Магнитный преобразователь угла
Магнитный преобразователь угла относится к измерительной технике и предназначен для измерения угловых размеров при эксплуатации в условиях повышенных нагрузок. Преобразователь содержит корпус (1) с базовой поверхностью (2), на которой установлена плата обработки (8) с магниточувствительным элементом (9). В корпусе (1) на вале (4) установлены шарикоподшипники (3). Вал (4) выполнен с углублением (6), соосным с осью (5). В углублении (6) установлен цилиндрический магнит (7), расположенный с зазором по отношению к магниточувствительному элементу (9). Цилиндрический магнит (7) имеет наружный торец (10) с радиальными пазами (11), обращенными к магниточувствительному элементу (9), и внутренний торец (12) с радиальными пазами (13), размещенными в углублении (6) вала (4). В плоскости перпендикулярной оси (5) вращения вала (4) радиальные пазы (11) на наружном торце (10) расположены между радиальными пазами (13) на внутреннем торце (12). Преобразователь снабжен устройством (14) регулировки положения платы обработки (8) с возможностью перемещения ее перпендикулярно оси (5) вращения вала (4) и устройством (16) углового перемещения платы обработки (8) относительно плоскости перпендикулярной оси (5) вращения вала (4), выполненном в виде регулировочных прокладок (17). Техническое решение преобразователя позволяет повысить чувствительность и точность измерений угла поворота вала преобразователя, 3 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.
Известен измерительный преобразователь для определения частоты вращения и угла поворота якоря электродвигателя, содержащий преобразователь магнитного потока в виде магнитного кольца, расположенного на валу, вращение которого приводит к изменению магнитного поля, и интегральную схему на элементах Холла, преобразующих изменение магнитного поля в цифровой электрический сигнал, RU №2212087 С2, H01L 43/04, 2003.09.10.
Известный преобразователь имеет большие радиальные габариты, что при температурных и механических воздействиях приводит к существенным изменениям размеров деталей, это снижает точность конструкции.
Известен датчик перемещений для контролирования перемещения объекта, содержащий корпус, в котором закреплен магниточувствительный элемент в виде преобразователя Холла и размещен вращающийся диск с постоянными магнитами, связанный с объектом измерений, RU №2190830 C2, G01B 7/00, 2002.10.10.
Недостатком известного датчика является малый диапазон работы -всего до 120 угловых градусов. Кроме того, известное устройство обладает большими радиальными габаритами, что снижает возможности его применения.
Известен магнитный датчик положения дроссельной заслонки, содержащий корпус с двумя полостями, ротор с магнитом, расположенный в одной полости, и плату обработки с магниточувствительным элементом и защитной крышкой, расположенные в другой полости, RU №63927 U1, G01B 7/30, 2007.06.10.
В известном датчике отсутствуют котировочные механизмы для регулировки положения платы обработки с магниточувствительным элементом, а магнит с плоскими торцевыми поверхностями имеет постоянные зоны намагниченности, определяемые его материалом, что снижает точность настройки его исполнительных элементов и чувствительность магниточувствительного элемента при регистрации угла поворота вала.
Известен магнитный преобразователь угла, содержащий корпус с базовой поверхностью, шарикоподшипники, установленные в корпусе, вал с углублением, цилиндрический магнит, установленный в углублении вала, плату обработки, установленную на базовой поверхности корпуса, магниточувствительный элемент, размещенный на плате обработки и расположенный с зазором по отношению к магниту и обращенный к одному из его торцов. Проспект фирмы «RENISHAW», apply innovation «RE36 siries rotary encoders», С.1-8, 2003-2007.
Данное техническое решение принято в качестве «ближайшего аналога» настоящей полезной модели.
Однако оно обладает недостатками.
В преобразователе «ближайшего аналога» отсутствуют устройства для регулировки и настройки положения платы обработки с магниточувствительным элементом, как в направлениях перпендикулярных оси устройства, так и под углом к этой оси, что снижает точность устройства.
Кроме того, торцевые поверхности магнита - плоские и он имеет постоянные зоны намагниченности, определяемые его материалом, что снижает чувствительность магниточувствительного элемента при регистрации угла поворота вала, что в конечном итоге также снижает точность преобразователя.
В основу настоящей полезной модели положено решение задачи, позволяющей повысить чувствительность и точность измерений угла поворота вала преобразователя.
Согласно полезной модели эта задача решается за счет того, что Магнитный преобразователь угла содержит корпус с базовой поверхностью, шарикоподшипники, установленные в корпусе, вал с углублением, цилиндрический магнит, установленный в углублении вала, плату обработки, установленную на базовой поверхности корпуса, магниточувствительный элемент, размещенный на плате обработки, расположенный с зазором по отношению к цилиндрическому магниту.
Преобразователь снабжен устройством регулировки положения платы обработки с возможностью перемещения ее перпендикулярно оси вращения вала и устройством углового перемещения платы обработки относительно плоскости перпендикулярной оси вращения вала, выполненном в виде регулировочных прокладок, установленных между корпусом и платой обработки, обеспечивающих возможности размещения платы обработки под необходимым углом к оси вала и регулировки зазора между платой обработки и цилиндрическим магнитом, снабженным радиальными пазами на наружном торце, обращенном к магниточувствительному элементу, и на внутреннем торце, размещенном в углублении вала, при этом в плоскости перпендикулярной оси вращения вала радиальные пазы на наружном торце расположены между радиальными пазами на внутреннем торце.
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;
на фиг.2 -разрез А-А на фиг.1;
на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1.
Магнитный преобразователь угла содержит:
Корпус - 1,
базовую поверхность (корпуса 1) - 2.
Шарикоподшипники (в отверстии 2) - 3.
Вал (для шарикоподшипников 3) - 4,
ось (вала 4) - 5,
углубление (соосное с осью 5) - 6.
Цилиндрический магнит (в углублении 6) - 7.
Плату обработки (на базовой поверхности 2) - 8,
магниточувствительный элемент (на плате 8) - 9.
Наружный торец (цилиндрического магнита 7) - 10,
радиальные пазы (на наружном торце 10) - 11.
Внутренний торец (цилиндрического магнита 7) - 12,
радиальные пазы (на внутреннем торце 12) - 13.
Устройство регулировки положения платы обработки (8) - 14,
юстировочные винты (устройства 14) - 15.
Устройство углового перемещения платы обработки (8) - 16,
регулировочные прокладки (устройства 16) - 17.
Магнитный преобразователь угла содержит корпус 1 с базовой поверхностью 2.
В корпусе 1 на вале 4 установлены шарикоподшипники 3. Вал 4 выполнен с углублением 6, соосным с осью 5. В углублении 6 установлен цилиндрический магнит 7.
Плата обработки 8 установлена на базовой поверхности 2 корпуса 1. На плате обработки 8 размещен магниточувствительный элемент 9. Магниточувствительный элемент 9 расположен с зазором по отношению к цилиндрическому магниту 7.
Цилиндрический магнит 7 имеет наружный 10 и внутренний 12 торцы. На наружном торце 10 выполнены радиальные пазы 11. На внутреннем торце 12 выполнены радиальные пазы 13. Внутренний торец 12 размещен в
углублении 6 вала 4. Радиальные пазы 11 на наружном торце 10 обращены к магниточувствительному элементу 9.
В плоскости перпендикулярной оси 5 вращения вала 4 радиальные пазы 11 на наружном торце 10 расположены между радиальными пазами 13 на внутреннем торце 12.
Преобразователь снабжен устройством 14 регулировки положения платы обработки 8 с возможностью перемещения ее перпендикулярно оси 5 вращения вала 4, выполненном, например, в виде котировочных винтов 15.
Преобразователь снабжен устройством 16 углового перемещения платы обработки 8 относительно плоскости перпендикулярной оси 5 вращения вала 4, выполненном в виде регулировочных прокладок 17. Регулировочные прокладки 17 установлены между базовой поверхностью 2 корпуса 1 и платой обработки 8. Регулировочные прокладки 17 обеспечивают размещение платы обработки 8 под необходимым углом к оси 5 вала 4 и регулировку зазора между платой обработки 8 и цилиндрическим магнитом 7.
Реализация регулировочных прокладок 17 возможна при использовании одной регулировочной прокладки, например, в виде клиновидного кольца.
Реализация регулировочных прокладок 17 возможна при использовании, по крайней мере, двух регулировочных прокладок.
Магниточувствительный элемент 9 представляет собой специальную микросхему (например, 2SA-10 фирмы Sentron AG), в которой 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 цилиндрическим магнитом 7 происходит изменение параметров электромагнитного поля воздействующего на магниточувствительный элемент 9, который регистрирует угол поворота цилиндрического магнита 7 и преобразует его совместно с другими электоэлементами (показаны условно) платы обработки 8 в электрический сигнал требуемого формата, пропорциональный величине поворота и передаваемый в устройство регистрации (условно не показано) по кабелю связи.
В отличие от известных устройств в конструкции предлагаемого преобразователя цилиндрический магнит 7 выполнен с радиальными пазами 11 и 13 на наружном 10 и внутреннем 12 торцах. Наличие радиальных пазов 11 и 13 обеспечивает различные зоны намагниченности цилиндрического магнита 7, что позволяет увеличить чувствительность воздействия магнитного поля цилиндрического магнита 7 при его повороте на магниточувствительный элемент 9 платы обработки 8, что повышает точность регистрации угла поворота вала 4 преобразователя.
Выполнение цилиндрического магнита 7 с радиальными пазами 11 и 13 на торцах 10 и 12, соответственно, увеличивает у него число зон с различной намагниченностью, а расположение радиальных пазов 11 наружного торца 10
между радиальными пазами 13 внутреннего торца 12 обеспечивает плавную регистрацию намагниченности зон магниточувствительным элементом 9 платы обработки 8, что также повышает точность устройства.
Снабжение преобразователя устройством 14 регулировки положения платы обработки 8 в плоскости перпендикулярной оси 5 вращения вала 4, например, в виде радиально установленных котировочных винтов 15 обеспечивает регулировку осевого положения платы обработки 8, что позволяет отрегулировать положение магниточувствительного элемента 9 до максимального сигнала, тем самым повысить точность преобразователя. При этом после выполнения регулировочных операций и фиксации положения платы обработки 8 котировочные винты 15 могут быть удалены.
Снабжение преобразователя устройством 16 углового перемещения платы обработки 8 в виде регулировочных прокладок 17, устанавливаемых между корпусом 1 и платой обработки 8 обеспечивает установку платы обработки 8 под необходимым углом с оси 5, что обеспечивает точную настройку углового положения магниточувствительного элемента 9 и повышает точность преобразователя.
Дополнительно следует заметить, что при установке регулировочных прокладок 17 одинаковой, но переменной толщины между корпусом 1 и платой обработки 8 может быть произведена и регулировка зазора между цилиндрическим магнитом 7 и магниточувствительным элементом 9, что также расширяет возможности по настройке преобразователя.
Предложенный магнитный преобразователь угла изготовлен промышленным способом в ОАО «СКБ ИС», что подтверждают испытания опытной партии, и это обуславливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию «промышленная применимость».
Магнитный преобразователь угла, содержащий корпус с базовой поверхностью, шарикоподшипники, установленные в корпусе, вал с углублением, цилиндрический магнит, установленный в углублении вала, плату обработки, установленную на базовой поверхности корпуса, магниточувствительный элемент, размещенный на плате обработки, расположенный с зазором по отношению к цилиндрическому магниту, отличающийся тем, что преобразователь снабжен устройством регулировки положения платы обработки с возможностью перемещения ее перпендикулярно оси вращения вала и устройством углового перемещения платы обработки относительно плоскости, перпендикулярной оси вращения вала, выполненном в виде регулировочных прокладок, установленных между корпусом и платой обработки, обеспечивающих возможности размещения платы обработки под необходимым углом к оси вала и регулировки зазора между платой обработки и цилиндрическим магнитом, снабженным радиальными пазами на наружном торце, обращенном к магниточувствительному элементу, и на внутреннем торце, размещенном в углублении вала, при этом в плоскости, перпендикулярной оси вращения вала радиальные пазы на наружном торце расположены между радиальными пазами на внутреннем торце.
