Датчик числа оборотов
Полезная модель относится к преобразователям неэлектрических величин в электрические и может быть использована, в частности, в качестве датчика числа оборотов дизельного двигателя транспортных средств. Технический результат, достигаемый от использования полезной модели, состоит в повышении надежности датчика и снижении его стоимости. Датчик числа оборотов содержит следующие элементы. Магнитоэлектрический преобразователь в виде конструктивно объединенных в узел магниточувствительного элемента на эффекте Холла, усилителя - формирователя и магнитной системы, подключенный выходным и общим выводами соответственно в выходному и общему выводам датчика. Узел защиты от аномальных электрических воздействий, выполненный на двух транзисторах, стабилитроне, четырех резисторах, двух конденсаторах и диоде и подключенный выходом к потенциальному выводу магнитоэлектрического преобразователя, входом - к потенциальному выводу датчика.
Полезная модель относится к преобразователям неэлектрических величин в электрические и может быть использована, в частности, в устройствах для определения числа оборотов дизельного двигателя транспортных средств.
Известны датчики вращения, содержащие магнитоэлектрический преобразователь в виде конструктивно объединенных в узел магниточувствительного элемента и магнитной системы, узел защиты от аномальных электрических воздействий (1, 2).
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является датчик вращения, содержащий магнитоэлектрический преобразователь в виде конструктивно объединенных в узел магниточувствительного элемента на эффекте Холла, усилителя - формирователя и магнитной системы, подключенный выходным и общим выводами соответственно к выходному и общему выводам датчика, первый транзистор, подключенный коллектором к потенциальному выводу магнитоэлектрического преобразователя, эмиттером через прямо включенный диод - к потенциальному выводу датчика, второй транзистор, подключенный коллектором к базе первого транзистора, эмиттером через первый резистор - к общему выводу датчика, третий транзистор, подключенный эмиттером к общему выводу датчика, базой - к эмиттеру второго и через стабилитрон к
коллектору первого транзисторов, коллектором - к базе второго и через второй резистор к эмиттеру первого транзисторов, первый и второй конденсаторы, подключенные одними выводами к общему выводу датчика, другими - соответственно к коллектору первого и базе второго транзисторов. Датчик - прототип обладает недостатком, состоящем в следующем. При воздействии на схему датчика импульсных перенапряжений, превышающих в аномальных режимах эксплуатации номинальное напряжение питания, например, в 5...7 раз, первый транзистор подвергается значительным перегрузкам по мощности. Обусловлено это тем, что при повышении напряжения питания сверх номинального значения указанный первый транзистор переходит в линейный режим работы и за счет этого ограничивает напряжение, прикладываемое к магнитоэлектрическому преобразователю. При этом на нем за счет увеличения напряжения между коллектором и эмиттером резко возрастает мощность рассеяния. В результате в схеме прототипа для обеспечения требуемой надежности необходимо применять мощный транзистор, существенно удорожающий датчик и затрудняющий его миниатюризацию.
Заявляемая полезная модель направлена на повышение надежности датчика и снижение его стоимости.
Указанный технический результат достигается тем, что в известный датчик числа оборотов, содержащий магнитоэлектрический преобразователь в виде конструктивно объединенных в узел магниточувствительного элемента на эффекте Холла, усилителя - формирователя и магнитной системы, подключенный выходным и общим выводами соответственно к выходному и общему выводам датчика, первый транзистор, подключенный коллектором к потенциальному выводу магнитоэлектрического преобразователя, эмиттером через прямо включенный диод - к потенциальному выводу датчика, второй транзистор, подключенный коллектором к базе, а базой через первый резистор к эмиттеру первого транзистора, стабилитрон, первый конденсатор,
включенный между коллектором первого транзистора и общим выводом датчика, к которому подключены второй резистор и второй конденсатор, введены третий и четвертый резисторы, второй резистор подключен другим выводом к базе первого транзистора, к эмиттеру которого подключен другим выводом второй конденсатор, при этом третий резистор включен между коллектором и эмиттером первого транзистора, а четвертый резистор одним выводом подключен к общему выводу датчика, другим через стабилитрон - к базе второго транзистора.
На фиг.1 представлена схема датчика числа оборотов; на фиг.2 представлены диаграммы временных соотношений.
В состав датчика числа оборотов входят следующие элементы. Магнитоэлектрический преобразователь 1 в виде конструктивно объединенных в узел магниточувствительного элемента 2 на эффекте Холла, усилителя - формирователя 3 и магнитной системы 4, подключенный выходным и общим выводами соответственно к выходному 5 и общему 6 выводам датчика. Первый транзистор 7, подключенный коллектором к потенциальному выводу магнитоэлектрического преобразователя 1, эмиттером через прямо включенный диод 8 - к потенциальному выводу 9 датчика. Второй транзистор 10, подключенный коллектором к базе, а базой через первый резистор 11 к эмиттеру первого транзистора 7. Первый конденсатор 12, включенный между коллектором первого транзистора 7 и общим выводом 6 датчика. Второй конденсатор 13, включенный между общим выводом 6 датчика и эмиттером первого транзистора 7. Второй резистор 14, включенный между общим выводом 6 датчика и базой первого транзистора 7. Третий резистор 15, включенный между коллектором и эмиттером первого транзистора 7. Четвертый резистор 16, подключенный одним выводом к общему выводу 6 датчика, другим через стабилитрон 17 - к базе второго транзистора 10.
Устройство работает следующим образом.
В исходном состоянии после подключения потенциального вывода 9 датчика к источнику питания и входе зуба зубчатого диска 18 распределительного вала дизельного двигателя в зону срабатывания магниточувствительного элемента 2 последний срабатывает и на входе усилителя - формирователя 3 и соответственно на выходе магнитоэлектрического преобразователя 1 вырабатывается, например, низкий уровень напряжения. Указанный уровень выдерживается неизменным до момента выхода зуба зубчатого диска 18 из зоны отпускания магниточувствительного элемента 2. При непрерывном вращательном движении зубчатого диска 18 его зубья периодически входят в зону срабатывания и выходят из зоны отпускания магниточувствительного элемента 2, в результате чего на выходе магнитоэлектрического преобразователя 1 вырабатываются пронормированные по амплитуде, форме и длительности фронтов импульсы напряжения, частота следования которых пропорциональна угловой скорости зубчатого диска 18 распределительного вала дизельного двигателя. С выхода магнитоэлектрического преобразователя 1 последовательность импульсов напряжения поступает на выходной вывод 5 датчика для последующей обработки внешними устройствами с целью определения и индикации числа оборотов дизельного двигателя.
В указанном нормальном режиме эксплуатации датчика (фиг.2, интервал времени 0-t1) стабилитрон 17 и второй транзистор 10 закрыты. Первый транзистор 7 открыт и находится в режиме насыщения, в результате чего падение напряжения Uкэ на нем и соответственно на третьем резисторе 15 не превышает, например, 0,1 В, а вследствие этого, к магнитоэлектрическому преобразователю с учетом падения напряжения на диоде 8 прикладывается напряжение Uмп всего лишь на 0,7...0,8 В меньше напряжения питания Uпит датчика.
В данном режиме мощность, рассеиваемая на переходах коллектор - эмиттер первого транзистора 7 пренебрежимо мала и практически не оказывает никакого влияния на температурные режимы полупроводниковых компонентов датчика.
В аномальном режиме эксплуатации (фиг.2, интервал времени t 1-t2) при скачкообразном повышении напряжения питания Uпит датчика пробивается стабилитрон 17. Второй транзистор 10 открывается, а первый транзистор 7 закрывается. Благодаря шунтированию магнитоэлектрического преобразователя 1 ограничительным полупроводниковым элементом, напряжение на нем увеличивается незначительно, а большая часть импульса перенапряжения выделяется на третьем резисторе 15. В этом случае дополнительная мощность рассеяния на первом транзисторе 7 не выделяется, так как он находится в закрытом состоянии.
В аномальном режиме эксплуатации (фиг.2, интервал времени t3 -t4) при скачкообразном уменьшении напряжения питания Uпит датчика практически до нуля разделительный диод 8 не позволяет второму конденсатору 13 быстро разрядиться через малое внутреннее сопротивление внешнего источника питания. В свою очередь быстрой разрядке первого конденсатора 12 через схему защиты препятствует закрытый стабилитрон 17 и резистор 14. В результате при достаточно большой емкости первого конденсатора 12 напряжение на магнитоэлектрическом преобразователе 1 за время действия данного импульса снижается незначительно и не вызывает сбоев в работе датчика. При этом мощностью, рассеиваемой на первом транзисторе 7, можно пренебречь.
Таким образом введение третьего и четвертого резисторов, подключение второго резистора другим выводом к базе первого транзистора, к эмиттеру которого другим выводом подключен второй конденсатор, а также включение между коллектором и эмиттером первого транзистора третьего резистора и подключение четвертого резистора одним выводом к общему выводу датчика,
другим через стабилитрон - к базе второго транзистора, выгодно отличает заявляемое устройство от прототипа, так как позволяет существенно повысить надежность датчика и снизить его стоимость путем применения в схеме защиты в качестве регулирующего элемента маломощного транзистора. Лабораторные и эксплутационные испытания проведенные ОАО "Автоэлектроника" и ОАО "ГАЗ" показали приемлемость использования заявляемой полезной модели в качестве датчика числа оборотов дизельного двигателя семейства ГАЗ-560.
Источники информации:
1. Заявка RU №2004109076/22, МПК 7 G 01 Р 3/48, 2004 г.
2. Заявка RU №2004106921/22, МПК 7 G 01 Р 3/488, 2004 г.
Датчик числа оборотов, содержащий магнитоэлектрический преобразователь в виде конструктивно объединенных в узел магниточувствительного элемента на эффекте Холла, усилителя-формирователя и магнитной системы, подключенный выходным и общим выводами соответственно к выходному и общему выводам датчика, первый транзистор, подключенный коллектором к потенциальному выводу магнитоэлектрического преобразователя, эмиттером через прямо включенный диод - к потенциальному выводу датчика, второй транзистор, подключенный коллектором к базе, а базой через первый резистор - к эмиттеру первого транзистора, стабилитрон, первый конденсатор, включенный между коллектором первого транзистора и общим выводом датчика, к которому подключены второй резистор и второй конденсатор, отличающийся тем, что в него введены третий и четвертый резисторы, второй резистор подключен другим выводом к базе первого транзистора, к эмиттеру которого подключен другим выводом второй конденсатор, при этом третий резистор включен между коллектором и эмиттером первого транзистора, а четвертый резистор одним выводом подключен к общему выводу датчика, другим через стабилитрон - к базе второго транзистора.
