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, а также возможность одновременного подсчета числа оборотов выходного вала преобразователя.
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, H01B 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, шарикоподшипники, вал, магнит, установленный на валу, плату обработки с магниточувствительным элементом, защитную крышку и кабель связи, Проспект фирмы «RENISHAW», apply innovation «RE36 siries rotary encoders», С. 1-8, 2003-2007.
Известный преобразователь имеет возможность регистрации угла поворота вала в пределах одного оборота, что снижает его эксплуатационные возможности.
Известно устройство для измерения угловых перемещений, включающее подвижный модуль с зубчатыми колесами, сопряженный с объектом пользователя, и магнитный преобразователь, имеющий возможность дистанционного взаимодействия с зубчатыми колесами и установленный в корпусе, внутри которого размещены плата обработки с двумя парами магниточувствительных элементов, установленных на магните, RU №132180, U1, G01B 7/00, 10.09.2013.
Известное устройство не имеет возможность регистрации числа оборотов подвижного модуля угла, что снижает его эксплуатационные возможности.
Известен магнитный преобразователь угла, содержащий корпус, шарикоподшипники, установленные в корпусе, вал, магнит, установленный на валу, 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, RU №119094 U1, G01B 7/30, 10.08.2012.
Данное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога настоящей полезной модели.
Преобразователь ближайшего аналога имеет простую конструкцию и наличие двух магниточувствительных элементов обеспечивает дублирование и организацию резервного канала передачи информации об угле поворота вала.
Однако преобразователь ближайшего аналога имеет возможность регистрации угла поворота вала только в пределах одного оборота, что снижает его эксплуатационные возможности.
В основу настоящей полезной модели положено решение задачи, позволяющей расширить объем информационных параметров при измерении угловых перемещений и обеспечить возможность применения преобразователя в малогабаритной аппаратуре двойного назначения.
Технический результат настоящей полезной модели заключается в обеспечении передачи информации не только об абсолютном угле поворота вала преобразователя, но и числе его оборотов, за счет установки дополнительных шарикоподшипников на дополнительном вале и снабжении вала и дополнительного вала зубчатыми колесами, кинематически связанными, и магнитами, и в сохранении малых осевых габаритов при расположении вала и дополнительного вала параллельно, и при расположении зубчатых колес и магнитов в общей плоскости.
Согласно полезной модели эта задача решается за счет того, что магнитный преобразователь угла содержит корпус, шарикоподшипники, установленные в корпусе, вал, магнит, установленный на валу, 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.
В корпусе установлены дополнительные шарикоподшипники и дополнительный вал.
Вал и дополнительный вал снабжены зубчатыми колесами и магнитами, соответственно.
Зубчатые колеса, кинематически связанные друг с другом, и магниты расположены между корпусом и платой обработки в общей плоскости.
Число зубьев на зубчатых венцах зубчатых колес отличается на единицу.
Оси вала и дополнительного вала расположены параллельно.
Магниты сопряжены с соответствующими магниточувствительными элементами, установленными с зазором по отношению к ним.
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,
зубчатое колесо (на вале 3) - 4,
магнит (на вале 3) - 5.
Дополнительные шарикоподшипники (в корпусе 1) - 6,
дополнительный вал (для шарикоподшипников 6) - 7,
зубчатое колесо (на вале 7) - 8,
магнит (на вале 7) - 9.
Плату обработки (в корпусе 1) - 10,
магниточувствительный элемент (сопряженный с магнитом 5) - 11,
магниточувствительный элемент (сопряженный с магнитом 9) - 12.
Магнитный преобразователь угла содержит корпус 1, шарикоподшипники 2 и дополнительные шарикоподшипники 6, вал 3 и дополнительный вал 7, зубчатые колеса 4 и 8, магниты 5 и 9, плату обработки 10, два магниточувствительных элемента 11 и 12.
Шарикоподшипники 2 и дополнительные шарикоподшипники 6 установлены в корпусе 1.
Оси вала 3 и дополнительного вала 7 расположены параллельно.
На вале 3 и дополнительном вале 7 установлены зубчатые колеса 4 и 8 и магниты 5 и 9.
Зубчатые колеса 4, 8, кинематически связанные друг с другом, и магниты 5, 9 расположены между корпусом 1 и платой обработки 10 в общей плоскости.
Число зубьев на зубчатых венцах зубчатых колес 4 и 8 отличается на единицу.
Плата обработки 10 скреплена с корпусом 1.
Два магниточувствительных элемента 11 и 12 расположены на плате обработки 10.
Магниточувствительные элементы 11 и 12 установлены с зазором по отношению к магнитам 5 и 9.
Магниты 5 и 9 сопряжены с магниточувствительными элементами 11 и 12, соответственно.
Плата обработки 10 имеет возможность преобразования сигналов от магниточувствительных элементов 11 и 12.
Два магниточувствительных элемента 11 и 12 электрически связаны с платой обработки 10.
Магнитный преобразователь угла осуществляет измерения следующим образом.
При повороте вала 3 с магнитом 5 и зубчатым колесом 4 происходит изменение параметров магнитного поля воздействующего на магниточувствительный элемент 11, расположенный на плате обработки 10 с зазором по отношению к магниту 5 и электрически связанный с ней. При этом магниточувствительный элемент 11 формирует последовательности электрических сигналов, близких по форме к синусоидальным и частотой равной частоте вращения вала 3. Далее электрические сигналы с магниточувствительного элемента 11 преобразуется другими электоэлементами (показаны условно) платы обработки 10 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 зубчатое колесо 4 кинематически связано с 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 зубчатым колесом 8 происходит изменение параметров магнитного поля воздействующего на магниточувствительный элемент 12, расположенный на плате обработки 10 с зазором по отношению к магниту 9 и электрически связанный с ней. При этом магниточувствительный элемент 12 формирует последовательности электрических сигналов, близких по форме к синусоидальным и частотой равной частоте вращения дополнительного вала 7.
Так как число зубьев в зубчатых венцах зубчатых колес 4 и 8 отличается на единицу, то фазы сигналов, поступающие с магниточувствительных элементов 11 и 12 будут близки к совпадению только через число оборотов, равных числу зубьев в зубчатом венце зубчатого колеса 4. При этом электрические сигналы с магниточувствительных элементов 11 и 12 совместно преобразуются электоэлементами (показаны условно) платы обработки 10 в электрический сигнал требуемого формата, отражающий число оборотов равный числу зубьев в зубчатом венце 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 зубчатого колеса 4.
Введение в устройство дополнительных шарикоподшипников 6, дополнительного вала 7, снабжение вала 3 и дополнительного вала 7 магнитами 5, 9 и кинематически связанными зубчатыми колесами 4, 8, число зубьев в зубчатых венцах которых отличается на единицу, обеспечивает подсчет числа оборотов преобразователя наряду с измерением абсолютных значений угла, что расширяет объем информационных параметров, получаемых при измерении угловых перемещений.
Расположение осей шарикоподшипников 2 и дополнительных шарикоподшипника 6, следовательно, вала 3 и дополнительного вала 7 параллельно, а зубчатых колес 4 и 8 в общей плоскости сохраняет малые осевые габариты преобразователя, что обеспечивает возможность его применения в малогабаритной аппаратуре двойного назначения.
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».