Бесконтактный датчик положения педали
Полезная модель относится к электронному приборостроению и может быть непосредственно использована в электронных системах управления автомобилем для определения угла нажатия педали акселератора или в других автомобильных системах, требующих получения аналогового, ШИМ-или высокоразрешающего последовательно кодируемого цифрового сигнала абсолютного углового положения вращающегося объекта Бесконтактный датчик положения педали, включающий ротор с магнитом, образующим рабочее магнитное поле, установленным во втулке, закрепленной на роторе блок педали, движущимся относительно неподвижного статора с датчиком магнитного поля, механически связанным с ножной педалью акселератора, относительное движение которой вызывает образование сигнала пропорционального перемещению магнита. Статор представляет собой программируемую интегральную схему с чувствительными элементами. Для ограничения осевых перемещений ротора в датчике применяется крышка-ограничитель, жестко фиксируемая в корпусе поверх роторного узла, согласно техническому решению, магнит выполнен прямоугольным и не ориентированным в установочной втулке ротора, датчик магнитного поля в виде магнитно-резистивного элемента установлен по центру программируемой интегральной схемы, при этом программируемая интегральная схема снабжена схемой защиты и вторичным источником питания, в составе схемы защиты имеется защита от переполюсовок и помех по бортовой сети АТС, причем программируемая интегральная схема выполнена с возможностью образовывать на выходе полный и половинный сигналы, выводящиеся на блок управления борт сети, что позволяет при отказе одного из выходов блок управления работать сигналу со второго выхода. Сущность полезной модели поясняется: функциональной схемой предлагаемого устройства, - фиг.1, главным видом бесконтактного датчика положения педали, - фиг.2.
Полезная модель относится к электронному приборостроению и может быть непосредственно использована в электронных системах управления автомобилем для определения угла нажатия педали акселератора или в других автомобильных системах, требующих получения аналогового, ШИМ-или высокоразрешающего последовательно кодируемого цифрового сигнала абсолютного углового положения вращающегося объекта.
Известен бесконтактный датчик положения педали (Патент РФ 2301399, МПК G01B 7/30 (2006.01), опубл. 20.06.2007 Бюл. 
17) [1] (прототип), который содержит ротор с магнитом, движущимся относительно неподвижного статора. Статор представляет собой программируемую интегральную схему двухосевого углового энкодера с интегрированным крестообразным массивом чувствительных элементов. Диаметрально намагниченный магнит, образующий рабочее параллельное магнитное поле, установлен во втулке с пазами под отвертку. Втулка жестко установлена по результатам выравнивания магнита в установочной втулке ротора с выполненной в ней ориентирующей лыской или пазом. Угол поворота установочной втулки ограничен упорами в основании корпуса и выступами установочной втулки. Поверх роторного узла установлена крышка-ограничитель.
К недостаткам данного устройства относятся невысокая надежность, чувствительность к вибрации недостаточные интерфейсные возможности, предварительная установка магнита, в точно ориентированном положении, перед программированием, получение на выходе одного сигнала, невозможность работать от борт сети. Отсутствие в известном бесконтактном датчике положения педали встроенной схемы защиты ограничивает его функциональные возможности.
Задачей на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание устройства, обладающего упрощенной конструкцией и технологией, повышенным уровнем точности, надежности измерений и чувствительности.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве бесконтактного датчика положения педали, содержащем ротор с магнитом, образующим рабочее магнитное поле, установленным во втулке, закрепленной на роторе блок педали, движущимся относительно неподвижного статора с датчиком магнитного поля, механически связанным с ножной педалью акселератора, относительное движение которой вызывает образование сигнала пропорционального перемещению магнита. Статор представляет собой программируемую интегральную схему с чувствительными элементами. Для ограничения осевых перемещений ротора в датчике применяется крышка-ограничитель, жестко фиксируемая в корпусе поверх роторного узла, согласно техническому решению магнит выполнен прямоугольным и не ориентированным в установочной втулке ротора, датчик магнитного поля в виде магнитно-резистивного элемента установлен по центру программируемой интегральной схемы, при этом программируемая интегральная схема снабжена схемой защиты и вторичным источником питания, в составе схемы защиты имеется защита от переполюсовок и помех по бортовой сети АТС, причем программируемая интегральная схема выполнена с возможностью образовывать на выходе полный и половинный сигналы, выводящиеся на блок управления борт сети, что позволяет при отказе одного из выходов блок управления работать сигналу со второго выхода.
Сущность полезной модели поясняется:
фиг.1 - функциональной схемой предлагаемого устройства,
фиг.2 - главным видом бесконтактного датчика положения педали. Функциональная схема фиг.1 состоит из датчика магнитного поля 1, магнита 2, вторичного источника питания 3, схемы защиты, в составе которой имеется защита от переполюсовок и помех по бортовой сети АТС 4 и двух выходов 6, 7, разделенных делителем 5.
Предлагаемое устройство содержит магнит 2 фиг.2, движущийся относительно неподвижного статора, статор представляет собой программируемую интегральную схему 3 фиг.2, магнит 2 фиг.2 установленный во втулке 5, с изолятором 4, закрепленной на роторе блок педали 7 фиг.2, движущимся относительно неподвижного статора с датчиком магнитного поля 1 фиг.1, в виде магнитно-резистивного элемента 1 фиг.2, в центре на программируемой интегральной схеме 3 фиг.2, располагается схема защиты и вторичный источник питания 3 фиг.1, в составе схемы защиты имеется защита от переполюсовок и помех по бортовой сети АТС 4 фиг.1. Колпачок 6 фиг.2, служит защитой втулки 5 фиг.2, блока педали 7 фиг.2, механически связанного с ножной педалью акселератора, относительное движение которой вызывает образование сигнала пропорционального перемещению магнита 2 фиг.2, который заливается или вклеивается в изолятор 4 фиг.2. Параллельно лицевой поверхности программируемой интегральной схемы 3 фиг.2, установлен датчик магнитного поля 1 фиг.1, в виде магнитно-резистивного элемента 1 фиг.2. со вторичным источником питания 3 фиг.1 в составе схемы защиты имеется защита от переполюсовок и помех по бортовой сети АТС 4 фиг.1, блок педали 7 фиг.2 закрепленный на втулке 5 фиг.2, устанавливается в нулевом положении, затем программируется программируемая интегральная схема 3 фиг.2, после окончания сборочного процесса программируется выходной разъем, первое программирование производится на, программируемой интегральной схеме 3 фиг.2, а затем по выходу 6, 7 фиг.1.
Поверх роторного узла устанавливается крышка-ограничитель 10 фиг.2, жестко фиксируемая в корпусе 9 фиг.2, поверх роторного узла. Бесконтактный датчик положения педали работает следующим образом:
Нулевую точку магнит 2 фиг.2, схема запоминает в любом случае. Нулевая точка по команде запоминает перемещение блока педали 7 фиг.2, относительно нулевой точки при перемещении блока педали 7 фиг.2 измеряется угол. При изменении положения полюсов магнита 2 фиг.2, изменяются параметры датчика магнитного поля 1 фиг.1 и соответственно на выходе 6, 7 фиг.1, меняется значение напряжения, которое пропорционально углу поворота блока педали 7 фиг.2 и соответственно углу поворота датчика магнитного поля 1 фиг.1., при этом выходной сигнал на выходе 6 фиг.1, в два раза больше чем на выходе 7 фиг.1. Это обеспечивает делитель 5 фиг.1. В исходное положение блок педали 7 фиг.2 возвращается с помощью встроенной пружины 8 фиг.2 Сигнал выводиться на жгут 11 фиг.2, и затем передается на разъем и блок управления борт сети (на рис.не показан).
При нажатии ножной педали акселератора, бесконтактный датчик положения педали передает показания перемещения педали относительно угла поворота блок педали 7 фиг.2. при перемещении педали поворачивается датчик магнитного поля 1 фиг.1. и в начальное положение педаль возвращает пружина 7 фиг.2. Для исключения повреждения схемы защиты, при неправильной подаче питания, в соответствии с ГОСТ 28751-90, в составе схемы защиты имеется защита от переполюсовок и помех по бортовой сети АТС 4 фиг.2. Бесконтактный датчик положения педали производит на выходе 6, 7 фиг.1. полный и половинный аналоговые сигналы, в случае повторной перепроверки сигнал может дублироваться.
Бесконтактный датчик положения педали можно сделать с цифровым сигналом в виде кода с интерфейсом.
Предлагаемый бесконтактный датчик положения педали устойчив к вибрации, обладает расширенными интерфейсными возможностями, возможностью работать от борт сети, получением двух сигналов на выходе, при сборке не требуется предварительная установка магнита, в точно ориентированном положении перед программированием. Наличие в бесконтактном датчике положения педали встроенной схемы защиты от переполюсовок и помех по бортовой сети АТС расширяет его функциональные возможности.
Таким образом, данное устройство обладает упрощенной конструкцией и технологией сборки и монтажа более точным измерением, имеет простую и дешевую схему сборки, то есть данное устройство применимо. Предлагаемый бесконтактный датчик положения педали уже может быть освоен промышленностью в настоящее время. Заявителем изготовлена опытная партия бесконтактных датчиков положения педали.
Проведены стендовые испытания и испытания в условиях эксплуатации показали надежность бесконтактных датчиков положения педали по сравнению с аналогичными устройствами, применяемыми в настоящее время. Принято решение о серийном производстве указанных бесконтактных датчиков положения педали.
Источники информации принятые во внимание:
1. Патент РФ 2301399, МПК G01B 7/30 (2006.01), опубл. 20.06.2007.
Бесконтактный датчик положения педали, включающий ротор с магнитом, образующим рабочее магнитное поле, установленным во втулке, закрепленной на роторе блок педали, движущимся относительно неподвижного статора с датчиком магнитного поля, механически связанным с ножной педалью акселератора, относительное движение которой вызывает образование сигнала, пропорционального перемещению магнита, статор представляет собой программируемую интегральную схему с чувствительными элементами, для ограничения осевых перемещений ротора в датчике применяется крышка-ограничитель, жестко фиксируемая в корпусе поверх роторного узла, отличающийся тем, что магнит выполнен прямоугольным и не ориентированным в установочной втулке ротора, датчик магнитного поля в виде магнитно-резистивного элемента установлен по центру программируемой интегральной схемы, при этом программируемая интегральная схема снабжена схемой защиты и вторичным источником питания, в составе схемы защиты имеется защита от переполюсовок и помех по бортовой сети АТС, причем программируемая интегральная схема выполнена с возможностью образовывать на выходе полный и половинный сигналы, выводящиеся на блок управления борт сети, что позволяет при отказе одного из выходов блока управления работать сигналу со второго выхода.
