ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ РЕЙКИ

Полезная модель относится к двигателестроению, а именно к системе управления топливоподачей дизельного двигателя.
Известен патент СССР 1420346 МПК G01В 7/00, «Потенциометрический датчик перемещения» содержащий токосъемный элемент, выполненный в виде катящегося ролика с расположенным на его оси постоянным магнитом взаимодействующим с разноименными полюсами прямоугольного постоянного магнита, расположенного под изоляционным основанием датчика. Благодаря магнитному прижиму ролика к резистивной и низкоомной коллекторной дорожкам датчика, размещенным на основании, предотвращается проскальзывание ролика, что повышает точность измерения перемещений
Недостатком указанного устройства является его недостаточная надежность вследствие наличия механического контакта между токосъемным элементом и резистивными дорожками, в результате чего происходит быстрый износ дорожек.
Наиболее близким техническим решением, прототипом к предлагаемому устройству является заявка на изобретение РФ 2005 113 860. МПК G01B 7/30 (2006.01) «Бесконтактный датчик положения педали», содержащий статор датчика положения, представляющий собой программируемую интегральную схему двухосевого углового энкодера интегрированным крестообразным массивом чувствительных элементов Холла для детектирования относительно изменения магнитного поля, параллельного лицевой поверхности интегральной схемы, запаиваемой способом поверхностного монтажа на печатной плате, ротор датчика выполнен из материала, не проводящего магнитное поле, включает диаметрально намагниченный магнит, образующий рабочее параллельное магнитное поле для выравнивания в процессе сборки механически связанном с вращающим валом детектируемого объекта и имеющим возможность поворота в корпусе на угол, определенный ориентирующей лыской в установочной втулке ротора, для механической изоляции статора от движущихся механических частей и ограничения осевых перемещений ротора в датчике применяется внутренняя крышка.
Недостатком данного устройства является низкая чувствительность микросхемы - датчика на основе элементов Холла, результатом чего является недостаточная точность измерений, а также недостаточная защищенность от внешних магнитных полей.
Целью предлагаемой полезной модели является повышение надежности работы системы управления топливоподачи дизельных двигателей, упрощение настройки датчика положения рейки и снижению требований к точности изготовления деталей.
Поставленная цель достигается тем, что в датчике положения рейки, представляющим собой двухкамерный корпус, исключающим попадание картерных газов и масла на печатную плату с микросхемой-датчиком, с закрепленным на нем экраном из пермаллоя, служащим защитой от внешних магнитных полей, внутри корпуса в одной камере на штоке жестко закреплен магнит, который, совместно с концентратором при движении штока создает вращающееся магнитное поле, во второй камере установлена плата с микросхемой-датчиком типа КМА200 (микросхема), являющейся программируемым датчиком угла поворота и содержащий чувствительный элемент на основе магниторезисторов, и схему обработки сигналов.
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что оснащение датчика положения рейки двухкамерным корпусом, исключает попадание картерных газов и масла на печатную плату с микросхемой-датчиком типа КМА200, являющейся программируемым датчиком угла поворота и содержащий чувствительный элемент на основе магниторезисторов и схему обработки сигналов, в зависимости от угловой ориентации внешнего магнитного поля, проходящего через чувствительный элемент микросхемы, меняется напряжение на ее выходе, при этом данное напряжение зависит от положения магнита относительно микросхемы и следовательно от положения штока, с которым магнит жестко связан, шток под воздействием пружины находится в постоянном контакте с контролируемым объектом; диапазон измеряемого угла и нулевой угол задающиеся константами в EEPROM микросхемы и могут быть изменены после установки микросхемы в изделие, что упрощает настройку и снижает требования точности изготовления деталей датчика, кроме того, микросхема работает в режиме преобразования угла в цифровой код с возможностью диагностирования состояния микросхемы и передачи кодов ошибки во внешнее устройство, позволяющей использовать датчик в полностью цифровых системах управления дизельным двигателем.
Таким образом, заявленное техническое решение соответствует критерию «новизна», т.к. сочетание признаков описанного устройства неизвестно в технике на данном этапе. Существенные признаки заявленного объекта, а именно:
- использование микросхемы-датчика типа КМА200 представляющей собой программируемый датчик угла поворота и содержащий чувствительный элемент на основе магниторезисторов и схему обработки сигналов, в зависимости от угловой ориентации внешнего магнитного поля, проходящего через чувствительный элемент микросхемы, меняет напряжение на ее выходе, диапазон измеряемого угла и нулевой угол задаются константами в EEPROM микросхемы и могут быть изменены после установки микросхемы в изделие;
- наличие, двухполюсного магнита, представляющего собой параллелепипед, совместно с концентратором создающего магнитное поле, воздействующего на микросхему-датчик типа КМА200;
- наличие штока с жестко закрепленным магнитом, совершающего поступательное движение;
- наличие экрана из пермаллоя, уменьшающего влияние внешних магнитных полей на микросхему;
- наличие двух камер в корпусе позволяет исключить попадание картерных газов и масла на печатную плату с микросхемой-датчиком типа КМА200 необходимы и достаточны для достижения цели.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где изображен датчик положения рейки
Датчик положения рейки содержит двухкамерный корпус 1, шток 2, магнит 3, стальной концентратор 4, микросхема-датчик типа КМА200 5 (микросхема), печатная плата 6, пружина 7, пластмассовая крышка 8 резиновая прокладка 9, резиновая крышка 10, экран из пермаллоя 11, кабель 12.
Рассмотрим работу датчика положения рейки. В корпусе 1 установлен шток 2, который связан с топливной рейкой системы управления топливоподачей дизельного двигателя. На штоке 2 жестко закреплен двухполюсный магнит 3, представляющего собой параллелепипед, который совместно с концентратором 4, при движении штока 2 с магнитом 3 создает вращающееся магнитное поле, проходящее через чувствительный элемент микросхемы-датчика КМА200 5. Микросхема-датчик типа КМА200 5 установлена на печатной плате 6. Микросхема-датчик типа КМА200 5 представляет собой программируемый датчик угла поворота и содержащий чувствительный элемент на основе магниторезисторов и схему обработки сигналов. В зависимости от угловой ориентации внешнего магнитного поля, проходящего через чувствительный элемент микросхемы, меняется напряжение на ее выходе. Диапазон измеряемого угла и нулевой угол задаются константами в EEPROM микросхемы и могут быть изменены после установки микросхемы в изделие. Благодаря этому упрощается настройка датчика и снижаются требования к точности изготовления деталей датчика. Кроме аналогового режима микросхема 5 работает в режиме преобразования угла в цифровой код с возможностью диагностирования состояния микросхемы и передачи кодов ошибки во внешнее устройство, что позволяет использовать датчик в полностью цифровых системах управления дизельным двигателем. Микросхема 5 полностью приспособлена к работе в подкапотном пространстве автомобиля как по рабочей температуре, так и по помехам в цепи питания, что позволяет не применять дополнительных внешних защитных элементов. Благодаря наличию пружины 7 шток 2 отслеживает перемещение топливной рейки в обеих направлениях. Корпус 1 разделен на две изолированные камеры, что позволяет исключить попадание масла на печатную плату 6 с микросхемой 5. Пластмассовая крышка 8 совместно с резиновой прокладкой 9 и резиновой крышкой 10 исключает попадание масла в камеру с печатной платой. Экран 11 выполнен из пермаллоя и служит защитой от внешних магнитных полей. Выходной разъем 12 содержит функциональные выводы используемые в процессе эксплуатации датчика.
Таким образом, оснащение датчика положения рейки двухкамерным корпусом, исключает попадание картерных газов и масла на печатную плату с
микросхемой-датчиком типа КМА200, являющейся программируемым датчиком угла поворота и содержит чувствительный элемент на основе магниторезисторов и схему обработки сигналов, в зависимости от угловой ориентации внешнего магнитного поля, проходящего через чувствительный элемент микросхемы, меняет напряжение на ее выходе, зависящее от положения магнита относительно микросхемы, следовательно, от положения штока, с которым магнит жестко связан, шток под воздействием пружины находится в постоянном контакте с контролируемым объектом; диапазон измеряемого угла и нулевой угол задаются константами в EEPROM микросхемы и могут быть изменены после установки микросхемы в изделие, упрощается настройка и снижаются требования к точности изготовления деталей. Микросхема-датчик типа КМА200 полностью приспособлена к работе в подкапотном пространстве автомобиля как по рабочей температуре, так и по помехам в цепи питания, что позволяет не применять дополнительных внешних защитных элементов.