ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ

Полезная модель относится к области электроизмерительного оборудования и позволяет улучшить характеристики датчика положения коленвала (ДПКВ). Предлагается использование в системах управления режимом работы двигателя внутреннего сгорания, а также в других системах управления.
Основное применение датчиков положения коленвала заключается в определении углового положения коленчатого вала.
Недостатком известных ДПКВ является относительно большие габариты и масса, высокая стоимость.
Известен способ определения углового положения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания (см. RU №2506442, F02D 41/34, 26.11.2015).
Известен датчик положения коленчатого вала двигателя, содержащий постоянный магнит с примыкающим к нему магнитомягким полюсным штифтом, на котором размещена катушка (см. RU №2142641, G01P 3/48, 26.11.2015).
Наиболее близким по техническому решению является магнитоэлектрический (МЭ) датчик для автомобиля, содержащий корпус, постоянный магнит и магнитоэлектрический элемент, внешние поверхности которого являются электродами (см. Н.А. Колесников, Р.В. Петров, Магнитоэлектрический датчик для автомобиля, вестник Новгородского государственного университета, №6(89), с. 74-77) - прототип.
Недостатком такого датчика является отсутствие возможности интеграции в автомобильную систему.
Задачей полезной модели является возможность интеграции МЭ ДПКВ в автомобильную систему.
Для решения данной задачи предложен датчик положения коленчатого вала магнитоэлектрический, включающий расположенный в корпусе магнитоэлектрический элемент, внешними поверхностями которого являются проводящие электроды, который дополнительно содержит схему для начальной обработки сигнала, микроконтроллер, CAN контроллер, CAN трансивер и CAN шину.
Предлагаемый ДПКВ состоит из магнитоэлектрической структуры, например, магнитострикционно-пьезоэлектрической (фиг. 1), внешними поверхностями которой являются пластины из магнитострикционного материала, например, Метгласа, которые одновременно служат электродами. Внутренним элементом структуры является пьезоэлектрик, например, ЦТС-19, соединяющийся с пластинами Метгласа, например, клеем, для обеспечения жесткой связи. МЭ ДПКВ включает в себя также начальную схему первоначальной обработки сигнала с магнитоэлектрического элемента, микроконтроллер для дальнейшей обработки сигнала. CAN контроллер, CAN трансивер и CAN шину для возможности интеграции в автомобильную систему.
Техническим результатом является возможность интеграции датчика в автомобильную систему.
Для пояснения предполагаемой полезной модели предложены чертежи:
Фиг. 1 Конструкция магнитоэлектрического элемента и ориентация полей.
Фиг. 2 Структурная блок-схема МЭ ДПКВ.
Датчик положения коленчатого вала магнитоэлектрический состоит из магнитоэлектрического элемента, выполненного в форме пластины из пьезоэлектрика 1, на боковые поверхности которого с помощью клея нанесены пластины Метгласа 2 (фиг. 1). В состав устройства также входит схема обработки 3, микроконтроллер 4, CAN контроллер 5, CAN трансивер 6 и CAN шину 7 (фиг. 2). Магаитоэлектрический элемент выполнен из композиционного слоистого материала, например, состава Метглас - пьезокерамика ЦТС - Метглас, подробно описанного в [Бичурин М.И., Петров Р.В., Соловьев И.Н., Соловьев А.Н. Исследование магнитоэлектрических сенсоров на основе пьезокерамики ЦТС и Метгласа // Современные проблемы науки и образования. - 2012. - №1].
1
2
~
~
Датчик положения коленчатого вала МЭ работает следующим образом. В непосредственной близости от стального зубчатого диска - шкива, располагают МЭ датчик. Стальной зубчатый диск в качестве однотипных меток имеет следующие друг за другом идентичные комбинации "зуб/промежуток между зубьями", а в качестве отличимой метки имеет промежуток между зубьями увеличенной протяженности по сравнению с промежутком между зубьями на участке с однотипными метками. Высота зуба регулирует величину магнитодвижущей силы (МДС) проходящего через колесо магнитного потока. При наличии зуба МДС F больше, а в промежутке между зубьями МДС F меньше, так как расстояние  меньше, чем расстояние  МЭ датчик испытывает воздействие переменного магнитного поля H, вызванного вращением зубчатого диска, из-за чередования при вращении участков с высокой магнитной проницаемостью - «зуб» и с низкой магнитной проницаемостью - «промежуток между зубьями». При вращении зубчатого колеса возникает дополнительное модулированное переменное магнитное поле H. Соответственно, меняется коэффициент α и выходной сигнал датчика. При этом датчиком, для каждой проходящей мимо комбинации "зуб/промежуток между зубьями" формируется электрический импульс, а для метки формируется явно отличимый сигнал. Например, в зависимости от настройки датчика выходной сигнал может иметь низкий уровень в местах расположения зубьев и высокий уровень в местах расположения промежутков между зубьями, а в месте расположения метки выходной сигнал с датчика будет иметь максимальную амплитуду. В результате МЭ эффекта в датчике возникает переменный электрический сигнал, несущий информацию о частоте вращения коленвала и угле его поворота, который снимается с электродов МЭ элемента и который проходит через начальную схему обработки сигнала, микроконтроллер, CAN контроллер, CAN трансивер и CAN шину, полученный обработанный сигнал готов к использованию в автомобильной системе.
Структурная блок-схема предлагаемого датчика положения коленчатого вала приведена на фиг. 2.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет интегрировать МЭ ДПКВ в автомобильные системы.