МАГНИТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения угловых размеров в малогабаритной аппаратуре в условиях повышенных механических и климатических нагрузок, где требуется простота изготовления, высокая жесткость и надежность конструкции.
Известен магнитный преобразователь угла, содержащий корпус, шарикоподшипники, расположенные в корпусе, вал с углублением, магнит, закрепленный в углублении вала, плату обработки, установленную в корпусе, магниточувствительный элемент, расположенный на плате обработки, RU №72318 U1, G01B 7/30, H01L 43/04, 10.04.2008.
Недостатком известного магнитного преобразователя являются большие габариты обусловленные конструкцией корпуса и платы обработки, невозможностью реализации такой конструкции при радиальных размерах магниточувствительного элемента и платы обработки, соизмеримых с наружным диаметром шарикоподшипников. Это снижает возможности применения такого преобразователя в малогабаритной аппаратуре.
Известен магнитный преобразователь угла, содержащий корпус, шарикоподшипники, установленные в корпусе, вал с отверстием, магнит, закрепленный на валу, плату обработки, установленную в корпусе и магниточувствительный элемент, расположенный на плате обработки с зазором по отношению к магниту, RU №74463 U1, G01B 7/30, H01L 43/04, 27.06.2008.
У известного преобразователя плата обработки по радиальным габаритам больше наружного диаметра шарикоподшипников, а корпус внутри имеет ступенчатую форму, что приводит к увеличению его габаритов, а значит ограничивает его использование в малогабаритных приборах. Кроме того, наличие ступенчатого корпуса усложняет его изготовление и выставление зазора между магниточувствительным элементом и магнитом.
Известен магнитный преобразователь угла, содержащий корпус, шарикоподшипники, установленные в корпусе, вал с отверстием, магнит, закрепленный в отверстии вала, плату обработки, установленную в корпусе, магниточувствительный элемент, расположенный на плате обработки с зазором по отношению к магниту, RU №2377500 C1, G01B 21/22, G01B 7/30, 27.12.2009. Преобразователь имеет насыпную конструкцию, при этом диаметр платы обработки соответствует наружному диаметру шарикоподшипников.
Известный преобразователь имеет малые габариты и массу, но для его быстрой сборки и контроля величины зазора между магниточувствительным элементом и магнитом в валу должно быть выполнено сквозное внутреннее отверстие, в которое устанавливаются установочные сборочные приспособления и стыкуемый вал устройства пользователя. Наличие обязательного внутреннего отверстия в вале с элементами крепления в виде установочных винтов усложняет конструкцию преобразователя, ограничивает его конструктивные возможности по стыковке с устройством пользователя, а значит и его применение.
Известен магнитный преобразователь угла, содержащий корпус, шарикоподшипники, установленные в корпусе, вал, магнит, плату обработки, установленную в корпусе, магниточувствительный элемент, расположенный на плате обработки с зазором по отношению к магниту, RU №72319 U1, G01B 7/30, Н01L 43/04, 10.04.2008.
Данное техническое решение принято в качестве «ближайшего аналога» настоящей полезной модели.
В известном устройстве диаметр платы обработки больше наружного диаметра шарикоподшипников, что увеличивает габариты устройства, а значит ограничивает его применение в малогабаритной аппаратуре. Кроме того, для регулировки зазора между магниточувствительным элементом и магнитом производится доработка, по меньшей мере, двух регулировочных кольцевых прокладок, что усложняет конструкцию и технологию изготовления устройства, а значит и стоимость всего преобразователя.
В основу настоящей полезной модели положено решение задачи, позволяющее упростить конструкцию и сборку преобразователя, уменьшить его габариты.
Технический результат настоящей полезной модели заключается в фиксированном размещении платы обработки с магниточувствительным элементом и шарикоподшипников за счет установки дистанционного кольца и защите магниточувствительного элемента от механических воздействий при установке в корпус платы обработки за счет выполнения вырезов на дистанционном кольце, разделенных выступами, контактирующими с платой обработки вне зоны расположения вырезов.
Согласно полезной модели эта задача решается за счет того, что магнитный преобразователь угла содержит корпус, шарикоподшипники, установленные в корпусе, вал, магнит, плату обработки, установленную в корпусе, магниточувствительный элемент, расположенный на плате обработки с зазором по отношению к магниту.
Преобразователь содержит дистанционное кольцо
Дистанционное кольцо имеет форму
Дистанционное кольцо установлено соосно с валом и размещено между шарикоподшипниками и платой обработки.
Дистанционное кольцо имеет диаметр, соответствующий диаметру платы обработки и наружному диаметру шарикоподшипников.
С одной из торцевых сторон выполнены вырезы.
Вырезы расположены в зоне магниточувствительного элемента, и каждый из которых имеет четырехугольное сечение.
Вырезы размещены на равных угловых расстояниях относительно оси вала и разделены один от другого выступами.
Выступы контактируют с платой обработки вне зоны расположения вырезов.
Дистанционное кольцо выполнено из токонепроводящего материала.
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, изометрия с вырезом четверти;
на фиг.2 - магнитный преобразователь угла в разрезе;
на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2;
на фиг.4 - дистанционное кольцо преобразователя, изометрия.
Магнитный преобразователь угла содержит:
Корпус - 1,
Шарикоподшипники (в корпусе 1) - 2.
Вал - 3,
отверстие (в вале 3) - 4.
Магнит (в отверстии 4) - 5.
Плату обработки (в корпусе 1) - 6,
магниточувствительный элемент (на плате 6) - 7.
Дистанционное кольцо из не токопроводящего материала (между шарикоподшипниками 2 и платой обработки 6) - 8,
вырезы (в кольце 8) - 9,
выступы (на кольце 8) - 10.
Магнитный преобразователь угла содержит корпус 1, шарикоподшипники 2, вал 3, магнит 5, плату обработки 6, магниточувствительный элемент 7.
Шарикоподшипники 2 установлены в корпусе 1. Вал 3 выполнен с отверстием 4. Магнит 5 закреплен в отверстии 4 вала 3. Плата обработки 6 установлена в корпусе 1.
Магниточувствительный элемент 7 расположен на плате обработки 6. Между магниточувствительным элементом 7 и магнитом 5 имеется зазор.
Преобразователь содержит дистанционное кольцо 8.
Дистанционное кольцо 8 имеет форму
Дистанционное кольцо 8 установлено соосно с валом 3 и размещено между шарикоподшипниками 2 и платой обработки 6.
Дистанционное кольцо 8 имеет диаметр, соответствующий диаметру платы обработки 6 и наружному диаметру шарикоподшипников 2.
С одной из торцевых сторон выполнены вырезы 9.
Вырезы 9 расположены в зоне магниточувствительного элемента 7, и каждый из которых имеет четырехугольное сечение.
Вырезы 9 размещены на равных угловых расстояниях относительно оси вала 3 и разделены один от другого выступами 10.
Выступы 10 контактируют с платой обработки 6 вне зоны расположения вырезов 9.
Дистанционное кольцо 8 выполнено из токонепроводящего материала, например, стеклотекстолита, капролона.
Магниточувствительный элемент 7 представляет собой специальную микросхему прямоугольной формы (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 3 с магнитом 5 происходит изменение параметров электромагнитного поля, воздействующего на магниточувствительный элемент 7, который регистрирует угол поворота магнита 5 и преобразует его совместно с другими электроэлементами (показаны условно) платы обработки 6 в электрический сигнал требуемого формата, пропорциональный величине поворота и передаваемый в устройство регистрации (не показано) по кабелю связи (показан условно).
Расположение в магнитном преобразователе угла дистанционного кольца 8 соосно с валом преобразователя, между шарикоподшипниками 2 и платой обработки 6 позволяет обеспечить установку платы обработки 6 с магниточувствительным элементом 7 на фиксированном расстоянии от шарикоподшипников 2 и вала 3 с магнитом 5, что исключает применение специальных регулировочных операций и упрощает сборку преобразователя.
Расположение дистанционного кольца 8 между шарикоподшипниками 2 и платой обработки 6 позволяет повысить жесткость крепления платы обработки 6 по оси преобразователя, а значит и жесткость всего преобразователя.
Соосная с валом 3 преобразователя установка дистанционного кольца 8, и соответствие ее диаметру платы обработки 6 и наружному диаметру шарикоподшипников 2 обеспечивает единство сборочных баз при сборке преобразователя в виде внутреннего отверстия в корпусе 1, что упрощает конструкцию деталей преобразователя и его сборку, удешевляя процесс его изготовления, при одновременном уменьшении габаритов преобразователя.
Соответствие диаметра платы обработки 6, наружного диаметра шарикоподшипников 3 и дистанционного кольца 8 обеспечивает насыпную конструкцию преобразователя, что упрощает его сборку и изготовление.
Выполнение в дистанционном кольце 8 вырезов 9, которые расположены в зоне размещения магниточувствительного элемента 7 позволяет исключить механическое воздействие дистанционного кольца 8 на магниточувствительный элемент 7 при установке в корпус 1 платы обработки 6. При этом дистанционное кольцо 8, контактирует с платой обработки 6 только посредством выступов 10, вне зон его расположения, что повышает надежность работы платы обработки и уменьшает габариты всего преобразователя. Выполнение вырезов 9 прямоугольной формы позволяет использовать при обработке стандартный режущий инструмент, что также упрощает их изготовление.
Выполнение дистанционного кольца 8 из токонепроводящего материала позволяет исключить электрическое замыкание платы обработки 6 по поверхности с магниточувствительным элементом 7, обращенной к шарикоподшипнику 2, что повышает надежность работы преобразователя.
Предложенный магнитный преобразователь угла изготовлен промышленным способом в ОАО «СКБ ИС», и проведенные испытания опытной партии, обусловливают, по мнению заявителя, его соответствие критерию «промышленная применимость».