БЕСКОНТАКТНЫЙ ДАТЧИК УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ ВАЛА

Бесконтактный датчик углового ноложения вала
Бесконтактный датчик углового положения вала относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения переменных магнитных величин и может быть использован для формирования сигнала углового положения дроссельной заслонки при работе в составе комплексной микропроцессорной системы управления двигателем внутреннего сгорания с впрыском легкого топлива.
Известен бесконтактный датчик, находящийся в воздушном зазоре управляющей магнитной системы, который для повыщения точности снабжен вторым компенсационным датчиком магнитного потока ( 1 ).
Такое устройство для измерения переменных магнитных величин не предназначено для бесконтактного определения углового положения вала.
Известен также бесконтактный датчик углового положения вала, содержащий вал с закрепленным постоянным магнитом, управляемую цепь из магниторезистивных элементов, соединенных по мостовой схеме Уитстона и находящихся в воздушном зазоре управляющей магнитной системы, использующей в качестве источника изменения направления вектора напряженности управляющего магнитного поля механическое перемещение по дуге окружности постоянного магнита (2 ).
В схеме датчика используются два магниторезистивных моста, повернутых под углом 45 один относительно другого, и сигнал выходит попеременно в виде синусоидальной и косинусоидальной зависимостей.
G 01 R 33/00
Для определения углового положения вала требуется обработка микропроцессором данных синусоидальной и косинусоидальной зависимостей выходной характеристики датчика, что усложняет обработку сигнала, ведет к снижению точности и запаздыванию показаний датчика, делает дорогостоящим его конструкцию и массовое применение для управления двигателем внутреннего сгорания.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является бесконтактный датчик углового положения вала, содержащий вал с жестко связанным с ним подвижным постоянным магнитом, перемещающимся по дуге окружности в плоскости, перпендикулярной оси вала, - магниторезистивные элементы, соединенные по мостовой схеме Уитстона и образующие с постоянным магнитом управляемую цепь ( 3 ).
В этой электронной схеме датчика также используются два магниторезистивных моста, повернутых под углом 45 один относительно другого, и сигнал выходит попеременно в виде синусоидальной и косинусоидальной зависимостей. Для определения углового положения вала требуется обработка микропроцессором переменных данных синусоидальной и косинусоидальных зависимостей выходной характеристики датчика, что усложняет конструкцию и делает дорогостоящим его массовое применение для управления двигателем внутреннего сгорания.
Цель полезной модели - упрощение конструкции датчика.
Указанная цель достигается тем, что на диаметрально противоположной дуге упомянутой окружности вала расположен неподвижный постоянный магнит, а управляемая цепь размещена между обеими магнитами в области расположения множества точек, где реализуется линейная зависимость выходного сигнала управляемой цепи из магниторезистивных элементов от угла поворота подвижного постоянного магнита
На фиг.1 изображен предлагаемый датчик, продольный разрез. На фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1.
Бесконтактный датчик углового положения вала, содержит вал 1 с закрепленным постоянным магнитом 2 , управляемую цепь 3 из магниторезистивных элементов 4, соединенных по мостовой схеме Уитстона и находящихся в воздущном зазоре управляющей магнитной системы, использующей в качестве источника изменения направления вектора напряженности управляющего магнитного поля механическое
вектора напряженности управляющего магнитного поля механическое перемещение по дуге окружности постоянного магнита 2. На диаметрально противоположной дуге окружности вала 1 жестко закреплен на магнитопроводе 5 другой постоянный магнит 6, а управляемая цепь 3 размещена между обеими магнитами 2 и 6. Вал 1 установлен в подшипнике 7 корпуса 8 и закрыт крышкой 9.
При работе бесконтактного датчика угловое перемещение закрепленного на валу 1 постоянного магнита 2 приводит к изменению направления вектора магнитной индукции в воздушном зазоре между подвижным и неподвижным магнитами 2 и 6 , где установлен неподвижный магниторезистивный элемент 4, содержащий четыре магниторезистора, соединенных по мостовой схеме. Изменение угла между вектором магнитной индукции и направлением оси легкого намагничивания в. магниторезисторах 4 вызйвает изменение их сопротивления, что приводит к возникновению разбаланса моста в случае подачи на него питающего напряжения. Магниторезистивный элемент 4 размещается в точке, где реализуется линейная зависимость выходного сигнала от углового положения подвижного магнита 2 в широком диапазоне измеряемых углов.
Упрощение конструкции датчика при сохранении точности сигнала углового положения дроссельной заслонки при работе в составе комплексной микропроцессорной системы управления двигателем внутреннего сгорания с впрыском легкого топлива позволяет обеспечивать оптимальный состав смеси на режимах пуска, прогрева двигателя, отключение подачи топлива на принудительном холостом ходу, а также поддержание заданной частоты вращения коленчатого вала в режиме холостого хода.
Список использованной литературы
1.Магнитный преобразователь. А.С. СССР № 1585768. М. Кл. G 01 R 33/00, 1990,БИ№ 30.
2.Semiconductor sensors, Data Book, Published by Infineon Technologies AG i. Gr., BK DOC, 1999-04-01.