Датчик частоты вращения для систем управления экскаваторных электроприводов

Предлагаемое устройство может быть использовано в электротехнике и предназначено для применения в качестве элемента систем управления экскаваторных электроприводов переменного и постоянного токов, рассчитанного на работу в условиях вибрации, тряски, большой запыленности. Технический результат полезной модели - надежная работа в тяжелых режимах эксплуатации, универсальность и простота, которых удалось добиться увеличением зазора между вращающейся и неподвижной частями датчика частоты вращения. Датчик частоты вращения для систем управления экскаваторных электроприводов применяется при диаметре вала электродвигателя от 50 мм до 400 мм. Разрешающая способность n умноженное на k составляет не менее 6000 импульсов на оборот. Отличительной особенностью является то, что магнитные зоны формируются посредством n четных дискретных магнитов с индукцией не менее 100 мТл, встроенных в немагнитный диск, расположенный на валу электродвигателя, по окружности с чередованием полярности и полюсным делением не менее 10 мм. При этом обеспечивается зазор между немагнитным диском и блоком датчиков Холла до 7 мм. Для сохранения пределов выводимой информации при различных значениях n и k используется программируемый преобразователь датчика частоты вращения, позволяющий без изменений электрической схемы выводить информацию как в виде аналогового, так и в виде цифрового сигнала.

Датчик частоты вращения может быть использован в электротехнике и предназначен для применения в качестве элемента систем управления электроприводов, рассчитанных на работу в условиях вибрации, тряски, большой запыленности, характерных для эксплуатации экскаваторного электрооборудования.

Известен датчик частоты вращения для вала диаметром до 250 мм с магнитными зонами на валу и датчиками Холла в считывающем блоке, неподвижном относительно вала, с разрешающей способностью до 6000 им/об фирмы Admotec Inc.: датчик частоты вращения серии KL, представленный на сайте www.admotec.com, в котором применена магнитная лента, закрепляемая на торец диска.

Известное датчик частоты вращения имеет следующие недостатки: зазор между магнитной лентой и датчиками Холла составляет менее 1,5 мм, что усложняет настройку и не отвечает жестким требованиям к температурному и вибрационному режимам работы, так как в этих условиях возможно засорение зазора.

Техническая задача, решаемая полезной моделью, состоит в получении информации о частоте вращения вала электродвигателя экскаваторного исполнения диаметром от 50 до 400 мм в условиях вибрации, тряски, запыленности и температуры до 100°С, а также в универсальности датчика частоты вращения, в повышении надежности и удобства обслуживания.

Поставленная задача решается тем, что немагнитный диск с магнитами встраивается внутрь электродвигателя на вал, и зазор между блоком датчиков

Холла и магнитом на немагнитном диске составляет до 7 мм, что позволяет минимизировать влияние тяжелых условий эксплуатации при работе в экскаваторном электроприводе. Все элементы схемы бесконтактные, за счет чего достигается надежность и долговечность, а также стойкость к загрязнениям.

Кроме того, поставленная задача решается тем, что применен универсальный программируемый преобразователь датчика частоты вращения, позволяющий использовать датчик частоты вращения при различной конструкции немагнитного диска с магнитами.

Предлагаемый датчик частоты вращения представлен на фигурах 1, 2. На фигуре 1 представлена конструктивная схема датчика частоты вращения без программируемого преобразователя датчика частоты вращения, на фигуре 2 изображена функциональная схема программируемого преобразователя датчика частоты вращения.

Устройство (фигура 1) содержит немагнитный диск 1 с четным количеством дискретных магнитов 2 чередующейся полярности с индукцией более 100 мТл и полюсным делением не менее 10 мм, встраиваемый на вал электродвигателя 3. Напротив магнитов располагается неподвижный блок датчиков Холла 4 с k импульсными датчиками Холла и буфером. Через разъем 5 блок датчиков Холла соединяется с программируемым преобразователем датчика частоты вращения (показан на фигуре 2).

Устройство работает следующим образом. Немагнитный диск 2 закрепляется на валу электродвигателя 3. На расстоянии не более семи миллиметров выставляется блок датчиков Холла 4. При вращении вала электродвигателя магнит 3 при положительной полярности формирует на выходе датчика Холла состояние логической единицы, при отрицательной полярности - нуля. В результате на разъеме 5 формируются по n каналам серии импульсов с четкими границами, пропорциональные частоте вращения немагнитного диска с магнитами. Разрешающая способность n умноженное на k составляет до 6000 об/мин. Отсутствие механического контакта и большой

зазор обеспечивают надежную работу в условиях вибрации, тряски, большой запыленности.

Программируемый преобразователь датчика частоты вращения (фигура 2) содержит микроконтроллер 6 с k каналами связи с узлом ввода информации 7, который связан с блоком датчиков Холла 4, узел вывода информации 8 и узел сигнализации 9 связаны с микроконтроллером 6, также предусмотрено внешнее подключение к микроконтроллеру 6 программатора 10.

Программируемый преобразователь датчика частоты вращения работает следующим образом. Перед началом использования микроконтроллер 6 программируется с помощью программатора 10 для конкретного типа немагнитного диска с магнитами. При работе от блока датчиков Холла 4 поступают серии импульсов на узел ввода информации 7. Этот узел предназначен для согласования и гальванической развязки сигналов внешних и внутренних цепей. Преобразованные сигналы поступают в микроконтроллер 6. В нем обрабатываются полученные сигналы, и выдается цифровой сигнал, пропорциональный скорости вращения, на узел вывода информации 8. Данный узел предназначен для преобразования цифрового сигнала в аналоговый, гальванической развязки внутренних и внешних цепей, а также выдачи сигналов в аналоговом и цифровом виде. Кроме того, имеется узел сигнализации 9, предназначенный для визуального контроля работоспособности преобразователя.

Датчик частоты вращения для систем управления экскаваторных электроприводов при диаметре вала электродвигателя от 50 до 400 мм с n магнитными зонами на валу и k датчиками Холла в блоке датчиков Холла, неподвижном относительно вала электродвигателя, с разрешающей способностью n умноженное на k до 6000 импульсов на оборот, отличающийся тем, что магнитные зоны формируются посредством n четных дискретных магнитов с индукцией не менее 100 мТл, встроенных в немагнитный диск, расположенный на валу электродвигателя, по окружности с чередованием полярности и полюсным делением не менее 10 мм, и обеспечивается зазор между немагнитным диском и блоком датчиков Холла до 7 мм, и для сохранения пределов выводимой информации при различных значениях n и k используется программируемый преобразователь датчика частоты вращения, позволяющий без изменений электрической схемы выводить информацию как в виде аналогового, так и в виде цифрового сигнала.