ДАТЧИК ИМПУЛЬСОВ

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована в различных областях промышленности для бесконтактного измерения частоты вращения валов двигателей в условиях широкого изменения рабочих температур, например в автомобильной промышленности.
Известен датчик частоты вращения, который содержит кольцевой многополюсный магнит на приводном валу с радиально-намагниченными разнополярными зонами, компаратор магнитной индукции с чувствительным к изменениям магнитного поля элементом, расположенным над внешней цилиндрической поверхностью многополюсного магнита, и концентратор магнитной индукции, выполненный в виде изогнутой пластины, одна часть которой расположена над чувствительным элементом, а другая охватывает вал. Для смещения магнитного поля в область чувствительного элемента используется многополюсный магнит с различной азимутальной шириной намагничивающих полюсных поверхностей разной полярности (RU, 2136003, C1, 6 G01P 3/487)
Недостатком такого решения является то, что использование многополюсного магнита с различной азимутальной шириной полюсных поверхностей приводит к трудностям изготовления намагничивающего устройства для получения полюсных поверхностей различной ширины, увеличению габаритных размеров магнита или к применению материалов с более высокими магнитными свойствами, а, значит, более дорогих, что увеличивает стоимость датчика. Сборка магнита непосредственно с валом ротора приводит к намагничиванию последнего. В результате, возможно снижение срока службы датчика из-за попадания ферромагнитных частиц на вал, соединенный с ним.
За прототип принят датчик измерения скорости, содержащий корпус, закрепленную на нем соединительную деталь, многополюсный кольцевой магнит, расположенный на приводном валу датчика через немагнитную втулку, магниточувствительный элемент Холла с зазором относительно магнита, плату управления над чувствительным к изменениям магнитного поля элементом помещен цилиндрический экран из магнитопроводящего материала, выполняющий роль концентратора магнитного потока с полюсов вращающего на роторе многополюсного постоянного магнита. Магнит выполнен из материала с высокой магнитной энергией: магнитопласта неодим -железо -бор. Плата управления залита компаундом для увеличения срока службы, а прокладки между корпусом датчика и соединительной деталью и между соединительной деталью и валом выполнены из материала повышенной масло-, бензо-, термостойкости. (RU, 54201, G01P 3/487, публ.)
Недостатками прототипа являются:
- необходимость точного позиционирования элемента Холла на корпусе: он должен помещаться строго напротив центра полюсов магнита;
- увеличение габаритов датчика из-за наличия необходимого зазора между элементом Холла и магнитом;
- применение элемента Холла повышенной чувствительности.
В основу предлагаемой полезной модели положены задачи:
- упрощение конструкции сборочного узла датчика;
- уменьшение габаритов датчика:
- применение менее чувствительной и дешевой микросхемы.
Поставленные задачи решаются тем, что в датчике импульсов, содержащим корпус, многополюсный кольцевой магнит, расположенный на приводном валу датчика через немагнитную втулку, магниточувствительный элемент Холла с зазором относительно магнита, плату управления, магниточувствительный элемент расположен над магнитом ближе к краю наружного диаметра и закреплен на плате управления, магнит выполнен с торцевым специальным намагничиванием.
Таким образом, в узле магнит-втулка-ось изменяется рабочая поверхность магнита. Намагничивание происходит на торцевой поверхности, а не на боковой, как у прототипа. Изменяется вид намагничивания так, что на рабочей поверхности магнита уровень магнитной индукции выше, чем на противоположной.
Элемент Холла расположен над магнитом, ближе к краю наружного рабочего диаметра магнита и закрепляется на плате управления.
Такое расположение позволяет уменьшить диаметр корпуса датчика, одновременно выполняющего роль экрана и концентратора магнитной энергии.
Применение специального вида намагничивания - со стягиванием полюсов - позволяет увеличить уровень магнитного потока магнита на рабочей поверхности и использовать микросхему с меньшей чувствительностью.
Кроме того, при данном намагничивании не требуется использование специального концентратора из магнитомягкого материала, что упрощает конструкцию датчика.
Полезная модель поясняется следующими чертежами:
Фиг. 1 - представлена конструктивная схема датчика импульсов
Фиг. 2 - .схема намагничивания постоянного магнита
Датчик импульсов содержит многополюсный магнит с торцевым специальным намагничиванием 1, посаженный на вал 2 через немагнитную втулку 3, плату управления 4, магниточувствительный элемент Холла 5, магнитопроводящий корпус 6, обеспечивающий концентрацию магнитного потока. Заглушка 7 обеспечивает герметичность изделия. Датчик работает следующим образом.
При вращении приводного вала 2 возникает пульсирующий знакопеременный магнитный поток в цепи: магнит 1 - чувствительный элемент 5 - магнит 1.
При приближении к микросхеме полюса N магнита, микросхема переключается в состояние «включено» (эквивалент логической «1») При переходе с полюса N магнита на полюс S микросхема переключается в состояние «выключено» (эквивалент логическому «0») и т.д. По циклу независимо от направления вращения магнита. Частота выходных импульсов пропорциональна частоте вращения приводного вала датчика.
Таким образом, использование кольцевого многополюсного магнита с высокой магнитной энергией позволяет уменьшить габариты; специальное торцевое намагничивание повышает эффективность магнита и позволяет использовать менее чувствительную, а, следовательно, более дешевую микросхему.