Магнитный преобразователь угла

Авторы патента:


 

Преобразователь предназначен для измерения угловых размеров при эксплуатации в условиях повышенных нагрузок, где обеспечивается подсчет числа оборотов выходного вала преобразователя и возможность передачи информации об измерениях одновременно по двум каналам. Магнитный преобразователь угла содержит корпус 1 и основные 2, дополнительные 6 и дублирующие 10 шарикоподшипники, установленные в корпусе 1. Шарикоподшипники 2, 6 и 10 установлены на основном 3, дополнительном 7 и дублирующем 11 валах. Валы 3, 7 и 11 снабжены ведущим 4, ведомым 8 и дублирующим ведомым 12 зубчатыми колесами с числом зубьев на зубчатых венцах отличных на единицу (по сравнению с ведущим зубчатым колесом 4). Колесо 4 кинематически связанно с колесами 8 и 12. Преобразователь содержит основной 5, дополнительный 9 и дублирующий 13 магниты, установленные на 3, 7 и 11 валах, соответственно. Преобразователь содержит плату обработки 14 и три магниточувствительных элемента 15, 16 и 17, расположенные на ней. Магниты 5, 9 и 13 сопряжены с соответствующими из трех 15, 16 и 17 элементами, установленными с зазором по отношению к ним. Колесо 12 кинематически связано с колесом 4 и расположено между корпусом 1 и платой обработки 14 в общей плоскости с колесами 8 и 4. Техническое решение обеспечивает организацию резервного канала передачи информации о числе оборотов вала преобразователя без увеличения его осевого и радиального габаритов для повышения и расширения эксплуатационных возможностей, 1 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, обеспечивается подсчет числа оборотов выходного вала преобразователя, а также возможность передачи этой информации об измерениях, по меньшей мере, одновременно по двум каналам.

Магнитный преобразователь угла, содержащий корпус, шарикоподшипники, установленные в корпусе, вал, магнит, закрепленный на валу, плату обработки, магниточувствительный элемент, расположенный на плате обработки с зазором по отношению к магниту, RU 72319 U1, G01B 7/30, H01L 43/04, 10.04.2008; RU 74463 U1, G01B 7/30, H01L 43/04, 27.06.2008; RU 78304 U1, G01B 7/30, H01L 43/04, 20.11.2008; RU 81797 U1, G01B 7/30, H01L 43/04, 27.03.2009; RU 89220 U1, G01B 7/30, H01L 43/04, 27.11.2009; RU 98572 U1, G01B 7/00, 20.10.2010; RU 112395 U1, G01B 7/30, 10.01.2012.

Известные магнитные преобразователи угла имеют индивидуальные конструктивные особенности, как наличие устройства регулировки положения платы обработки, которые не входят в объем правовой защиты настоящей полезной модели.

Известен магнитный преобразователь угла, содержащий корпус, шарикоподшипники, установленные в корпусе, вал, магнит, размещенный на валу, плату обработки, скрепленную с корпусом, магниточувствительный элемент, расположенный на плате обработки, RU 72318 U1, G01B 7/30, H01L 43/04, 10.04.2008.

Известный преобразователь прост по конструкции, он имеет возможность регистрации угла поворота вала только в пределах оборота и только по одному каналу передачи информации, а это снижает его эксплуатационные возможности.

Известен магнитный преобразователь угла, содержащий корпус, шарикоподшипники, установленные в корпусе, вал, магнит, размещенный на валу, 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 возможность регистрации угла поворота вала только в пределах оборота и только по одному каналу передачи информации, а это снижает его эксплуатационные возможности.

Известно устройство для измерения угловых перемещений, включающее подвижный модуль с зубчатыми колесами, сопряженный с объектом пользователя, и магнитный преобразователь, имеющий возможность дистанционного взаимодействия с зубчатыми колесами и установленный в корпусе, внутри которого размещены плата обработки с двумя парами магниточувствительных элементов, установленных на магните, RU 132180, U1, G01B 7/00, 10.09.2013.

Известное устройство не имеет возможности регистрации числа оборотов подвижного модуля угла, что снижает его эксплуатационные возможности.

Известен фотоэлектрический преобразователь угла, содержащий корпус, кодируемый вал с внутренним отверстием, установленный в шарикоподшипниках, индикаторный и измерительный диски, излучатели, фотоприемники, плату обработки, закрепленный в кодируемом вале магнит, установленный с зазором по отношению к магниточувствительному элементу, расположенному на плате обработки, RU 100227, U1, G01B 7/00, 10.12.2010.

Известный преобразователь обеспечивает дублирование и организацию резервного канала передачи информации об угле поворота вала, но только в пределах одного оборота, а это снижает его эксплуатационные возможности.

Кроме того, наличие в преобразователе оптических элементов в виде индикаторного и измерительного дисков снижает возможности его применения при больших вибрационных и ударных воздействиях.

Известен магнитный преобразователь угла, содержащий корпус, шарикоподшипники, установленные в корпусе, вал, магнит, установленный на валу, плату обработки, скрепленную с корпусом, два магниточувствительных элемента, расположенные на плате обработки, имеющей возможность преобразования сигналов от двух магниточувствительных элементов, электрически связанных с платой обработки, RU 119094 U1, G01B 7/30, 10.08.2012.

В известном преобразователе наличие двух магниточувствительных элементов обеспечивает дублирование и организацию резервного канала передачи информации об угле поворота вала, но только в пределах одного оборота, что снижает его эксплуатационные возможности.

Известен магнитный преобразователь угла, содержащий корпус, основные шарикоподшипники и дополнительные шарикоподшипники, установленные в корпусе, основной вал и дополнительный вал, расположенные в основных и дополнительных шарикоподшипниках и снабженные ведущим и ведомым зубчатыми колесами с числом зубьев на зубчатых венцах отличных на единицу, кинематически связанными друг с другом, основной магнит и дополнительный магнит, установленные на основном и дополнительном валах, плату обработки, скрепленную с корпусом, два магниточувствительных элемента, расположенные на плате обработки, имеющей возможность преобразования сигналов от двух магниточувствительных элементов, электрически связанных с платой обработки, RU 138033 U1, G01B 7/30, 27.02.2014.

Данное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога настоящей полезной модели.

Преобразователь ближайшего аналога имеет простую, надёжную конструкцию, обеспечивает, как измерение абсолютного значения угла в пределах одного оборота, так и отсчёт числа оборотов, определяемых соотношением зубьев зубчатых колёс.

Преобразователь ближайшего аналога создает возможности использовать информацию об угле поворота основного вала с каналом по отсчёту числа его оборотов, формируемыми двумя магниточувствительными элементами, но при выходе из строя канала передачи информации по подсчёту числа оборотов эксплуатационные качества преобразователя снижаются.

В основу настоящей полезной модели положено решение задачи, позволяющей повысить и расширить эксплуатационные возможности преобразователя.

Технический результат настоящей полезной модели заключается в организации резервного (дублирующего) канала передачи информации о числе оборотов вала преобразователя без увеличения его осевого и радиального габаритов за счет снабжения преобразователя дублирующими шарикоподшипниками, дублирующим: валом, ведомым зубчатым колесом, магнитом и третьим магниточувствительным элементом.

Согласно полезной модели эта задача решается за счет того, что магнитный преобразователь угла содержит корпус.

Магнитный преобразователь угла содержит основные шарикоподшипники и дополнительные шарикоподшипники, установленные в корпусе.

Магнитный преобразователь угла содержит основной вал и дополнительный вал, расположенные в основных и дополнительных шарикоподшипниках и снабжённые ведущим и ведомым зубчатыми колёсами с числом зубьев на зубчатых венцах отличных на единицу, кинематически связанными друг с другом.

Магнитный преобразователь угла содержит основной магнит и дополнительный магнит, установленные на основном и дополнительном валах.

Магнитный преобразователь угла содержит плату обработки, скрепленную с корпусом.

Магнитный преобразователь угла содержит два магниточувствительных элемента, расположенные на плате обработки, имеющей возможность преобразования сигналов от двух магниточувствительных элементов, электрически связанных с платой обработки.

Оси основного и дополнительного валов расположены параллельно, а основной и дополнительный магниты сопряжены с соответствующими из двух магниточувствительными элементами, установленными с зазором по отношению к ним.

Магнитный преобразователь угла снабжен дублирующими шарикоподшипниками, установленными на дублирующем вале с дублирующим ведомым зубчатым колесом с числом зубьев равным числу зубьев в ведомом зубчатом колесе.

Магнитный преобразователь угла снабжен дублирующим магнитом, установленным на дублирующем валу.

Магнитный преобразователь угла снабжен третьим магниточувствительным элементом, установленным на плате обработки.

При этом дублирующий магнит сопряжен с третьим магниточувствительным элементом, установленным с зазором по отношению к нему.

При этом дублирующее ведомое зубчатое колесо кинематически связано с ведущим зубчатым колесом и расположено между корпусом и платой обработки в общей плоскости с ведомым и ведущим зубчатыми колесами.

При этом ось дублирующего вала, расположена параллельно осям основного и дополнительного валов.

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 чертежом, где изображен магнитный преобразователь угла в разрезе.

Магнитный преобразователь угла содержит:

Корпус - 1.

Основные шарикоподшипники (в корпусе 1) - 2,

основной вал (для шарикоподшипников 2) - 3,

ведущее зубчатое колесо (на вале 3) - 4,

основной магнит (на вале 3) - 5.

Дополнительные шарикоподшипники (в корпусе 1) - 6,

дополнительный вал (для шарикоподшипников 6) - 7,

ведомое зубчатое колесо (на вале 7) - 8,

дополнительный магнит (на вале 7) - 9.

Дублирующие шарикоподшипники (в корпусе 1) - 10,

дублирующий вал (для шарикоподшипников 10) - 11,

дублирующее ведомое зубчатое колесо (на вале 11) - 12,

дублирующий магнит (на вале 11) - 13.

Плату обработки (в корпусе 1) - 14,

первый магниточувствительный элемент (сопряженный с магнитом 5) - 15,

второй магниточувствительный элемент (сопряженный с магнитом 9) - 16,

третий магниточувствительный элемент (сопряженный с магнитом 13) - 17.

Магнитный преобразователь угла содержит корпус 1 и основные 2, дополнительные 6 и дублирующие 10 шарикоподшипники, установленные в корпусе 1.

Магнитный преобразователь угла содержит основной 3, дополнительный 7 и дублирующий 11 валы, расположенные, соответственно, в шарикоподшипниках 2, 6 и 10, снабженные ведущим 4, ведомым 8 и дублирующим ведомым 12 зубчатыми колесами с числом зубьев на зубчатых венцах отличных на единицу (по сравнению с ведущим зубчатым колесом 4), кинематически связанными друг с другом.

Магнитный преобразователь угла содержит основной 5, дополнительный 9 и дублирующий 13 магниты, установленные на 3, 7 и 11 валах, соответственно.

Оси валов 3, 7 и 11 расположены параллельно.

Магнитный преобразователь угла содержит плату обработки 14, скрепленную с корпусом 1.

Магнитный преобразователь угла содержит три магниточувствительных элемента 15, 16 и 17, расположенные на плате обработки 14.

Основной 5, дополнительный 9 и дублирующий 13 магниты сопряжены с соответствующими из трех 15, 16 и 17 магниточувствительными элементами, установленными с зазором по отношению к ним.

Плата обработки 14 имеет возможность преобразования сигналов от трех магниточувствительных элементов 15, 16 и 17, электрически связанных с ней.

Дублирующее ведомое зубчатое колесо 12 кинематически связано с ведущим зубчатым колесом 4 и расположено между корпусом 1 и платой обработки 14 в общей плоскости с ведомым 8 и ведущим 4 зубчатыми колесами.

Магнитный преобразователь угла осуществляет измерения следующим образом.

При повороте основного вала 3 с основным магнитом 5 и ведущим зубчатым колесом 4 происходит изменение параметров магнитного поля воздействующего на магниточувствительный элемент 15, расположенный на плате обработки 14 с зазором по отношению к основному магниту 5 и электрически связанный с ней.

При этом магниточувствительный элемент 15 формирует последовательности электрических сигналов, близких по форме к синусоидальным и частотой равной частоте вращения основного вала 3.

Далее электрические сигналы с магниточувствительного элемента 15 преобразуются другими электоэлементами (показаны условно) платы обработки 14 в электрический сигнал требуемого формата, пропорциональный величине поворота основного вала 3.

Таким образом, происходит регистрация абсолютного значения угла поворота основного вала 3 в пределах одного оборота для двух каналов преобразователя включающих магниточувствительные элементы 16 и 17.

Так как ведущее зубчатое колесо 4 кинематически связано с ведомым зубчатым колесом 8, то это приводит к повороту дополнительного вала 7 с дополнительным магнитом 9 в дополнительных шарикоподшипниках 6.

При повороте дополнительного вала 7 с дополнительным магнитом 9 и ведомым зубчатым колесом 8 происходит изменение параметров магнитного поля воздействующего на магниточувствительный элемент 16, расположенный на плате обработки 14 с зазором по отношению к дополнительному магниту 9 и электрически связанный с ней.

При этом магниточувствительный элемент 16 формирует последовательности электрических сигналов, близких по форме к синусоидальным и частотой равной частоте вращения дополнительного вала 7.

Так как число зубьев в зубчатых венцах ведущего 4 и ведомого 8 зубчатых колес отличается на единицу, то фазы сигналов, поступающие с магниточувствительных элементов 15 и 16, будут близки к совпадению только через число оборотов, равных числу зубьев в зубчатом венце ведущего зубчатого колеса 4.

При этом электрические сигналы с магниточувствительных элементов 15 и 16 совместно преобразуются электроэлементами (показаны условно) платы обработки 14 в электрический сигнал требуемого формата, отражающий число оборотов равный числу зубьев в зубчатом венце ведущего зубчатого колеса 4.

Таким образом, после обработки сигналов по специальному алгоритму преобразователь выдает абсолютные значения, как угла поворота основного вала 3, так и значения числа его оборотов, равных числу зубьев венца ведущего зубчатого колеса 4, по основному каналу.

Так как ведущее зубчатое колесо 4 кинематически связано с дублирующим ведомым зубчатым колесом 12, то это приводит к повороту дублирующего вала 11 с дублирующим магнитом 13 в дублирующих шарикоподшипниках 10.

При повороте дублирующего вала 11 с дублирующим магнитом 13 и дублирующим ведомым зубчатым колесом 12 происходит изменение параметров магнитного поля воздействующего на магниточувствительный элемент 17, расположенный на плате обработки 14 с зазором по отношению к дублирующему магниту 13 и электрически связанный с ней.

При этом магниточувствительный элемент 17 формирует последовательности электрических сигналов, близких по форме к синусоидальным и частотой равной частоте вращения дублирующего вала 11.

Так как число зубьев в зубчатых венцах ведущего 4 и дублирующего ведомого 12 зубчатых колес отличается на единицу, то фазы сигналов, поступающие с магниточувствительных элементов 15 и 17, будут близки к совпадению только через число оборотов, равных числу зубьев в зубчатом венце ведущего 4 зубчатого колеса.

При этом электрические сигналы с магниточувствительных элементов 15 и 17 совместно преобразуются электроэлементами (показаны условно) платы обработки 14 в электрический сигнал требуемого формата, отражающий число оборотов равный числу зубьев в зубчатом венце ведущего 4 зубчатого колеса.

Таким образом, после обработки сигналов по специальному алгоритму преобразователь выдаёт абсолютные значения, как угла поворота основного вала 3, так и значения числа его оборотов, равных числу зубьев венца ведущего 4 зубчатого колеса по резервному (дублирующему) каналу.

Снабжение преобразователя дублирующими шарикоподшипниками, дублирующим валом, дублирующим ведомым зубчатым колесом с числом зубьев равным числу зубьев в ведомом зубчатом колесе, дублирующим магнитом и третьим магниточувствительным элементом, установленным на плате обработки, при сопряжении дублирующего магнита с третьим магниточувствительным элементом, обеспечивает организацию резервного (дублирующего) канала передачи информации о числе оборотов вала преобразователя, что позволяет повысить его эксплуатационные возможности.

Наличие резервного (дублирующего) канала передачи информации расширяет эксплуатационные возможности преобразователя и позволяет использовать его в многооборотных отсчётных системах и в аппаратуре специального назначения, эксплуатируемой в условиях изменяющихся параметров окружающей среды.

Расположение дублирующего ведомого зубчатого колеса между корпусом и платой обработки в общей плоскости с ведомым и ведущим зубчатыми колесами, и расположение оси дублирующего вала параллельно осям основного и дополнительного валов обеспечивают организацию резервного (дублирующего) канала передачи информации о числе оборотов вала преобразователя без увеличения его осевого и радиального габаритов.

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».

Магнитный преобразователь угла, содержащий корпус, основные шарикоподшипники и дополнительные шарикоподшипники, установленные в корпусе, основной вал и дополнительный вал, расположенные в основных и дополнительных шарикоподшипниках и снабжённые ведущим и ведомым зубчатыми колёсами с числом зубьев на зубчатых венцах, отличных на единицу, кинематически связанными друг с другом, основной магнит и дополнительный магнит, установленные на основном и дополнительном валах, плату обработки, скреплённую с корпусом, два магниточувствительных элемента, расположенные на плате обработки, имеющей возможность преобразования сигналов от двух магниточувствительных элементов, электрически связанных с платой обработки, при этом оси основного и дополнительного валов расположены параллельно, а основной и дополнительный магниты сопряжены с соответствующими из двух магниточувствительными элементами, установленными с зазором по отношению к ним, отличающийся тем, что он снабжён дублирующими шарикоподшипниками, установленными на дублирующем вале с дублирующим ведомым зубчатым колесом с числом зубьев, равным числу зубьев в ведомом зубчатом колесе, дублирующим магнитом, установленным на дублирующем валу, и третьим магниточувствительным элементом, установленным на плате обработки, при этом дублирующий магнит сопряжён с третьим магниточувствительным элементом, установленным с зазором по отношению к нему, и дублирующее ведомое зубчатое колесо кинематически связано с ведущим зубчатым колесом и расположено между корпусом и платой обработки в общей плоскости с ведомым и ведущим зубчатыми колесами, а ось дублирующего вала расположена параллельно осям основного и дополнительного валов.



 

Похожие патенты:
Наверх