УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерений угловых перемещений объектов бесконтактным методом, преимущественно, крупногабаритных зубчатых колес, в условиях повышенных механических и климатических нагрузок.
Известно устройство для определения угловых перемещений платформы грузоподъемной машины, содержащее корпус, датчик угла в виде магнитного энкодера, имеющий вал с опорой в виде подшипника скольжения, магнит и плату обработки, и зубчатое колесо, закрепленное на валу магнитного энкодера, RU №94332 U1, G01C 9/06, 20.05. 2010.
В известном устройстве отсутствует возможность считывания информации об угле поворота зубчатого колеса дистанционно и непосредственно с его венца.
В известном устройстве последовательное расположение зубчатого колеса, магнита и платы обработки увеличивает его габариты вдоль оси вращения, что снижает эксплуатационные возможности.
Известен преобразователь угла поворота вала в последовательность электрических импульсов, включающий подвижный модуль в виде зубчатого колеса, сопряженного с объектом пользователя, и магнитный преобразователь с магниторезистивными элементами, расположенный в корпусе и имеющий возможность дистанционного (бесконтактного) взаимодействия с венцом зубчатого колеса, RU №80550 U1, G01B 7/00, 10.02. 2009.
Электронный блок в известном устройстве расположен отдельно по отношению к магниторезистивным элементам, что увеличивает габариты конструкции и усложняет их электрическое соединение.
Известно устройство для измерения угловых перемещений, включающее подвижный модуль в виде единого диска с двумя рядами вырезов, сопряженный с объектом пользователя, и магнитный преобразователь, имеющий возможность дистанционного взаимодействия с подвижным модулем и установленный в корпусе, внутри которого размещены плата обработки с двумя парами магниточувствительных элементов, сопряженных с подвижным модулем, и постоянный магнит, при этом число вырезов в одном ряду отличается от числа вырезов в другом ряду на единицу, RU №138034, U1, G01B 7/00, 27.02.2014.
Недостатком устройства является то, что магниточувствительные элементы на общей плате обработки размещены фиксировано, что при угловых погрешностях изготовления вырезов, не позволяет с высокой точностью обеспечить их сопряжение с диском, а это снижает точность и надежность работы устройства и предъявляет высокие требования к изготовлению его деталей и узлов, что приводит к удорожанию устройства.
Известно устройство для измерения угловых перемещений, включающее подвижный модуль, выполненный в виде двух зубчатых колес, сопряженный с объектом пользователя, и магнитный преобразователь, имеющий возможность дистанционного взаимодействия с зубчатыми колесами подвижного модуля и установленный в корпусе, внутри которого размещены плата обработки с двумя парами магниточувствительных элементов, и постоянный магнит, на котором установлены две пары магниточувствительных элементов, RU №132180, U1, G01B 7/00, 10.09.2013.
Недостатком устройства является то, что все магниточувствительные элементы на общей плате обработки размещены фиксировано, что при погрешностях установки элементов на плату, не позволяет с высокой точностью обеспечить их сопряжение с зубчатыми колесами, а это снижает точность и надежность работы устройства и предъявляет высокие требования к изготовлению его деталей и узлов, что приводит к удорожанию устройства.
Известно устройство для измерения угловых перемещений, включающее подвижный модуль в виде зубчатого колеса, сопряженного с объектом пользователя, и магнитный преобразователь, имеющий возможность дистанционного взаимодействия с венцом зубчатого колеса, установленный в корпусе, внутри которого размещены плата обработки с магнитами и магниточувствительными элементами, сопряженными с зубчатым колесом, RU №104693, U1, G01B 7/00, 20.05.2011.
Данное техническое решение принято за ближайший аналог настоящей полезной модели.
Устройство ближайшего аналога обладает простой конструкцией и используется в жестких климатических и механических условиях эксплуатации.
В устройстве ближайшего аналога для измерения угловых перемещений магниточувствительные элементы расположены в плоскости зубчатого колеса и выполнены по отношению к венцу со смещением.
Недостатком устройства ближайшего аналога является то, что магниточувствительные элементы на общей плате обработки размещены фиксировано и не имеют возможности изменять взаимное положение, что не позволяет с высокой точностью обеспечить их сопряжение с зубчатым колесом при жесткой установке магниточувствительных элементов на плату обработки. И погрешность сочленения тем выше, чем больше диаметр зубчатого колеса, при этом у разных зубчатых колес погрешность выполнения шага зубьев обязательно будет разная.
Это предъявляет высокие требования к изготовлению деталей и узлов устройства ближайшего аналога, приводит к сложности сборки и настройки этого устройства.
В основу настоящей полезной модели положено решение задачи, позволяющей упростить монтажные работы по сборке и настройке устройства.
Технический результат настоящей полезной модели заключается в возможности сопряжения преобразователя с различными зубчатыми колесами даже при больших погрешностях при их изготовлении, за счет выполнения платы обработки из двух частей, на каждой из которых расположены магниты и магниточувствительные элементы, сопряженные с подвижным модулем в виде зубчатого колеса.
Согласно полезной модели эта задача решается за счет того, что устройство для измерения угловых перемещений включает подвижный модуль в виде зубчатого колеса, сопряженного с объектом пользователя.
Устройство включает магнитный преобразователь, имеющий возможность дистанционного взаимодействия с венцом зубчатого колеса, установленный в корпусе.
Внутри корпуса размещены плата обработки с магнитами и магниточувствительными элементами, сопряженными с зубчатым колесом.
Плата обработки выполнена из двух частей, которые электрически соединены.
Две части платы обработки имеют возможность перемещения в плоскости венца зубчатого колеса и содержат магниты и магниточувствительные элементы, сопряженные с венцом зубчатого колеса, электрически соединенные с соответствующими частями платы обработки.
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 - Устройство для измерения угловых перемещений, разрез; на фиг. 2 - Разрез А-А на фиг. 1.
Устройство для измерения угловых перемещений содержит:
Подвижный модуль в виде зубчатого колеса - 1,
венец (колеса 1) - 2.
Магнитный преобразователь - 3,
корпус (преобразователя 3) - 4,
плату обработки (в корпусе 4) - 5.
Одну часть (платы обработки 5) - 6,
магниточувствительный элемент (части 6) - 7,
постоянный магнит (части 6) - 8.
Другую часть (платы обработки 5) - 9,
магниточувствительный элемент (части 9) - 10,
постоянный магнит (части 9) - 11.
Устройство для измерения угловых перемещений включает подвижный модуль в виде зубчатого колеса 1, сопряженного с объектом пользователя.
Устройство включает магнитный преобразователь 3, имеющий возможность дистанционного взаимодействия с венцом 2 зубчатого колеса 1, установленный в корпусе 4.
Внутри корпуса 4 размещены плата обработки 5 с магнитами 8, 11 и магниточувствительными элементами 7,10, сопряженными с зубчатым колесом 1. Плата обработки 5 выполнена из двух частей 6 и 9, которые электрически соединены.
Плата обработки 5 содержит электроэлементы (не показаны), участвующие в обработке электрических сигналов, идущих с магниточувствительных элементов 7 и 10 (микроконтроллер, резисторы, конденсаторы).
Две части 6 и 9 платы обработки 5 имеют возможность перемещения в плоскости венца 2 зубчатого колеса 1 посредством взаимного перемещения противоположно направленных регулировочных винтов (не показаны).
Две части 6 и 9 платы обработки 5 содержат магниты 8 и 11 и магниточувствительные элементы 7 и 10, сопряженные с венцом 2 зубчатого колеса 1, электрически соединенные с соответствующими частями платы обработки 5.
Каждый из магниточувствительных элементов представляет собой специальную микросхему прямоугольной формы (например, 2SA-10 фирмы Sentron AG), в которой используется эффект Холла.
Устройство для измерения угловых перемещений осуществляет измерения следующим образом.
Сопряжение магнитного преобразователя 3 с подвижным модулем в виде зубчатого колеса 1, а именно, согласование расстояния между частями 6 и 9 платы обработки 5 несущими магниточувствительные элементы 7 и 10 с шагом зубьев венца 2 зубчатого колеса 1 производится посредством
взаимного перемещения регулировочных винтов (не показаны), что обеспечивает взаимное перемещение частей 6 и 9 платы обработки 5.
При вращении подвижного модуля в виде зубчатого колеса 1 зубья его венца 2 периодически входят в зону срабатывания и выходят из зоны отпускания магниточувствительных элементов 7 и 10, при этом на выходах магниточувствительных элементов 7 и 10 формируются импульсы напряжения (тока), которые смещены относительно друг друга на четверть периода.
Это происходит потому, что магниточувствительные элементы 7 и 10 расположены в плоскости зубчатого колеса 1 и выполнены по отношению к венцу 2 со смещением на величину равную
p·(1/4+n),
где p - шаг зубьев венца,
n - число зубьев (целое).
В этом случае количество импульсов характеризует величину угла поворота зубчатого колеса 1 и скорость его вращения. Поскольку магниточувствительные элементы 7 и 10 смещены друг относительно друга на величину равную p·(1/4+n), то и последовательности импульсов идущие с них смещены на величину равную четверти периода, что позволяет после соответствующей обработки в плате обработки 5 определить направление вращения подвижного модуля в виде зубчатого колеса 1.
Выполнение платы обработки 5 из двух частей 6 и 9, на каждой из которых расположен магниты 8 и 11 и магниточувствительные элементы 7 и
10 обеспечивает возможностью взаимного перемещения частей 6 и 9 платы обработки 5 в плоскости венца 2 зубчатого колеса 1, что позволяет обеспечить сопряжение магнитного преобразователя 3 с зубьями венца 2 зубчатого колеса 1 даже при больших погрешностях при изготовлении, а это упрощает сборку и настройку устройства, тем самым упрощает и удешевляет его изготовление. Это особенно эффективно при сборке и сопряжении преобразователя с различными крупногабаритными зубчатыми колесами, имеющими стационарную установку.
Предложенное устройство для измерения угловых перемещений изготовлено промышленным способом в ОАО «СКБ ИС», и проведенные испытания опытной партии, обусловливают, по мнению заявителя, его соответствие критерию «промышленная применимость».