(54) ДАТЧИК УГЛА ПОВОЮТА ВАЛА(54) SHAFT CORNER SENSOR
J. . изобретение относитс к области автоматики и может быть использовано дл измерени угло вого положени объектов. Известны нреобразователи углового положени вала с электрической редукцией, редуктосины , особенность работы которых заключаетс в том, что за маггый угод поворота входной оси (ротора), выходной параметр, (ампли туда или фаза напр жени ) измен етс на один период, а при повороте ротора на 360 число периодов равно передаточному отношению электрической редукции И В силу того, что на зубчатых полнэса магнитопровода статора, указанного редуктосин размещены сигналыше обмотки и обмотки во буждени , то данный прибор при достаточно большом передаточном отношении электрической редукции, обла/дает большими габаритами. Известен преобразователь угла поворота вала в число импульсов, содержащий цилиндрический зубчатый ротор и статор, выполненный в ввде цилиндрического магнитопровода, на котором установлен 1 и1И1 Лрический подмагничиваюший элемент и зубчатые полюсные наконечники, 1шеющие одинаковое чис.т1о зубцов , между которыми размешена цилиндрическа выходна обмотка, причем зубцы полюсных наконечников выполнены Г-образ1гыми и расположены по внешнему периметру статора и зуб1и одного полюсного наконечника 2. Данный преобразователь обладает тем недостатком , что выходна обмотка выполнена не по дифференциальной схеме, а это значительно снижает отношение величины полезною сигнала к помехе. Кроме того в этом преобразователе нет возможности получить высокую дискретность при достаточно малых габаритах из-за того, что зазор между зубцами полюсных наконечников должен быть достаточтю большим , чтобы обеспечить проводимость между зубцами полюсного наконечника и зубцами ротора значительно большую, чем проводимость между зубцами обоих полюсных наконечников статора. Так как в противном случае выходна обмотка будет зашунтирована. Наиболее близким техническим реигением k дагшому изобретенгоо вл етс датчик угла поворота, содержащий зубчатый кольиспой ротор с внутрегшими зубцами и зубчатый кольцевой статор с внешними зубшми, в кана ке статора установлена кругова обмотка, а зубдаГ р6т6ра установлены с зазором относительно зубцбй cfafoipa в т оскости, перпендикул рной оси вращени ротора 3. He|f6cfafKaMH H3BecTHoro датчика вл ютс его большие габариты и ограниченнее возмож , ностм использовани , поскольку на вйходе такого датчика после исключени посто нной составл ющей формируетс однофазный сигнал переменного тока. Целью изобретени вл етс расширение функциональных возможностей и уменьшение габаритов датчика. Поставленна цель достигаетс тем, что в статор, выполненный из двух сочлененных колец с парами диаметрально расположенных зуб чатых секторов, введены сигнальные обМ|В1гки, установленные на каждом из секторов, секторы одного кольца статора размещены между секторами другого кольца в плоскости, перпендикул рной оси вращени ротора, зубцы сектора одного кольца смещены относительно зубцов соседнего сектора того же кольца на половину зубцового делени , а относительно соседнего сектора другого кольца на четверть зубцового делени , обмотки каждой пары диа метрально расположенных секторов включень согласно, а двух соседних пар секторов одног кольца - встречно: На фиг. 1 представлена схематическа конструкци датчика; на ф|иг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Датчик состоит из ротора 1 с зубцами 2, статора 3, выполненного из двух колец 4 и 5 из магнитом гкого материала с парами диаметрально расположенных зубчатых секторов и 7, 8 и 9. Зубчатьте секторы 6 и 7 одного кольца дл обеспечени дифференциальной работы датчика смещены относительно секторов 8 и 9 на половину зубцового делени ро тора. Сигнальные обмотки 10-13, распопожен Hbte на диаметрально противоположных секторах включенц последовательно и согласно, а пары указанных обмоток включены встречно Кругова обмотка 14 возбуждени , обща дл сигнальнь1Х обмоток обоих колец, размещена в канавке статора 3. Клеммы 15 служат дл монтажа обмоток и подключени датчика к внещним приборам . Датчик работает следу1рщим образом. Магнитный поток, создаваемый обмоткой I возбуждени , выходит из одного кольцевого сердечника через зубчатые секторы 7-9, через воздуцшый зазор проходит по зубцам 2 рото ра 1, проходит по зубчатый секторам второг - . . - ..1 кольпсвпю ccfVieiHUKa и тпм1:.к:1С1(: и; опчлеiieiiifOH части коле 4 и 5 статора. Так как сигнальные обмотки , устунрвленные на секторах кольцевого ссрлечннка, расположенных под 180°, включены согласно, то возможные, изменени воздуншот о зазора между зубцами ротора и зубчатыми сектораМи колец 4 и 5 статора не вли ют на величину суммарного напр жени , наводимого магнитным потоком в парах указанных катушек. Так как пары обмоток 10--13 включены встречно и установлены на секторах, сдвинутых на половину зубцового делени ротора, то при вращении ротора I, когда зубцы 2 ротора 1 совпада1ют с зубцами секторов 6 и 7, а зубцы статоров 8 и 9 располагаютс против впадин . между зубцами 2, на выходе сигнальных обмоток будет макс11мальное напр жение, фаза которого определ етс фазой напр жени обмоток 10 и 11. При дал7)Нейшем вращении ротора зубцы 2 совпадают с зубцами секторов 8 и 9, а зубпь секторов 6 и 7 располагаютс против впадин между зубцами 2. На выходе будет также максимальное напр жение, но противоположной фазы. При симметричном положении зубцов 2 ротора 1 относительно зубцов секторов 6-9 на выходе по вл етс остаточное нулевое напр жение . Таким образом на выходе сигнальных обмоток одного зубчатого кольца статора через каждые пол-щага зубчатого ротора чередуютс максимальные выходные нkпp жeни , причем фаза максимальных напр жений через каждые пол-шага мен етс на 180°. Аналогично формируютс выходные, напр жени на сигнальных обмотках второго зубчатого кольца, который представл ет собой второй канал датчика. Дл получени синусно-косинусной зависимости выходного напр жени датчика зубца сектора второго кольца статора смещены относительно зубцов соседнего сектора первого кольца на четверть зубцового депенИ ротора, что приводит к сдвигу по фазе огибающей выходного напр жени на сигцальных обмотках второго кольца по отношению к напр жению первого кольца на 90 электрических градусов. Такое конструктивное выполнение датчика позвол ет использовать его в качестве синуснокосинусного вращающегос трансформатора с электрической редукцией, в преобразовател х дп поворота вала в код. Датчик по сравнению с известными имеет меньшие габариты, так как осевой размер ротора определ етс шириной одного зубчатого сектора статора, а осевой размер статора определ етс шириной одной обмотки возбуждени и одного магнитопровода , необходимого дл проведени магиигнош irnioKM чсре) номдушиые зазоры межцу зуОчагыми секторами статора.J. The invention relates to the field of automation and can be used to measure the angular position of objects. Known angular position transducers with electrical reduction are known, reductosines, the peculiarity of which is that for the magical need to rotate the input axis (rotor), the output parameter (amplitude or voltage phase) changes for one period, and when the rotor rotates for 360 the number of periods is equal to the gear ratio of the electrical reduction AND Due to the fact that the signal of the winding and the winding are placed on the toothed polness of the stator magnetic circuit, the indicated reductosin, then this device with a sufficiently large datochnom against electric reduction, sweeps / gives large dimensions. The known converter of the angle of rotation of the shaft into a number of pulses contains a cylindrical gear rotor and a stator made in a vvde cylindrical magnetic circuit, which is equipped with 1 I1I1 Physical magnetizing element and toothed pole lugs 1 equal to the same number of teeth, between which the cylindrical output winding is placed, and the teeth of the pole tips are made L-shaped and are located along the outer perimeter of the stator and the tooth1 and one pole tip 2. This converter has the It is known that the output winding is not made according to a differential circuit, and this significantly reduces the ratio of the useful signal to interference. In addition, in this converter it is not possible to obtain high discreteness with sufficiently small dimensions due to the fact that the gap between the teeth of the pole pieces must be large enough to ensure that the conductivity between the teeth of the pole tip and the rotor teeth is much larger than the conductivity between the teeth of both pole tips the stator. Otherwise the output winding will be shunted. The closest technical reigeniem k dagshomu izobretengoo is an angle sensor comprising a toothed kolispoy rotor vnutregshimi teeth and a toothed annular stator with external zubshmi in kana stator ke installed circular winding, and zubdaG r6t6ra installed with a gap relative zubtsby cfafoipa in t oskosti perpendicular The rotation axis of the rotor 3. He | f6cfafKaMH H3BecTHoro sensor is large in its size and more limited to the notion of use, because at the entrance of such a sensor after excluding the constant component ruets single-phase AC signal. The aim of the invention is to enhance the functionality and size reduction of the sensor. The goal is achieved by the fact that signal stubs installed on each sector are inserted into a stator made of two articulated rings, mounted on each of the sectors, sectors of one stator ring are placed between sectors of another ring in a plane perpendicular to the axis of rotation. the rotor, the teeth of the sector of one ring are shifted relative to the teeth of the neighboring sector of the same ring by half the tooth division, and relative to the neighboring sector of the other ring by a quarter of the tooth division, winding each pair of diametrically located sectors is included according, and two adjacent pairs of sectors of one ring are opposite: FIG. Figure 1 shows the schematic design of the sensor; on f | ig. 2 shows section A-A in FIG. 1. The sensor consists of a rotor 1 with teeth 2, a stator 3 made of two rings 4 and 5 of magnetically soft material with pairs of diametrically located gear sectors and 7, 8 and 9. Toothed sectors 6 and 7 of one ring to ensure differential sensor operation shifted relative to sectors 8 and 9 by half the dentate division of the rotor. Signal windings 10-13, Hbte is mounted on diametrically opposite sectors on and in series, and the pairs of these windings are connected opposite The circular excitation winding 14, common to the signal windings of both rings, is located in the stator groove 3. The terminals 15 are used for mounting windings and connecting the sensor to external devices. The sensor works as follows. The magnetic flux created by the excitation winding I exits from one ring core through the gear sectors 7-9, passes through the air gap along the teeth 2 of the rotor 1, passes through the gear sectors second -. . - ..1 colcvpu ccfVieiHUKa and tpm1: .k: 1С1 (: and: stator parts 4 and 5 of collar 4 and 5. As the signal windings installed on the sectors of the center ring under 180 °, are included according to, possible changes to the windings The gap between the teeth of the rotor and the toothed sectors of the stator rings 4 and 5 does not affect the magnitude of the total voltage induced by the magnetic flux in the pairs of these coils. Since the pairs of windings 10-13 are turned on and set in sectors shifted by half of the rotor division , then during the rotation of the rotor I, When the teeth 2 of the rotor 1 coincide with the teeth of sectors 6 and 7, and the teeth of the stators 8 and 9 are located against the cavities between the teeth 2, the output voltage of the signal windings will be the maximum voltage, the phase of which is determined by the phase voltage of the windings 10 and 11. ) As the rotor rotates, the teeth 2 coincide with the teeth of sectors 8 and 9, and the teeth of sectors 6 and 7 are located opposite the valleys between the teeth 2. The output will also be the maximum voltage, but the opposite phase. With the symmetrical position of the teeth 2 of the rotor 1 relative to the teeth of sectors 6-9, a residual zero voltage appears at the output. Thus, at the output of the signal windings of a single toothed ring of the stator, the maximum output voltages alternate every half a step of the toothed rotor, with the maximum voltage phase being changed by 180 ° every half step. Similarly, output voltages are formed on the signal windings of the second gear ring, which is the second channel of the sensor. To obtain the sine-cosine dependence of the output voltage of the tooth sensor of the second stator ring sector, relative to the teeth of the adjacent sector of the first ring are shifted by a quarter of the tooth space of the rotor, which leads to a phase shift of the output voltage on the signal windings of the second ring relative to the voltage of the first ring 90 electrical degrees. Such a constructive embodiment of the sensor makes it possible to use it as a sinus-sinus rotary transformer with electrical reduction, in converters dp, turning the shaft into a code. The sensor is smaller in comparison with the known ones, since the axial size of the rotor is determined by the width of one toothed sector of the stator, and the axial size of the stator is determined by the width of one excitation winding and one magnetic conductor required for holding irnioKM around the outer spacing of the stator.
Экономический .ффскт от использовани цатчикз угла поворота определ етс его техническими преимущестпамр....The economic effect of using rotational angles is determined by its technical advantages of pam ...