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 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 габариты, что снижает жесткость конструкции и возможность его использования в малогабаритных приборах.
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 С2, GO1B 7/00, 2002.10.10.
Известный датчик перемещений имеет большие радиальные габариты и ограниченный диапазон работы (до 120 угловых градусов), что снижает жесткость конструкции, возможность применения в малогабаритной технике и функциональные возможности.
Известен магнитный преобразователь угла, содержащий корпус, шарикоподшипники, вал, магнит, установленный на валу, плату обработки с магниточувствительным элементом, защитную крышку, держатель, скрепленный с защитной крышкой и установленный в цилиндрическом углублении, выполненным в корпусе соосно с осью вала, заявка на полезную модель RU №2007144696/22, решение о выдаче патента от 17.12.2007.
Известный преобразователь снабжен держателем для установки платы обработки, что увеличивает его габариты.
Известен магнитный преобразователь угла, содержащий корпус с базовой поверхностью, шарикоподшипники, установленные в корпусе, вал, магнит, закрепленный на валу, 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).
В известном преобразователе отсутствует регулировка и настройка положения платы обработки с магниточувствительным элементом в направлениях перпендикулярных оси устройства, что снижает точность устройства.
Известен магнитный преобразователь угла, содержащий корпус, шарикоподшипники, установленные в корпусе, вал, магнит, закрепленный на валу, плату обработки с возможностью изменения положения в плоскости перпендикулярной оси вращения вала и магниточувствительный элемент, расположенный на плате обработки с зазором по отношению к магниту, заявка на полезную модель RU №2007144695/22, решение о выдаче патента от 17.12.2007.
Данное техническое решение принято в качестве «ближайшего аналога» настоящей полезной модели.
В «ближайшем аналоге» предусмотрена регулировка положения платы обработки с магниточувствительным элементом относительно магнита.
Однако оно обладает недостатками.
В преобразователе «ближайшего аналога» для проведения регулировочных операций по настройке положения платы обработки, необходимо наличие котировочных элементов, что увеличивает габариты и массу преобразователя, снижает жесткость конструкции и усложняет его устройство.
В основу настоящей полезной модели положено решение задачи, позволяющей повысить жесткость, упростить конструкцию и уменьшить габариты.
Согласно полезной модели эта задача решается за счет того, что магнитный преобразователь угла содержит корпус, шарикоподшипники, установленные в корпусе, вал, магнит, закрепленный на валу, плату обработки с возможностью изменения положения в плоскости перпендикулярной оси вращения вала и магниточувствительный элемент, расположенный на плате обработки с зазором по отношению к магниту.
Корпус имеет цилиндрическое углубление, расположенное несимметрично относительно оси вращения вала и смещенное от нее на величину f, в котором установлена плата обработки, сопряженная своей наружной цилиндрической поверхностью с поверхностью цилиндрического углубления, имеющая возможность поворота в нем, и выполненная с магниточувствительным элементом, расположенным несимметрично относительно центра платы обработки, смещенным от него на величину z, при этом при повороте платы обработки в цилиндрическом углублении магниточувствительный элемент имеет диапазон перемещений равный 2 f при f≥z и 2z при f<z.
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,
цилиндрическое углубление (в корпусе 1) - 2,
поверхность (цилиндрического углубления 2) - 3.
Шарикоподшипники (в корпусе 1) - 4.
Вал (в шарикоподшипниках 4) - 5,
ось вращения (вала 5) - 6.
Магнит (на вале 5) - 7.
Плату обработки (в цилиндрическом углублении 2) - 8,
наружную цилиндрическую поверхность (платы обработки 8) - 9,
центр (платы обработки 8) -10
Магниточувствительный элемент (на плате обработки 8) - 11.
Магнитный преобразователь угла содержит корпус 1. В корпусе 1 установлены шарикоподшипники 4. Шарикоподшипники 4 установлены на вале 5. На вале 5 закреплен магнит 7.
В корпусе 1 выполнено цилиндрическое углубление 2. Цилиндрическое углубление 2 расположено несимметрично относительно оси вращения 6 вала 5 и смещено от оси вращения 6 на величину f(cм. фиг.2).
В цилиндрическом углублении 2 установлена плата обработки 8 с наружной цилиндрической поверхностью 9. Плата обработки 8 наружной
цилиндрической поверхностью 9 сопряжена с поверхностью 3 цилиндрического углубления 2. Плата обработки 8 имеет возможность поворота в цилиндрическом углублении 2.
На плате обработки 8 размещен магниточувствительный элемент 11. В осевом направлении магниточувствительный элемент 11 расположен с зазором по отношению к магниту 7.
Магниточувствительный элемент 11 расположен на плате обработки 8 несимметрично относительно ее центра 10 и смещен от него на величину z (см. фиг.3).
При повороте платы обработки 8 в цилиндрическом углублении 2 магниточувствительный элемент 11 имеет диапазон перемещений равный 2f при f ≥z и 2z при f<z.
Магниточувствительный элемент 11 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. Для соединения преобразователя с регистрирующим устройством (не показано) служит кабель связи (показан условно).
В вале 5 имеется центральное отверстие для подвижной части устройства пользователя (не показано) и крепежные винты (показаны условно) для ее закрепления.
Магнитный преобразователь угла осуществляет измерения следующим образом.
При повороте вала 5 с магнитом 7 происходит изменение параметров электромагнитного поля воздействующего на магниточувствительный элемент 11, который регистрирует угол поворота магнита 7 и преобразует его совместно с другими электроэлементами (не показаны) платы обработки 8 в электрический сигнал требуемого формата, пропорциональный величине поворота и передаваемый в устройство регистрации (не показано) по кабелю связи.
Несимметричное расположение магниточувствительного элемента 11 на плате обработки 8 обеспечивает при ее установке в цилиндрическом углублении 2 корпуса 1, расположенном несимметрично оси вращения 6 вала 5, различные положения магниточувствительного элемента 11 относительно магнита 7 в направлении перпендикулярном оси вращения 6 вала 5 при повороте платы обработки 8. Это обеспечивает простую регулировку положения платы обработки 8 с магниточувствительным элементом 11 и упрощает настройку всего преобразователя.
Сопряжение наружной цилиндрической поверхности 9 платы обработки 8 с цилиндрическим углублением 2 обеспечивает ее установку без зазоров и исключает наличие промежуточных элементов, что повышает жесткость конструкции, уменьшает ее массу и габариты.
Изменение положения платы обработки 8 с возможностью ее поворота в плоскости перпендикулярной оси вращения 6 вала 5 обеспечивает плавное
перемещение магниточувствительного элемента 11 по отношению к магниту 7, что способствует плавной 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».