC, pričom

SK 7743 Υ1 uzemnená doska je pripojená na uzemnenú svorku oscilátora a jednotlivých modulov AC/DC. Nevýhodou tohto vynálezu je, že neumožňuje určenie pootočenia snímaného predmetu a tiež vyžaduje elektrické napájanie na viacotáčkové snímanie.

Podstata technického riešenia

Uvedené nedostatky do značnej miery odstraňuje zariadenie na meranie veľkosti uhla pootočenia hriadeľa okolo svojej osi, podľa tohto technického riešenia, ktorého podstata spočíva v tom, že je tvorené plošnospojovou doskou s najmenej jedným doskovým otvorom, v ktorom je otočné nasunutý elektronevodivý vymedzovací krúžok s hriadeľom, pričom na plošnospojovú dosku pri doskovom otvore je galvanický pripevnená vnútorná plochá tvarová elektróda, vedľa ktorej je uložená stredová plochá tvarová elektróda, vedľa ktorej je uložená vonkajšia plocha tvarová elektróda, na ktoré je pripevnený kapacitný vyhodnocovač a na plošnospojovú dosku je cez elektronevodivý vymedzovací krúžok uložená elektronevodivá dištančná podložka a elektronevodivý vymedzovací krúžok je cez stredový otvor pevne pripevnený na elektrovodivé ozubené koliesko s tvarovým výsekovým otvorom, ktoré je uložené na elektronevodivej dištančnej podložke.

Uvedené nedostatky do značnej miery ďalej odstraňuje a spôsob merania veľkosti uhla pootočenia hriadeľa okolo svojej osi podľa tohto technického riešenia, ktorého podstata spočíva v tom, že najprv vzniká konštantná elektrická kapacita medzi elektrovodivým ozubeným kolieskom a vnútornou plochou tvarovou elektródou, stredovou plochou tvarovou elektródou, vonkajšou plochou tvarovou elektródou, ktorá sa súčasne vyhodnocuje kapacitným vyhodnocovačom, a ďalej sa elektrická kapacita mení pootočením tvarového výsekového otvoru elektrovodivého ozubeného kolieska s hriadeľom a s elektronevodivým vymedzovacím krúžkom, pričom meniaca sa elektrická kapacita sa súčasne vyhodnocuje kapacitným vyhodnocovačom a nakoniec sa nový pokojový stav konštantnej elektrickej kapacity po zmene uhla pootočenia hriadeľa vyhodnocuje kapacitným vyhodnocovačom.

Prehľad obrázkov na výkrese

Technické riešenie bude bližšie vysvetlené pomocou výkresov, kde na obrázku č. 1 je znázornený tvarové elektródy na plošnospojovej doske a na obrázku č. 2 je schematicky znázornené meracie zariadenie a na obrázku č. 3 je znázornené elektrovodivé ozubené koliesko.

Príklady uskutočnenia

Príklad č. 1

Zariadenie na meranie veľkosti uhla pootočenia hriadeľa okolo svojej osi podľa obrázka č. 1 je tvorené jednou plošnospojovou doskou 2, v ktorej je vytvorený jeden doskový otvor 21. Na plošnospojovú dosku 2 pri doskovom otvore 21 podľa obrázka č. 2 je galvanický pripevnená jedna vonkajšia plochá tvarová elektróda 33, jedna stredová plochá tvarová elektróda 32 a jedna vnútorná plochá tvarová elektróda 31, ktoré majú vlastný tvar kruhového odseku. Na vonkajšiu plochú tvarovú elektródu 33 a stredovú plochú tvarovú elektródu 32 a vnútornú plochú tvarovú elektródu 31 je pripojený kapacitný vyhodnocovač 4, ktorý zabezpečuje spracovanie zosnímaných hodnôt elektrických kapacít. Do spodnej časti doskového otvoru 21 je otočné nasunutý elektronevodivý vymedzovací krúžok 62, ktorý prečnieva z vrchnej časti doskového otvoru 21. Do elektronevodivého vymedzovacieho krúžka 62 je pevne pripevnený hriadeľ 6, a to nasunutím aj nalisovaním. Na hornú časť plošnospojovej dosky 2 je cez elektronevodivý vymedzovací krúžok 62 uložená elektronevodivá dištančná podložka 61. Elektronevodivý vymedzovací krúžok 62 je cez stredový otvor 51 podľa obrázka č. 3 pevne pripevnený na elektrovodivé ozubené koliesko 5. Na elektronevodivú dištančnú podložku 61 podľa obrázka č. 2 je uložené elektrovodivé ozubené koliesko 5. V elektrovodivom ozubenom koliesku 5 je vytvorený jeden tvarový výsekový otvor 52. Elektrovodivé ozubené koliesko 5 a plošnospojová doska 2 s medzikružným elektródovým systémom 3 tvoria kondenzátor.

Príklad č. 2

Spôsob merania veľkosti uhla pootočenia hriadeľa okolo svojej osi pomocou zariadenia podľa obrázka č. 2 spočíva v tom, že najprv vzniká konštantná elektrická kapacita v priestore medzi vnútornou plochou tvarovou elektródou 31, stredovou plochou tvarovou elektródou 32, vonkajšou plochou tvarovou elektródou 33 a elektrovodivým ozubeným kolieskom 5. Konštantná elektrická kapacita sa súčasne vyhodnocuje kapacitným vyhodnocovačom 4. Ďalej sa elektrická kapacita mení pootočením tvarového výsekového otvoru 52 elektrovodivého ozubeného kolieska 5 s hriadeľom 6 a s elektronevodivým vymedzovacím krúžkom 62. Me3

SK 7743 Υ1 niaca sa elektrická kapacita sa súčasne vyhodnocuje kapacitným vyhodnocovačom 4. Po zmene uhla pootočenia hriadeľa 6 proti plošnospojovej doske 2 sa nový pokojový stav konštantnej elektrickej kapacity vyhodnocuje kapacitným vyhodnocovačom 4.

Priemyselná využiteľnosť

Technické riešenie je možné využiť pri automatizovanom riadení v každom priemyselnom odvetví, kde je potrebné rýchlo a s vysokou presnosťou určiť absolútnu hodnotu pootočenia hriadeľa proti elektródam, ako aj pri výrobe viacotáčkových snímačov uhla pootočenia pre jednu otáčku alebo viac otáčok hriadeľa, a to aj bez elektrického napájania. Technické riešenie je možné ďalej využiť v prevodových systémoch, kde sa sníma každá jedna úroveň prevodu viacotáčkovým snímačom uhla pootočenia.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims (2)

1. Zariadenie na meranie veľkosti uhla pootočenia hriadeľa okolo svojej osi, vyznačujúce sa tým, že je tvorené plošnospojovou doskou (2) s najmenej jedným doskovým otvorom (21), v ktorom je otočné nasunutý elektronevodivý vymedzovací krúžok (62) s hriadeľom (6), pričom na plošnospojovú dosku (2) pri doskovom otvore (21) je galvanický pripevnená vnútorná plochá tvarová elektróda (31), vedľa ktorej je uložená stredová plochá tvarová elektróda (32), vedľa ktorej je uložená vonkajšia plochá tvarová elektróda (33), na ktoré je pripevnený kapacitný vyhodnocovač (4) a na plošnospojovú dosku (2) je cez elektronevodivý vymedzovací krúžok (62) uložená elektróne vodivá dištančná podložka (61) a elektronevodivý vymedzovací krúžok (62) je cez stredový otvor (51) pevne pripevnený na elektrovodivé ozubené koliesko (5) s tvarovým výsekovým otvorom (52), ktoré je uložené na elektronevodivej dištančnej podložke (61).

2. Spôsob merania veľkosti uhla pootočenia hriadeľa okolo svojej osi zariadením podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že najprv vzniká konštantná elektrická kapacita medzi elektrovodivým ozubeným kolieskom (5) a vnútornou plochou tvarovou elektródou (31), stredovou plochou tvarovou elektródou (32), vonkajšou plochou tvarovou elektródou (33), ktorá sa súčasne vyhodnocuje kapacitným vyhodnocovačom (4), a ďalej sa elektrická kapacita mení pootočením tvarového výsekového otvoru (52) elektrovodivého ozubeného kolieska (5) s hriadeľom (6) a s elektronevodivým vymedzovacím krúžkom (62), pričom meniaca sa elektrická kapacita sa súčasne vyhodnocuje kapacitným vyhodnocovačom (4) a nakoniec sa nový pokojový stav konštantnej elektrickej kapacity po zmene uhla pootočenia hriadeľa vyhodnocuje kapacitným vyhodnocovačom (4).

2 výkresy