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 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 радиальные габариты, что при температурных и механических воздействиях приводит к существенным изменениям размеров деталей, это снижает точность конструкции.
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 C2, G01B 7/00, 2002.10.10.
Недостатком известного датчика является малый диапазон работы -всего до 120 угловых градусов. Кроме того, известное устройство обладает большими радиальными габаритами, что снижает возможности его применения.
Известен магнитный датчик положения дроссельной заслонки, содержащий корпус с двумя полостями, ротор с магнитом, расположенный в одной полости, и плату обработки с магниточувствительным элементом и защитной крышкой, расположенные в другой полости, RU №63927 U1, G01B 7/30, 2007.06.10.
В известном датчике отсутствуют котировочные механизмы для регулировки положения платы обработки с магниточувствительным элементом, а магнит с плоскими торцевыми поверхностями имеет постоянные зоны намагниченности, определяемые его материалом, что снижает точность настройки его исполнительных элементов и чувствительность магниточувствительного элемента при регистрации угла поворота вала.
Известен магнитный преобразователь угла, содержащий корпус с базовой поверхностью, шарикоподшипники, установленные в корпусе, вал с углублением, цилиндрический магнит, установленный в углублении вала, 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.
Данное техническое решение принято в качестве «ближайшего аналога» настоящей полезной модели.
Однако оно обладает недостатками.
В преобразователе «ближайшего аналога» отсутствуют устройства для регулировки и настройки положения платы обработки с магниточувствительным элементом, как в направлениях перпендикулярных оси устройства, так и под углом к этой оси, что снижает точность устройства.
Кроме того, торцевые поверхности магнита - плоские и он имеет постоянные зоны намагниченности, определяемые его материалом, что снижает чувствительность магниточувствительного элемента при регистрации угла поворота вала, что в конечном итоге также снижает точность преобразователя.
В основу настоящей полезной модели положено решение задачи, позволяющей повысить чувствительность и точность измерений угла поворота вала преобразователя.
Согласно полезной модели эта задача решается за счет того, что Магнитный преобразователь угла содержит корпус с базовой поверхностью, шарикоподшипники, установленные в корпусе, вал с углублением, цилиндрический магнит, установленный в углублении вала, плату обработки, установленную на базовой поверхности корпуса, магниточувствительный элемент, размещенный на плате обработки, расположенный с зазором по отношению к цилиндрическому магниту.
Преобразователь снабжен устройством регулировки положения платы обработки с возможностью перемещения ее перпендикулярно оси вращения вала и устройством углового перемещения платы обработки относительно плоскости перпендикулярной оси вращения вала, выполненном в виде регулировочных прокладок, установленных между корпусом и платой обработки, обеспечивающих возможности размещения платы обработки под необходимым углом к оси вала и регулировки зазора между платой обработки и цилиндрическим магнитом, снабженным радиальными пазами на наружном торце, обращенном к магниточувствительному элементу, и на внутреннем торце, размещенном в углублении вала, при этом в плоскости перпендикулярной оси вращения вала радиальные пазы на наружном торце расположены между радиальными пазами на внутреннем торце.
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,
базовую поверхность (корпуса 1) - 2.
Шарикоподшипники (в отверстии 2) - 3.
Вал (для шарикоподшипников 3) - 4,
ось (вала 4) - 5,
углубление (соосное с осью 5) - 6.
Цилиндрический магнит (в углублении 6) - 7.
Плату обработки (на базовой поверхности 2) - 8,
магниточувствительный элемент (на плате 8) - 9.
Наружный торец (цилиндрического магнита 7) - 10,
радиальные пазы (на наружном торце 10) - 11.
Внутренний торец (цилиндрического магнита 7) - 12,
радиальные пазы (на внутреннем торце 12) - 13.
Устройство регулировки положения платы обработки (8) - 14,
юстировочные винты (устройства 14) - 15.
Устройство углового перемещения платы обработки (8) - 16,
регулировочные прокладки (устройства 16) - 17.
Магнитный преобразователь угла содержит корпус 1 с базовой поверхностью 2.
В корпусе 1 на вале 4 установлены шарикоподшипники 3. Вал 4 выполнен с углублением 6, соосным с осью 5. В углублении 6 установлен цилиндрический магнит 7.
Плата обработки 8 установлена на базовой поверхности 2 корпуса 1. На плате обработки 8 размещен магниточувствительный элемент 9. Магниточувствительный элемент 9 расположен с зазором по отношению к цилиндрическому магниту 7.
Цилиндрический магнит 7 имеет наружный 10 и внутренний 12 торцы. На наружном торце 10 выполнены радиальные пазы 11. На внутреннем торце 12 выполнены радиальные пазы 13. Внутренний торец 12 размещен в
углублении 6 вала 4. Радиальные пазы 11 на наружном торце 10 обращены к магниточувствительному элементу 9.
В плоскости перпендикулярной оси 5 вращения вала 4 радиальные пазы 11 на наружном торце 10 расположены между радиальными пазами 13 на внутреннем торце 12.
Преобразователь снабжен устройством 14 регулировки положения платы обработки 8 с возможностью перемещения ее перпендикулярно оси 5 вращения вала 4, выполненном, например, в виде котировочных винтов 15.
Преобразователь снабжен устройством 16 углового перемещения платы обработки 8 относительно плоскости перпендикулярной оси 5 вращения вала 4, выполненном в виде регулировочных прокладок 17. Регулировочные прокладки 17 установлены между базовой поверхностью 2 корпуса 1 и платой обработки 8. Регулировочные прокладки 17 обеспечивают размещение платы обработки 8 под необходимым углом к оси 5 вала 4 и регулировку зазора между платой обработки 8 и цилиндрическим магнитом 7.
Реализация регулировочных прокладок 17 возможна при использовании одной регулировочной прокладки, например, в виде клиновидного кольца.
Реализация регулировочных прокладок 17 возможна при использовании, по крайней мере, двух регулировочных прокладок.
Магниточувствительный элемент 9 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.
Магнитный преобразователь угла осуществляет измерения следующим образом.
При повороте вала 4 с цилиндрическим магнитом 7 происходит изменение параметров электромагнитного поля воздействующего на магниточувствительный элемент 9, который регистрирует угол поворота цилиндрического магнита 7 и преобразует его совместно с другими электоэлементами (показаны условно) платы обработки 8 в электрический сигнал требуемого формата, пропорциональный величине поворота и передаваемый в устройство регистрации (условно не показано) по кабелю связи.
В отличие от известных устройств в конструкции предлагаемого преобразователя цилиндрический магнит 7 выполнен с радиальными пазами 11 и 13 на наружном 10 и внутреннем 12 торцах. Наличие радиальных пазов 11 и 13 обеспечивает различные зоны намагниченности цилиндрического магнита 7, что позволяет увеличить чувствительность воздействия магнитного поля цилиндрического магнита 7 при его повороте на магниточувствительный элемент 9 платы обработки 8, что повышает точность регистрации угла поворота вала 4 преобразователя.
Выполнение цилиндрического магнита 7 с радиальными пазами 11 и 13 на торцах 10 и 12, соответственно, увеличивает у него число зон с различной намагниченностью, а расположение радиальных пазов 11 наружного торца 10
между радиальными пазами 13 внутреннего торца 12 обеспечивает плавную регистрацию намагниченности зон магниточувствительным элементом 9 платы обработки 8, что также повышает точность устройства.
Снабжение преобразователя устройством 14 регулировки положения платы обработки 8 в плоскости перпендикулярной оси 5 вращения вала 4, например, в виде радиально установленных котировочных винтов 15 обеспечивает регулировку осевого положения платы обработки 8, что позволяет отрегулировать положение магниточувствительного элемента 9 до максимального сигнала, тем самым повысить точность преобразователя. При этом после выполнения регулировочных операций и фиксации положения платы обработки 8 котировочные винты 15 могут быть удалены.
Снабжение преобразователя устройством 16 углового перемещения платы обработки 8 в виде регулировочных прокладок 17, устанавливаемых между корпусом 1 и платой обработки 8 обеспечивает установку платы обработки 8 под необходимым углом с оси 5, что обеспечивает точную настройку углового положения магниточувствительного элемента 9 и повышает точность преобразователя.
Дополнительно следует заметить, что при установке регулировочных прокладок 17 одинаковой, но переменной толщины между корпусом 1 и платой обработки 8 может быть произведена и регулировка зазора между цилиндрическим магнитом 7 и магниточувствительным элементом 9, что также расширяет возможности по 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».