ДАТЧИК ВРАЩЕНИЯ ЗУБЧАТОГО КОЛЕСА

Полезная модель относится к преобразователям неэлектрических величин в электрические и может быть использована в качестве датчика вращения элементов машин и механизмов.
Известен «Датчик положения зуба зубчатого колеса», содержащий немагнитный корпус, постоянный магнит и магниточувствительный преобразователь, при этом постоянный магнит выполнен в виде кольца, намагниченного аксиально, внутри которого на корпусе расположен магнитопровод из магнитомягкого материала, а со стороны торца магнитопровода на корпусе установлен магниточувствительный преобразователь.
Патент РФ №2207575 МКИ: G01P 3/488, G01B 7/30 дата публ. 2003.06.27
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является «Датчик вращения зубчатого колеса», содержащий магнитоэлектрический преобразователь в виде конструктивно объединенных в узел магниточувствительного элемента на эффекте Холла и магнитной системы с винтом из магнитомягкого материала для регулирования магнитной индукции, причем в него введен стабилизатор напряжения, подключенный выходным и общим выводами к выводам питания магниточувствительного элемента, входным выводом через прямо включенный диод и общим выводом непосредственно - к первому и второму выводам питания датчика, при этом выход датчика связан с выходом магниточувствительного элемента, а упомянутая магнитная система выполнена с возможностью компенсации гистерезиса магниточувствительного элемента для одного из двух направлений вращения зубчатого колеса.
Патент РФ №39712 МКИ: G01P 3/488, G01P 1/02 дата публ. 2004.08.10
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в снижении расхода магнитных материалов за счет использования магнита прямоугольной формы, повышении точности преобразования угла поворота в электрический сигнал, в расширении элементной базы используемых магнитоэлектрических преобразователей на эффекте Холла и тем самым в расширении области применения устройства.
Достижение указанного результата обеспечивается за счет того, что датчик вращения зубчатого колеса, содержащий немагнитный корпус, магнитоэлектрический преобразователь в виде конструктивно объединенных в узел магниточувствительного элемента на эффекте Холла и магнитной системы с постоянным магнитом и сердечником с резьбой, выполненным из магнитомягкого материала, обеспечивающей возможность компенсации гистерезиса магниточувствительного элемента для одного из двух направлений вращения зубчатого колеса, при этом магнитная система, образована магнитом в виде прямоугольного параллепипеда, установленного на оси, параллельной оси сердечника. Магниточувствительный элемент расположен соосно с сердечником магнитной системы. Выполнение магнита в виде прямоугольного параллепипеда, а также его расположение относительно оси сердечника, обеспечивает симметрию импульсов выходного напряжения при вхождении зубчатого колеса в рабочую зону датчика.
Датчик вращения зубчатого колеса поясняется чертежами:
фиг.1 - Датчик вращения зубчатого колеса, схема.
фиг.2 - Датчик вращения зубчатого колеса, магнитная система.
фиг.3, 4 - Датчик вращения зубчатого колеса, диаграммы временных соотношений выходного сигнала.
Датчик вращения зубчатого колеса состоит из немагнитного корпуса и магнитоэлектрического преобразователя. В свою очередь, магнитоэлектрический преобразователь выполнен в виде конструктивно объединенных в узел магнитной системы 1 и магниточувствительного элемента на эффекте Холла 2. Магнитная система образована постоянным магнитом 3 в виде прямоугольного параллелепипеда и сердечником 4 с резьбой из магнитомягкого материала. Постоянный магнит 3 установлен на оси, параллельной оси сердечника 4 и выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда. Выполнение магнита 3 в виде прямоугольного параллепипеда, а также его расположение относительно оси сердечника 4, обеспечивает симметрию импульсов выходного напряжения при вхождении зубчатого колеса в рабочую зону датчика. Магниточувствительный элемент 2 расположен соосно с сердечником магнитной системы.
Устройство работает следующим образом:
1
2
3
отп
2
3
вых
В исходном состоянии, когда зуб зубчатого колеса 5 находится вне зоны срабатывания магниточувствительного элемента 2 на эффекте Холла, последний находится в «выключенном» состоянии и его выходное напряжение (фиг.4, в интервал времени 0-t) имеет высокий уровень. При входе зуба зубчатого колеса 5 в зону срабатывания магниточувствительного элемента 2 последний «включается» и на его выходе появляется напряжение низкого уровня, которое удерживается неизменным до момента выхода зуба из зоны отпускания (фиг.4, в интервал времени t-t). При этом осуществляется компенсация гистерезиса чувствительного элемента на эффекте Холла, так как ассиметрия магнитного поля магнитной системы с магнитом прямоугольной формы, образующаяся относительно оси магнитопровода при вращении зубчатого колеса, позволяет уменьшить угол β отпускания до значения угла срабатывания α за счет уменьшения времени спада магнитной индукции В до значения индукции отпускания В (фиг.4б отрезок t-t). При равенстве углов α и β обеспечивается симметрия импульсов выходного напряжения U.
При непрерывном вращательном движении зубчатого колеса 5 его зубья периодически входят в зону срабатывания и выходят из зоны отпускания магниточувствительного элемента 2. В результате на выходе магниточувствительного элемента 2 и соответственно на выходе датчика «вых» вырабатывается последовательность импульсов напряжения (фиг.4,в), частота следования которых пропорциональна угловой скорости зубчатого колеса.