SU1397715A1 - Датчик угла поворота вала - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике. Цель - повьппение точности измерени  угла поворота вала при одновременном уменьшении габаритов и массы датчика за счет соот- ветствующего выполнени  и взаимного расположени  магниторезисторов 5, выполн ющих функции чувствительного элемента датчика. Магниторезисторы 5 размещены на магнитом гких подложках одного из установленных с возможностью углового перемещени  магнитопроводов датчика, на обращенной к ним торцовой поверхности второго магнитопровода выполнены зубцы 4. Каждый магниторезистор выполнен в виде зигзагообразной линии, имеющей посто нную высоту и измен ющийс  по синусоидальному закону шаг, величина которого имеет наименьшее значение в середине зигзага и наибольшее по его концам. Магниторезисторы объединены в группы, смещенные одна :отно- сительно другой на половину зубцового делени  второго магнитопровода. Благодар  размещению участков с наименьшей длиной шага одной группы магниторезисторов в промежутках участков лентообразного зигзага с наибольшей длиной шага другой группы магниторезисторов они могут быть расположены на общей дорожке магнитом гкой подложки, т.е. в одинаковых услови х, что уменьшает габариты датчика и повышает точность - преобразовани  угла поворота. 3 ил. (О

Description

СО СО

сл

ff Г.

aff ег а $ 8 t

Фиг.1

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано в. различных устройствах автоматики и вычислительной техники и дл  преобра- зовани  угла поворота вала в электрический сигнал

Цель изобретени  - повьшение точности измерени  угла поворота вала и уменьшение габаритов и массьг датчика за счет изменени  длины шага зигзага зигзагообразных магниторезисторов и более плотного их размещени .

На фиг.1 показано конструктивное выполнение датчика угла поворота ва- ф:а, разрез; на фиг. 2 - электричес- са  схема соединени  магниторезисторов в группы; на фиг.З - взаимное раз мещение магниторезисторов из разных |рупп.

I Датчик угла поворота вала содер- |сит два кольцевых магнитопровода 1 и 2, установлеш-й1х соосно и разделенных воздушным зазором. На торцовой поверхности магнитопровода 1, обращенной ф сторону зазора, закреплен кольцевой |юсто нный магнит 3 и выполнены зуб- jpbi 4, равномерно распределенные по окружности той же торцовой поверхности . На торцовой поверхности магнито- провода 2 напротив зубцов 4 первого мапнитопровода закреплена магнитом г- ка  подложка с размещенньми на ней :; Иагниторезисторами 5, объединенньши в ГРУППЫ, которые смещены одна относительно другой на 1/4 зубцового деле- Йи  первого магнитопровода. Например, таких групп может быть четыре (фиг.2) благодар  чему на выводах а-а б-б в-в , г-г формируютс  четыре выходных сигнала, сдвинутые по фазе на 90 эл. град. Длина каждого магниторезистора равна половине зубцового делени , равного 360 /р, где р - число зубцов

первого магнитопровода 1.

Каждый магниторезистор выполнен зигзагообразным и имеет посто нную высоту и переменную длину шага, из- мен нхцуюс  по синусоидальному закону так, что в средине магниторезистора длина шага минимальна, а на его концах максимальна. Поскольку длина каждого магниторезистора равна половине зубцового делени , а магниторезисторы объединены в группы, которые смещены одна относительно другой на 1/4 зубцового делени , то участки с. наименьшей длиной шага одной группы (магниторезисторов располагаютс  в промежут-.

5 0

5 О ..

ках участков с наибольшей длиной шага другой группы магниторезисторов. Если таких групп четыре, то все магниторезисторы размест тс  пО одной дорожке подложки.

Датчик работает следукщим образом.

При относительном перемещений маг- нитопроводов 1 и 2 измен етс  взаимное располодение групп магниторезисторов 5 и зубцов 4. В результате этого измен етс  длина участка магнито- резисторов, перекрываема  зубцами магнитопровода 1, т.е. измен етс  напр женность магнитного пол  в зоне их размещени , что приводит к изменению сопротивлени  магниторезнсторов.

Благодар  выполнению каждого магниторезистора в виде зигзагообразной линии с посто нной высотой по длине магниторезистора и с длиной шага, имеющей наименьшие значени  в центре зигзага и плавно увеличивающейс  по закону синуса от центра магниторезистора к его концам, изменение сопротивлени  каждого магниторезистора, а следовательно, и образованных ими . групп представл ет собой гармоническую зависимость от угла ot поворота в а- ла датчика при взаимном перемещении магнитопровода 1 и 2 датчика.

Период Т изменени  суммарного сопротивлени  каждой группы магниторезис- 360°

5

тора равен

Суммарное сопротивление каждой группы магниторезисторов, измен ющеес  при повороте вала, можно представить следующими выражени ми

R, R( 1+ k-sin poi);

R R( 1+ k-cos роб);

R, R( 1- k-sin pot );

R RO( 1 k coa роб );

где R - среднее значение сопротивлени  каждой группы в магнитном поле;

k - коэффициент модул ции сопротивлений при изменении магнитного пол ;

р - число зубцов магнитопровода 2;

oi - угол поворота вала датчика. Дл  исключени  посто нных составл ющих в суммарных сопротивлени х групп магниторезисторов возможно использование мостовых схем измерени . При запи- тывании мостовой схемы с группами магниторезисторов R,, RJ напр жением вида Е ЕО cosQt, а мостовой схемы с

группами R, RA напр жением вида Е Ee sindat выходные напр жени  мостовых схем имеют вид

и

и.

вып.

и cosot- sin и sincot- cos peJ.

Bbl.-2L

При последующем суммировании напр жений напр жение на выходе матора имеет вид

и

вых abiic., + вы. U-cosoat-sin pei + U sinot cos pet и sin (cot + ).

Таким образом, фаза выходного на- 15 пр жени  пропорциональна углу поворота вала. Размещение магниторезисторов по одной дорожке на магнитом гкой подложке датчика, т.е. практически в одинаковых услови х магнитного пол , no3-2Q вол ет повысить точность измерени  угла поворота вала при одновременном уменьшении габаритов и массы датчика. Это позвол ет построить на основе такого датчика преобразователь угол - код, который может быть использован в различных устройствах автоматики и вычислительной техники.

10

25

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Датчик угла поворота вала, содержащий два кольцевых магнитопровода, установленных соосно с торцовым зазо

   5 Q

   ром между ними, первый из которых выполнен с равномерно распределенными по окружности его торцовой пойерхнос ти зубцами и закрепленными на той же

   о

   поверхности кольцевым посто нным магнитом , а второй выполнен с магнитом гкой подложкой, закрепленной на его торцовой поверхности напротив зуб0 цов первого магнитопровода, и размещенные на подложке группы из последовательно соединенных и равномерно распределенных по окружности датчика магниторезисторов, которые смещены одна относительно другой на 1/4 зуб- цового делени  первого магнитопрово- . дaj причем каждагй магниторезистор вьшолнен в виде зигзагообразной ленты и имеет длину, равную половине зуб- цового делени , отличающий- с   тем, что, с целью повышени  точности измерени  угла поворота вала и уменьшени  габаритов и массы датчика , зигзагообразные магниторезисто- ры имеют одинаковую высоту и измен ю-, щуюс  по синусоидальному закону длину шага, именщую наименьшее значение в центре зигзага и наибольшее - на его концах, при этом участки с наи0 меньшей длиной шага магниторезисторов одной группы расположены в промежутках участков с наибольшей длиной шага магниторезисторов другой группы.

   5

   ffH/t.Z

   I

   фиг. 5

   И