МАГНИТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения угловых размеров при эксплуатации в условиях повышенных нагрузок, где требуется возможность подсчета числа оборотов выходного вала преобразователя, а также компактная конструкция.
Известен магнитный преобразователь угла, содержащий корпус, шарикоподшипники, установленные в корпусе, вал, магнит, закрепленный на валу, плату обработки, магниточувствительный элемент, расположенный на плате обработки с зазором по отношению к магниту, RU №72319 U1, G01B 7/30, H01L 43/04, 10.04.2008; RU №74463 U1, G01B 7/30, H01L 43/04, 27.06.2008; RU №78304 U1, G01B 7/30, H01L 43/04, 20.11.2008; RU №81797 U1, G01B 7/30, H01L 43/04, 27.03.2009; RU №89220 U1, G01B 7/30, H01L 43/04, 27.11.2009; RU №98572 U1, G01B 7/00, 20.10.2010; RU №112395 U1, G01B 7/30, 10.01.2012.
Известные магнитные преобразователи угла имеют индивидуальные конструктивные особенности, как наличие устройства регулировки положения платы обработки с возможностью перемещения ее перпендикулярно оси вращения вала, наличие дистанционного устройства в виде наружного и внутреннего колец, выполнение в корпусе углубления, расположенного несимметрично относительно оси вращения вала, выполнение корпуса составным из основной и присоединительной частей и упругого элемента, которые не входят в объем правовой защиты настоящей полезной модели.
Известен магнитный преобразователь угла, содержащий корпус, шарикоподшипники, установленные в корпусе, вал, магнит, размещенный на валу, плату обработки, скрепленную с корпусом, магниточувствительный элемент, расположенный на плате обработки, RU №72318 U1, G01B 7/30, H01L 43/04, 10.04.2008.
Известный преобразователь прост по конструкции, он имеет возможность регистрации угла поворота вала только в пределах оборота, а это снижает его эксплуатационные возможности.
Известен магнитный преобразователь угла, содержащий корпус, шарикоподшипники, установленные в корпусе, вал, магнит, размещенный на валу, и модульный элемент приемного устройства включающий держатель, плату обработки с магниточувствительным элементом и защитную крышку, RU №72320 U1, G01B 7/30, H01L 43/04, 10.04.2008.
Известный преобразователь обладает высокой ремонтопригодностью, но имеет возможность регистрации угла поворота вала только в пределах оборота, а это снижает его эксплуатационные возможности.
Известен магнитный преобразователь угла, содержащий корпус, основные шарикоподшипники, дополнительные шарикоподшипники и дублирующие шарикоподшипники, установленные в корпусе, основной вал, дополнительный вал и дублирующий вал, расположенные в основных, дополнительных и дублирующих шарикоподшипниках и снабженные ведущим, ведомым и дублирующим зубчатыми колесами, кинематически связанными друг с другом, при этом число зубьев на зубчатых основного и дополнительного венцах отличается на единицу, основной магнит, дополнительный магнит и дублирующий магнит, установленные на основном, дополнительном и дублирующем валах, плату обработки, скрепленную с корпусом, три магниточувствительных элемента, расположенные на плате обработки, имеющей возможность преобразования сигналов от магниточувствительных элементов, электрически связанных с платой обработки, сопряженных с соответствующими магниточувствительными элементами, установленными с зазором по отношению к ним, RU №№147785 U1, G01B 7/30, 20.11.2014.
Известный преобразователь имеет возможность регистрации, как угла поворота его выходного вала, так и числа оборотов преобразователя, но обладает большими радиальными габаритами, что снижает его эксплуатационные возможности.
Известен магнитный преобразователь угла, содержащий корпус, шарикоподшипники и дополнительные шарикоподшипники, установленные в корпусе, вал и дополнительный вал, оси которых расположены параллельно и которые снабжены ведущим и ведомым зубчатыми колесами с числом зубьев на зубчатых венцах, отличных на единицу, магниты, установленные на вале и дополнительном вале, соответственно, плату обработки, скрепленную с корпусом, два магниточувствительных элемента, расположенные на плате обработки, имеющей возможность преобразования сигналов от двух магниточувствительных элементов, электрически связанных с платой обработки, при этом магниты сопряжены с соответствующими магниточувствительными элементами, установленными с зазором по отношению к ним, RU №№138033 U1, G01B 7/30, 27.02.2014.
Данное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога настоящей полезной модели.
Преобразователь ближайшего аналога имеет простую конструкцию.
Однако в преобразователе ближайшего аналога регистрируемое число оборотов выходного вала зависит от соотношения числа зубьев ведущего и ведомого зубчатых колес, но диаметр зубчатых колес зависит от числа зубьев на них и чем больше зубьев на колесах, тем больше их диаметр, а значит и габариты преобразователя, что снижает его эксплуатационные возможности при использовании в малогабаритной аппаратуре. При этом компактность преобразователя ближайшего аналога снижена из-за нарушения параметров «золотого сечения» конструкции и это дополнительно уменьшает вибрационную и ударную стойкость устройства двойного применения.
В основу настоящей полезной модели положено решение задачи, позволяющей обеспечить создание компактной конструкции, уменьшить радиальные габариты преобразователя и расширить его эксплуатационные возможности.
Технический результат настоящей полезной модели заключается в обеспечении компактности и увеличении вибрационной и ударной стойкости преобразователя, за счет установки промежуточных шарикоподшипников, промежуточного вала с промежуточным зубчатым колесом и за счет обеспечения компактного размещения магнитов, шарикоподшипников и дополнительных шарикоподшипников, вала и дополнительного вала, ведущего и ведомого зубчатых колес, магниточувствительных элементов с двух сторон платы обработки, но в общей плоскости с промежуточным зубчатым колесом, в уменьшении радиальных размеров преобразователя за счет кинематической связи ведущего и ведомого зубчатого колеса через промежуточное зубчатое колесо, которое не нарушает соотношение зубьев в зубчатых колесах и может иметь малый диаметр, обеспечивая малые радиальные габариты устройства, и в возможности использования преобразователя в малогабаритной аппаратуре.
Согласно полезной модели эта задача решается за счет того, что магнитный преобразователь угла содержит корпус, шарикоподшипники и дополнительные шарикоподшипники, установленные в корпусе. Магнитный преобразователь угла содержит вал и дополнительный вал, оси которых расположены параллельно, и которые снабжены ведущим и ведомым зубчатыми колесами с числом зубьев на зубчатых венцах, отличных на единицу. Магнитный преобразователь угла содержит магниты, установленные на вале и дополнительном вале, соответственно. Магнитный преобразователь угла содержит плату обработки, скрепленную с корпусом и два магниточувствительных элемента, расположенные на плате обработки, имеющей возможность преобразования сигналов от двух магниточувствительных элементов, электрически связанных с платой обработки. При этом магниты сопряжены с соответствующими магниточувствительными элементами, установленными с зазором по отношению к ним.
В корпусе установлены промежуточные шарикоподшипники, расположенные в общей плоскости с шарикоподшипниками.
Промежуточные шарикоподшипники размещены на промежуточном вале.
Ось промежуточного вала параллельна осям вала и дополнительного вала.
Промежуточный вал снабжен промежуточным зубчатым колесом.
Промежуточное зубчатое колесо кинематически связано с ведущим и ведомым зубчатыми колесами и расположено в общей с ними плоскости.
Магниточувствительные элементы размещены взаимно противоположно друг другу на каждой из сторон платы обработки и обращены в разные стороны.
При этом шарикоподшипники, вал, ведущее зубчатое колесо, магнит и дополнительные шарикоподшипники, дополнительный вал, ведомое зубчатое колесо, магнит размещены по разные стороны платы обработки, соответственно.
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 чертежом, где изображен магнитный преобразователь угла в разрезе.
Магнитный преобразователь угла содержит:
Корпус - 1.
Шарикоподшипники (в корпусе 1) - 2,
вал (для шарикоподшипников 2) - 3,
ведущее зубчатое колесо (на вале 3) - 4,
магнит (на вале 3) - 5.
Дополнительные шарикоподшипники (в корпусе 1) - 6,
дополнительный вал (для шарикоподшипников 6) - 7,
ведомое зубчатое колесо (на вале 7) - 8,
магнит (на вале 7) - 9.
Промежуточные шарикоподшипники (в корпусе 1) - 10,
промежуточный вал (для шарикоподшипников 6) -11,
промежуточное зубчатое колесо (на вале 7) - 12.
Плату обработки (в корпусе 1) - 13,
магниточувствительный элемент (сопряженный с магнитом 5) - 14,
магниточувствительный элемент (сопряженный с магнитом 9) - 15.
Магнитный преобразователь угла содержит корпус 1.
Магнитный преобразователь угла содержит шарикоподшипники 2, дополнительные шарикоподшипники 6 и промежуточные шарикоподшипники 10, установленные в корпусе 1.
Магнитный преобразователь угла содержит вал 3, дополнительный вал 7 и промежуточный вал 11. Оси вала 3 и дополнительного вала 7 расположены параллельно. Промежуточный вал 11 расположен в общей плоскости с шарикоподшипниками 2. Промежуточные шарикоподшипники 10 размещены на промежуточном вале 11. Ось промежуточного вала 11 параллельна осям вала 3 и дополнительного вала 7.
Магнитный преобразователь угла содержит ведущее зубчатое колесо 4, ведомое зубчатое колесо 8 и промежуточное зубчатое колесо 12.
Вал 3 и дополнительный вал 7 снабжены, соответственно, ведущим зубчатым колесом 4 и ведомым зубчатым колесом 8 с числом зубьев на зубчатых венцах, отличных на единицу.
Промежуточный вал 11 снабжен промежуточным зубчатым колесом 12. Промежуточное зубчатое колесо 12 кинематически связано с ведущим 4 и ведомым 8 зубчатыми колесами и расположено в общей с ними плоскости.
Магнитный преобразователь угла содержит магниты 5 и 9. Магнит 5 установлен на вале 3, а магнит 9 установлен на дополнительном вале 7.
Магнитный преобразователь угла содержит плату обработки 13, скрепленную с корпусом 1.
Магнитный преобразователь угла содержит два магниточувствительных элемента 14 и 15, расположенные на плате обработки 13, имеющей возможность преобразования сигналов от магниточувствительных элементов 14 и 15, электрически связанных с платой обработки 13. Магниточувствительные элементы 14 и 15 размещены взаимно противоположно друг другу на каждой из сторон платы обработки 13 и обращены в разные стороны.
Магниты 5 и 9 сопряжены с соответствующими магниточувствительными элементами 14 и 15, установленными с зазором по отношению к ним.
При этом шарикоподшипники 2, вал 3, ведущее зубчатое колесо 4, магнит 5 и дополнительные шарикоподшипники 6, дополнительный вал 7, ведомое зубчатое колесо 8, магнит 9 размещены по разные стороны платы обработки 13, соответственно.
Магнитный преобразователь угла осуществляет измерения следующим образом.
При повороте вала 3 с магнитом 5 и ведущим зубчатым колесом 4 происходит изменение параметров магнитного поля воздействующего на магниточувствительный элемент 14, расположенный на одной из сторон платы обработки 13 с зазором по отношению к магниту 5 и электрически связанный с ней. При этом магниточувствительный элемент 14 формирует последовательности электрических сигналов, близких по форме к синусоидальным и частотой равной частоте вращения вала 3.
Далее электрические сигналы с магниточувствительного элемента 14 преобразуется другими электроэлементами (показаны условно) платы обработки 13 в электрический сигнал требуемого формата, пропорциональный величине поворота вала 3. Таким образом, происходит регистрация абсолютного значения угла поворота вала 3 в пределах одного оборота.
Так как ведущее зубчатое колесо 4 через промежуточное зубчатое колесо 12 кинематически связано с ведомым зубчатым колесом 8, то это приводит к повороту дополнительного вала 7 с магнитом 9 в дополнительных шарикоподшипниках 6.
При повороте дополнительного вала 7 с магнитом 9 и ведомым зубчатым колесом 8 происходит изменение параметров магнитного поля воздействующего на магниточувствительный элемент 15, расположенный на другой стороне платы обработки 13 с зазором по отношению к магниту 9 и электрически связанный с ней.
При этом магниточувствительный элемент 15 формирует последовательности электрических сигналов, близких по форме к синусоидальным и частотой равной частоте вращения дополнительного вала 7.
Поскольку ведущее 4 и ведомое 8 зубчатые колеса кинематически связаны с общим промежуточным колесом 12, а число зубьев в зубчатых венцах ведущего 4 и ведомого 8 зубчатых колес отличается на единицу, то фазы сигналов, поступающие с магниточувствительных элементов 14 и 15 будут близки к совпадению только через число оборотов, равных числу зубьев в зубчатом венце ведущего зубчатого колеса 4. При этом электрические сигналы с магниточувствительных элементов 14 и 15 совместно преобразуются электроэлементами (показаны условно) платы обработки 13 в электрический сигнал требуемого формата, отражающий число оборотов равный числу зубьев в зубчатом венце ведущего зубчатого колеса 4.
Таким образом, после обработки сигналов по специальному алгоритму преобразователь выдает абсолютные значения, как угла поворота вала 3, так и значения числа его оборотов, равных числу зубьев венца ведущего зубчатого колеса 4.
Установка промежуточных шарикоподшипников, промежуточного вала с промежуточным зубчатым колесом, расположение промежуточных шарикоподшипников в общей плоскости с шарикоподшипниками, снабжение промежуточного вала промежуточным зубчатым колесом (которое может быть выполнено малого диаметра), кинематически связанным с ведущим и ведомым зубчатыми колесами и расположенным в общей с ними плоскости обеспечивают создание компактной конструкции с малыми радиальными габаритами для данной конструктивной схемы магнитного преобразователя.
Размещение магниточувствительных элементов взаимно противоположно друг другу на каждой из сторон платы обработки и также размещение шарикоподшипников, вала, ведущего зубчатого колеса, магнита и дополнительных шарикоподшипников, дополнительного вала, ведомого зубчатого колеса, магнита по разные стороны платы обработки, соответственно, обеспечивают создание компактной конструкции магнитного преобразователя.
Возможность выполнения промежуточного зубчатого колеса с диаметром в несколько раз меньшим, чем диаметры ведущего и ведомого зубчатых колес, способствует уменьшению радиальных габаритов магнитного преобразователя, что расширяет эксплуатационные возможности преобразователя и обеспечивает использование его в малогабаритной аппаратуре.
Предложенный магнитный преобразователь угла изготовлен промышленным способом в ОАО «СКБ ИС», что подтверждают испытания опытной партии, и это обусловливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию «промышленная применимость».