Магнитный преобразователь угла (варианты)
Полезная модель относится к устройствам для измерения угловых размеров при эксплуатации в условиях повышенных нагрузок, где требуется высокая жесткость и надежность конструкции, а также возможность одновременной передачи информации об измерениях по двум каналам. Преобразователь содержит корпус 1, защитную крышку 2, шарикоподшипники 3, вал 4 с отверстием 5, магнит 6, плату обработки 7, базовый магниточувствительный элемент 8 и дополнительные магниточувствительные элементы 9 (Вариант 1) и 10 (Вариант 2). Элемент 8 расположен на плате 7 с зазором по отношению к магниту 6 и электрически связан с ней. Элементы 9 (Вариант 1) и 10 (Вариант 2) выполнены на плате 7, электрически связаны с ней и расположены противоположно магниту 6. Магнит 6 сопряжен одновременно с элементами 8 и 9 (Вариант 1) и 8 и 10 (Вариант 2). Плата 7 имеет возможность преобразования сигналов от элементов 8 и 9 (Вариант 1) и 8 и 10 (Вариант 2). Элементы 8 и 9 размещены с разных сторон платы 7 (Вариант 1). Элемент 10 размещен между платой 7 и элементом 8 (Вариант 2). Техническое решение позволяет повысить и расширить эксплуатационные возможности преобразователя, 2 н.з.п. ф-лы, 2 ил.
Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения угловых размеров при эксплуатации в условиях повышенных нагрузок, где требуется высокая жесткость и надежность конструкции, а также возможность одновременной передачи информации об измерениях, по меньшей мере, по двум каналам.
Известен фотоэлектрический преобразователь угла, содержащий корпус, кодируемый вал с отверстием, установленный в шарикоподшипниках, индикаторный и измерительный диски, излучатели, фотоприемники, плату обработки, магнит, закрепленный в отверстии вала, установленный с зазором по отношению к магниточувствительному элементу, расположенному на плате обработки между фотоприемниками, RU 
100227 U1, G01B 7/00, 10.12.2010.
Известный преобразователь включает в себя два преобразователя фотоэлектрический и магнитный, что обеспечивает дублирование передачи угла поворота вала, но он обладает большими радиальными габаритами и сложным устройством из-за высоких требований к конструкции фотоэлектрического преобразователя, что снижает его эксплуатационные возможности в условиях жестких механических и климатических нагрузок.
Известен магнитный преобразователь угла, содержащий корпус, шарикоподшипники, установленные в корпусе, вал, магнит, размещенный на вале, плату обработки, скрепленную с корпусом, магниточувствительный элементом, расположенный на плате обработки, RU 72318 U1, G01B 7/30, H01L 43/04, 10.04.2008.
Известный преобразователь прост по конструкции, он имеет один канал регистрации угла поворота вала, что исключает возможность дублирования или резервирования передачи информации об угле поворота вала, а это снижает его эксплуатационные возможности.
Известен магнитный преобразователь угла, содержащий корпус, шарикоподшипники, установленные в корпусе, вал, магнит, размещенный на вале, и модульный элемент приемного устройства включающий держатель плату обработки с магниточувствительным элементом и защитную крышку, RU 72320 U1, G01B 7/30, H01L 43/04, 10.04.2008.
Известный преобразователь обладает высокой ремонтопригодностью, но имеет один канал передачи информации об угле поворота вала, что снижает его эксплуатационные возможности.
Известен магнитный преобразователь угла, содержащий корпус, шарикоподшипники, вал, магнит, установленный на валу, плату обработки с магниточувствительным элементом, защитную крышку и кабель связи, Проспект фирмы «RENISHAW», apply innovation «RE36 siries rotary encoders», С.1-8, 2003-2007.
Известный преобразователь имеет один канал регистрации угла поворота вала, что исключает возможность дублирования передачи информации об угле поворота вала, а это снижает его эксплуатационные возможности.
Известен магнитный преобразователь угла, содержащий корпус, шарикоподшипники, установленные в корпусе, вал, магнит, плату обработки, скрепленную с корпусом, базовый магниточувствительный элемент, расположенный на плате обработки с зазором по отношению к магниту и электрически связанный с ней, RU 98572 U1, G01B 7/00, 20.10.2010.
Данное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога настоящей полезной модели.
Известный преобразователь имеет простую конструкцию, однако он обладает недостатками.
В преобразователе ближайшего аналога плата обработки имеет один магниточувствительный элемент, а значит один канал регистрации угла поворота вала, что исключает возможность дублирования или резервирования передачи информации об угле поворота вала, что снижает его эксплуатационные возможности.
В основу настоящей полезной модели положено решение задачи, позволяющей повысить и расширить эксплуатационные возможности преобразователя.
Технический результат настоящей полезной модели заключается в обеспечении дублирования и организации резервного канала передачи информации об угле поворота вала преобразователя за счет снабжения преобразователя дополнительным магниточувствительным элементом при расположении его с другой стороны платы обработки - противоположно магниту (Вариант 1) и при расположении его между платой обработки и базовым магниточувствительным элементом - противоположно магниту (Вариант 2).
Согласно полезной модели эта задача решается за счет того, что магнитный преобразователь угла содержит корпус, шарикоподшипники, установленные в корпусе, вал, магнит, плату обработки, скрепленную с корпусом, базовый магниточувствительный элемент, расположенный на плате обработки с зазором по отношению к магниту и электрически связанный с ней.
На плате обработки выполнены дополнительные магниточувствительные элементы (по одному дополнительному в каждом из Вариантов 1 и 2), электрически связанные с ней и расположенные противоположно магниту, сопряженному одновременно с базовым и дополнительным магниточувствительными элементами, при этом плата обработки имеет возможность преобразования сигналов от двух магниточувствительных элементов.
Вариант 1
Базовый и дополнительный магниточувствительные элементы размещены с разных сторон платы обработки.
Вариант 2
Дополнительный магниточувствительный элемент размещен между платой обработки и базовым магниточувствительным элементом.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящей полезной модели, что позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизна».
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображены:
на фиг.1 - магнитный преобразователь угла, разрез (Вариант 1);
на фиг.2 - магнитный преобразователь угла, разрез (Вариант 2).
Магнитный преобразователь угла содержит:
Варианты 1 и 2
Корпус - 1.
Защитную крышку (скрепленную с корпусом 1) - 2.
Шарикоподшипники (в корпусе 1) - 3.
Вал (в шарикоподшипниках 3) - 4,
отверстие (в вале 4) - 5.
Магнит - 6.
Плату обработки - 7.
Базовый магниточувствительный элемент (на плате 7 на одной из ее сторон) - 8.
Вариант 1
Дополнительный магниточувствительный элемент (на плате 7 на другой ее стороне) - 9.
Вариант 2
Дополнительный магниточувствительный элемент (между платой 7 и элементом 8) - 10.
Магнитный преобразователь угла содержит корпус 1, защитную крышку 2, шарикоподшипники 3, вал 4 с отверстием 5, магнит 6, плату обработки 7, базовый магниточувствительный элемент 8 и дополнительные магниточувствительные элементы 9 (Вариант 1) и 10 (Вариант 2).
Защитная крышка 2 скреплена с корпусом 1.
Шарикоподшипники 3 установленны в корпусе 1.
Магнит 6 установлен в отверстии 5 вала 4.
Плата обработки 7 скреплена с корпусом 1.
Базовый магниточувствительный элемент 8 расположен на плате обработки 7 с зазором по отношению к магниту 6 и электрически связан с ней.
На плате обработки 7 выполнены дополнительные магниточувствительные элементы 9 (Вариант 1) и 10 (Вариант 2), электрически связанные с ней и расположенные противоположно магниту 6, сопряженному одновременно с базовым 8 и дополнительными магниточувствительными элементами 9 (Вариант 1) и 10 (Вариант 2), при этом плата обработки 7 имеет возможность преобразования сигналов от двух магниточувствительных элементов, а именно 8 и 9 (Вариант 1) и 8 и 10 (Вариант 2).
Магниточувствительные элементы 8 и 9 (Вариант 1) и магниточувствительные элементы 8 и 10 (Вариант 2) обращены к магниту 6 и располагаются по отношению к нему в зонах чувствительности обеспечивающих их реагирование на поворот магнита 6.
Вариант 1
Базовый 8 и дополнительный 9 магниточувствительные элементы размещены с разных сторон платы обработки 7.
Вариант 2
Дополнительный 10 магниточувствительный элемент размещен между платой обработки 7 и базовым магниточувствительным элементом 8.
В крышке 2 расположен кабель связи (показан условно) с регистрирующим устройством (не показано), связанный с платой обработки 7, которая выполнена с возможностью преобразования сигналов от двух магниточувствительных элементов 8 и 9 (Вариант 1) и от двух магниточувствительных элементов 8 и 10 (Вариант 2).
Каждые базовые и дополнительные магниточувствительные элементы 8 и 9 на плате 7 (Вариант 1), 8 и 10 на плате 7 (Вариант 2) представляют собой специальные микросхемы (например, 2SA-10 фирмы Sentron AG), в которых используется эффект Холла, при этом определяется напряженность магнитного поля в двух взаимно перпендикулярных направлениях.
Магнитный преобразователь угла осуществляет измерения следующим образом.
При повороте вала 4 с магнитом 6 происходит изменение параметров электромагнитного поля воздействующего на базовый магниточувствительный элемент 8, расположенный на плате обработки 7 с зазором по отношению к магниту 6 и электрически связанный с ней, регистрирующий угол поворота магнита 6 и преобразующий его совместно с другими электоэлементами (показаны условно) платы обработки 7 в электрический сигнал требуемого формата, пропорциональный величине поворота вала 4.
При повороте вала 4 с магнитом 6 происходит изменение параметров электромагнитного поля, воздействующего на дополнительные магниточувствительные элементы 9 (Вариант 1) и 10 (Вариант 2), которые регистрируют угол поворота магнита 6 и преобразуют его совместно с другими электроэлементами (показаны условно) платы обработки 7 в электрический сигнал требуемого формата, пропорциональный величине поворота вала 4.
Сигналы на плате обработки 7 от базового магниточувствительного элемента 8 и дополнительного магниточувствительного элемента 9 (Вариант 1) и от базового магниточувствительного элемента 8 и дополнительного магниточувствительного элемента 10 (Вариант 2) обрабатываются по специальному алгоритму и передаются в устройство регистрации (не показано) по кабелю связи (показан условно).
Использование магнита 5 одновременно сопряженного с базовым 8 и дополнительным 9 магниточувствительными элементами (Вариант 1) и с базовым 8 и дополнительным 10 магниточувствительными элементами (Вариант 2), расположенными различным образом на плате обработки 7 в каждом из Вариантов 1 и 2, расширяет эксплуатаионные возможности преобразователя.
Выполнение в преобразователе дополнительных магниточувствительных элементов 9 (Вариант 1) и 10 (Вариант 2) обеспечивает возможность преобразования сигналов платой обработки 7 от двух магниточувствительных элементов 8 и 9 (Вариант 1) и от двух магниточувствительных элементов 8 и 10 (Вариант 2), что повышает эксплуатационные возможности преобразователя, за счет выполнения в них дополнительных каналов (соответственно в каждом из Вариантов 1 и 2) по преобразованию угла поворота вала 4, при этом не увеличиваются габариты и обеспечивается компактность конструкции.
Дополнительный канал по преобразованию угла поворота вала 4 (в зависимости от алгоритма обработки сигналов, идущих с магниточувствительных элементов 8 и 9 (Вариант 1), расположенных с разных сторон платы обработки 7) создает возможности либо использовать информацию об угле поворота вала 4 одновременно по двум каналам, либо выполнить резервный канал передачи угла поворота вала 4, что повышает эксплуатационные возможности преобразователя.
Дополнительный канал по преобразованию угла поворота вала 4 (в зависимости от алгоритма обработки сигналов, идущих с магниточувствительных элементов 8 и 10 (Вариант 2) при расположении дополнительного магниточувствительного элемента 10 между базовым магниточувствительным элементом 10 и платой обработки 7) создает возможности либо использовать информацию об угле поворота вала 4 одновременно по двум каналам, либо выполнить резервный канал передачи угла поворота вала 4, что повышает эксплуатационные возможности преобразователя.
Обеспечение возможности резервного канала передачи угла поворота с магнитом 6 и дополнительным магниточувствительным элементом 9 (Вариант 1) или 10 (Вариант 2) повышает устойчивость и надежность магнитного преобразователя при сильных механических и климатических воздействиях или при выходе из строя одного из каналов передачи информации, а значит и эксплуатационные возможности, что особенно важно при использовании преобразователя в аппаратуре специального назначения, эксплуатируемой в условиях изменяющихся параметров окружающей среды.
Предложенный магнитный преобразователь угла изготовлен промышленным способом в ОАО «СКБ ИС», что подтверждают испытания опытной партии, и это обусловливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию «промышленная применимость».
1. Магнитный преобразователь угла, содержащий корпус, шарикоподшипники, установленные в корпусе, вал, магнит, плату обработки, скрепленную с корпусом, базовый магниточувствительный элемент, расположенный на плате обработки с зазором по отношению к магниту и электрически связанный с ней, отличающийся тем, что на плате обработки выполнен дополнительный магниточувствительный элемент, электрически связанный с ней и расположенный противоположно магниту, сопряженному одновременно с базовым и дополнительным магниточувствительными элементами, которые размещены с разных сторон платы обработки, при этом плата обработки имеет возможность преобразования сигналов от двух магниточувствительных элементов.
2. Магнитный преобразователь угла, содержащий корпус, шарикоподшипники, установленные в корпусе, вал, магнит, плату обработки, скрепленную с корпусом, базовый магниточувствительный элемент, расположенный на плате обработки с зазором по отношению к магниту и электрически связанный с ней, отличающийся тем, что на плате обработки выполнен дополнительный магниточувствительный элемент, электрически связанный с ней, размещенный между платой обработки и базовым магниточувствительным элементом, расположенный противоположно магниту, сопряженному одновременно с базовым и дополнительным магниточувствительными элементами, при этом плата обработки имеет возможность преобразования сигналов от двух магниточувствительных элементов.
