SU1702170A1 - Датчик угла поворота - Google Patents
Датчик угла поворота Download PDFInfo
- Publication number
- SU1702170A1 SU1702170A1 SU894687982A SU4687982A SU1702170A1 SU 1702170 A1 SU1702170 A1 SU 1702170A1 SU 894687982 A SU894687982 A SU 894687982A SU 4687982 A SU4687982 A SU 4687982A SU 1702170 A1 SU1702170 A1 SU 1702170A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- group
- magnetically sensitive
- sensitive elements
- teeth
- magnetic circuit
- Prior art date
Links
Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к измерительной технике и имеет целью повышение точности преобразовател угла поворота в электрический сигнал Преобразователь содержит установленные соосно с возможностью относительного вращени два магни- топровода с П-образным поперечным сечением На внутреннем торце первого магнитопровода закреплен кольцевой посто нный магнит, а на внешнем его торце выполнены с посто нным шагом зубцы На внешнем торце второго магнитопровода размещены группы магниточувствительных элементов, которые выполнены с переменной длиной, измен ющейс по синусоидальному закону, период которого зависит от номера подавл емой гармоники магнитного пол Каждый магниточувствительный элемент может быть выполнен в виде последовательно соединенных магниторезистив- ных полосок количество которых измен етс в зависимости от номера элемента в группе 1 з п ф-лы. 4 ил СП С
Description
Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано в качестве первичного преобразовател угла поворота в электрический сигнал.
Известен датчик угла поворота, содержащий установленные соосно торцами два кольцевых магнитопровода, ольцевой посто нный магнит, расположенные по окруж- ности зубцы, пары смещенных один относительнодругого на четверть зубцового делени магниточувствительных элементов, соединенных электрически в две группы Магниточувствительные элементы каждой группы расположены равномерно по окружности , причем разность между шагами расположени магниточувствительных элементов, принадлежащих к одной группе посто нна.
Недостатком такого датчика вл етс низка точность измерений вследствие содержани в выходных сигналах паразитных пространственных гармоник некратных числу зубцов обусловленных технологическими погрешност ми изготовлени зубцов и неравномерным характером расположени , магниточувствительных элементов
Известен датчик угла поворота, содержащий установленные соосно торцами друг к другу два кольцевых магнитопровода. кольцевой посто нный магнит равномерно расположенные по окружности торцовые зубцы, группы из последовательно соединенных и равномерно расположенных по окружности магниторезисторов смещенных один относительно другого на четверть зубцового делени Магниторезисторы выполнены зигзагообразными с равномерным
VI
О
ю
о
шагом и огибающей в виде полуволны синусоиды с длиной,равной половине зубцового делени .
Недостатком такого датчика вл етс низка точность измерений вследствие содержани в выходных сигналах р да паразитных пространственных зубцовых гармоник, некратных числу зубцов.
Наиболее близкими к предлагаемому техническому решению вл етс датчик угла поворота вала, содержащий установленные соосно торцами друг к другу первый и второй кольцевые магнитопроводы П-образ- ного сечени , кольцевой посто нный магнит и выполненные равномерно по окружности зубцы на первом кольцевом магнитопроводе, группы магниточувствительных элементов, расположенные на втором кольцевом магнитопроводе , магниточувствительные элементы каждой из групп расположены равномерно по окружности, соединены между собой последовательно и смещены относительно магниточувствительных элементов соседней группы на четверть зубцового делени .
Недостатком такого датчика вл етс низка точность измерений вследствие содержани в выходных сигналах р да паразитных пространственных гармоник, а также существенного вли ни на них технологических погрешностей, изготовлени зубцов и магниточувствительных элементов .
Цель изобретени - повышение точности измерений.
На фиг. 1 представлен датчик угла поворота , общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - вариант выполнени магниточувствительных элементов в виде последовательно соединенных с помощью провод щих закороток магниторезистивных полосок.
Датчик угла поворота содержит два кольцевых магнитопровода 1 и 2, установленных соосно и разделенных зазором. Магнитопроводы имеют П-образную форму поперечного сечени и установлены торцами один к другому. На внутреннем торце магнитопровода 1 установлен кольцевой посто нный магнит 3. Внешний торец магнитопровода 1 содержит Z равномерно расположенных по окружности зубцов. На внешнем торце магнитопровода 2. сопр женном с внешним торцом магнитопровода 1, размещены группы последовательно соединенных магниточувствительных элементов 4 и 5, расположенных равномерно по окружности, магниточувствительные элементы 4 и 5 смещены один относительно
другого на четверть зубцового делени , т.е. на 0,5 л/Z рад.
Датчик угла поворота работает следующим образом. Магнитопровод 1 присоединен к валу (на чертеже не показан), а магнитопровод 2 закреплен неподвижно. Магнитное поле датчика создаетс посто нным магнитом 3. Величина магнитной индукции в зазоре между магнитопроводами 1
и 2 должна обеспечивать работу магниточувствительных элементов - магниторези- сторов 4 и 5 на линейном участке характеристики. Период изменени индукции дл каждого магниторезистора при взаимном повороте магнитопроводов 1 и 2 соответствует зубцовому делению 2л/ /2.
Поскольку внешний торец магнитопровода 1 выполнен зубчатым, то закон изменени магнитной индукции в зазоре между
магнитопроводами 1 и 2 содержит помимо рабочей гармоники с периодом Inl 12. (номер К равен Z), паразитные пространственные гармоники и может быть описан математически в виде
Кмакс
В( а)В0+ 2 Bksin(Ka+), (1)
k 1
где а- угол поворота;
Во - амплитуда посто нной составл ющей магнитной индукции;
Вк - амплитуда к-й пространственной зубцовой гармоники;
фаза к-й пространственной зубцовой гармоники; Кмакс номер высшей пространственной зубцовой гармоники, амплитуда которой еще подлежит учету.
При работе магниторезисторов на линейном участке характеристики 4 законы изменени их сопротивлени линейно завис т от воздействующей магнитной индукции, поэтому в них содержатс нар ду с посто нной составл ющей и рабочей гармоникой паразитные пространственные гармоники.
Рассмотрим группу из m последовательно соединенных магниторезисторов, длина b 1-го магниторезистора (1 1. ... т) измен етс по закону
b bo(1+sln 2-),(2)
где bo - посто нна составл юща длины.
В предлагаемом датчику магниторези- сторы 4, 5 в каждой группе расположены равномерно по окружности, а соседние маг- ниторезисторы смещены на О.Бтг 12 рад. Поэтому , учитыва (1, 2) законы изменени суммарного сопротивлени R4 (а) и R$(a ) групп магниторезисторов 4 и 5 имеют вид
R4( а) R0± mboBzcos(Z a z)(3) Rs(a ) Ro± mboBzsln(Za + ) (4)
где Ro - посто нна составл юща сопротивлени , обусловленна посто нной составл ющей магнитной индукции;
(fh - фаза рабочей гармоники магнитной индукции.
Таким образом, когда длина магнито- чувствительных элементов в группе измен етс по закону (2), достигаетс исключение из выходных сигналов датчика угла поворота паразитных пространственных гармоник , снижающих точность измерений.
Следует отметить, что при числе зубцов Z, кратном числу m магниточувствительных элементов в группе, выражение (2) принимает вид b bo, что соответствует прототипу , т.е. за вленное распределение длины вл етс более общим случаем по отношению к прототипу.
При числе зубцов Z некратном m на интервале 2 л рад укладываетс целое число п периодов закона (2), причем величины Z, m и п удовлетвор ют соотношению Z im±n, где I - целое положительное число.
Технологические погрешности изготовлени датчика характеризуютс величиной допуска на линейное смещение осей зубцов и магниточувствительных элементов с расчетных положений. Величина соответствующего углового смещени , определ юща вли ние этих параметров на выходные сигналы датчика, обратно пропорциональна диаметрам расположени зубцов и магниточувствительных элементов. В отличии от прототипа в предлагаемом датчике зубцы и магниточувствительные элементы расположены на внешних торцах магнитопроводов, диаметр которых превышает диаметр внутренних торцов. Следовательно, при одинаковом допуске технологические погрешности изготовлени в данном датчике будут оказывать на выходные сигналы меньшее вли ние, чем в прототипе.
Магниточувствительные элементы 4, 5 можно выполнить в виде магниторезисто- ров, состо щих из р да последовательно со- единенных с помощью провод щих закороток 6 магниторезистивных полосок 7 (фиг. 4). Коэффициент преобразовани таких магниторезисторов пр мо пропорционален количеству полосок.
Современна технологи микроэлектроники позвол ет формировать в каждом магниторезисторе несколько дес тков таких полосок, что обеспечивает аппроксимацию закона (2) с высокой точностью.
Таким образом, предлагаемый датчик преобразует угол поворота в электрические
сигналы с повышенной точностью даже при значительных технологических допусках на изготовление зубцов и магниточувствительных элементор,
Claims (2)
- Формула изобретени1, Датчик угла поворота, содержащий установленные соосно и обращенные выступающими торцами один к другому с возможностью относительного вращени первый и второй кольцевые магнитопроводы П-образного сечени , на одном торце первого магнитопровода установлен кольцевой посто нный магнит, а на другом его торце выполнены равномерно расположенные по окружности зубцы, группы магниточувствительных элементов, которые в каждой группе расположены равномерно по окружности торца второго магнитопровода, соединены между собой последовательно и смещены относительно соседних магниточувствительных элементов другой группы на четверть зубцового делени первого магнитопровода, отличающийс тем, что с целью повышени точности, магниточувствительные элементы в каждой группевыполнены переменной длины b bo(1+sin2JTZ, ,), где bo - среднее значение длины, i- номер магниточувствительного элемента в группе (I 1, 2, ...т); т - количество магниточувствительных элементов в каждой группе , Z - число зубцов, посто нный магнит закреплен на внутреннем торце первого магнитопровода, а зубцы расположены на внешнем торце этого же м гнитопровода.
- 2. Датчик по п. 1,отличающийс тем, что, каждый магниточувствительный элемент в группе выполнен в виде последовательно соединенных магниторезистивных полосок, количество которых измен етс в зависимости от номера элемента в группе.фиг.А-Лфиг.З
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894687982A SU1702170A1 (ru) | 1989-05-23 | 1989-05-23 | Датчик угла поворота |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894687982A SU1702170A1 (ru) | 1989-05-23 | 1989-05-23 | Датчик угла поворота |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1702170A1 true SU1702170A1 (ru) | 1991-12-30 |
Family
ID=21446032
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU894687982A SU1702170A1 (ru) | 1989-05-23 | 1989-05-23 | Датчик угла поворота |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1702170A1 (ru) |
-
1989
- 1989-05-23 SU SU894687982A patent/SU1702170A1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 1268945, кл. G 01 В 7/30, 1986. Авторское свидетельство СССР № 1263997,кл. G 01 В 7/30, 1986 Авторское свидетельство СССР М:773426, кл. G 01 В 7/30,1980 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10837848B2 (en) | Ultra-thin combined inductive torque and angle sensor for steering wheel position sensing | |
EP0759539B1 (en) | Induction-type rotational position detecting device | |
US4853604A (en) | Position and speed sensors | |
JP3252918B2 (ja) | 誘導式回転運動エンコーダ | |
JP4052798B2 (ja) | 相対位置計測器 | |
US3810136A (en) | Digital position sensor | |
US7999534B2 (en) | Rotation sensor with detection signal timing cycle features | |
GB2209837A (en) | Variable reluctance position transducer | |
WO2014195424A1 (en) | Rotary encoder | |
JP5522845B2 (ja) | 回転型位置検出装置 | |
SU1702170A1 (ru) | Датчик угла поворота | |
JPH01318917A (ja) | 磁気抵抗素子を用いた磁気エンコーダ | |
SU1268945A1 (ru) | Датчик угла поворота | |
SU1325296A1 (ru) | Датчик угла поворота | |
EP1016852B1 (en) | Apparatus for measuring the position of a movable member | |
SU773426A1 (ru) | Датчик угла поворота вала | |
SU1298526A1 (ru) | Датчик угла поворота вала | |
JP4441593B2 (ja) | 荷重計 | |
SU1397715A1 (ru) | Датчик угла поворота вала | |
SU652658A1 (ru) | Синусно-косинусный датчик угла | |
SU571857A1 (ru) | Бесконтактный преобразователь угла | |
SU1263997A1 (ru) | Датчик угла поворота вала | |
JPH01185414A (ja) | 磁気式ロータリーエンコーダ | |
SU705261A1 (ru) | Датчик угла поворота вала | |
JP2001235377A (ja) | 相対的回転位置検出装置 |