ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ ДРОССЕЛЬНОЙ ЗАСЛОНКИ

Полезная модель относится к измерительной технике и предназначена для определения положения дроссельной заслонки в микропроцессорных системах управления двигателем внутреннего сгорания.
Известен патент РФ №2262659 МПК G01B 7/30, «Бесконтактный датчик углового положения вала», содержащий основание в виде стакана со сквозным отверстием в дне, вставку своей плоскостью отделяет полость крышки, в которой располагается печатная плата от полости основания, через которую проходит магнитодержатель со сквозным отверстием, выполненным в плоскости, параллельной плоскости дна основания, магнитодержатель, выполненный в виде тела вращения, магнитная система, печатная плата с размещенным на ней магнитоэлектрическим преобразователем, разъемом, электрически соединенной с печатной платой.
Недостатком указанного устройства является:
- отделение полости крышки, в которой располагается печатная плата отполости основания, в которой расположен магнитодержатель при помощи дополнительной вставки, увеличивает стоимость изделия и повышает трудоемкость его сборки;
- невозможность регулировки выходного напряжения датчика после установки печатной платы в основание без изменения взаимного положения печатной платы и магнита, и как следствие этого, повышенные требования к точности изготовления деталей и большая трудоемкость настройки;
- отсутствие экранирующей крышки может привести к снижению точности измерений из-за возможного влияния внешних магнитных полей.
Наиболее близким техническим решением, прототипом, к предлагаемому устройству является заявка на изобретение РФ 2005104227. МПК G01D 1/00 (2006.01) «Бесконтактный датчик положения дроссельной заслонки», содержащий ротор из материала, не проводящего магнитное поле, размещенным на основании, постоянным магнитом и статор, представляющий собой линейный магниточувствительный элемент Холла, описывающий круговое вращательное движение магнита, в котором для повышения однородности и равномерности характеристики элемент Холла располагается симметрично и на одинаковом расстоянии от внешней поверхности магнита, таким образом, что плоскость его лицевой поверхности параллельна оси вращения и перпендикулярна любой плоскости, содержащей диаметральную ось магнита, при этом ось симметрии чувствительного элемента Холла коаксиальна диаметральной оси, плоскость симметрии магнита с нулевым значением магнитной индукции поля соответствует среднеквадратическому напряжению на выходной характеристике
устройства. В рабочей области датчика располагается аксиальный ферромагнитный концентратор нормальных силовых линий магнитного поля.
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 датчика положения дроссельной заслонки является повышение надежности работы, снижению требований к точности изготовления деталей датчика, снижению трудоемкости его изготовления и повышения ремонтопригодности.
Поставленная цель достигается тем, что в датчике положения дроссельной заслонки, представляющим собой корпус в виде единой детали с двумя изолированными полостями снижает трудоемкость сборки устройства и исключает попадание картерных газов и масла на печатную плату с микросхемой-датчиком, внутри корпуса в одной плоскости расположены ротор, выполненный в виде тела вращения и магнит жестко связанный с ним, ротор датчика соединен с выходным валом дроссельной заслонки; во второй камере установлена плата с микросхемой-датчиком типа КМА200 (микросхема), являющейся программируемым датчиком угла поворота на основе магниторезисторов, формирующей сигнал для системы управления, участвующим в формировании магнитного поля требуемого направления, в результате чего измерение положения дроссельной заслонки осуществляется путем анализа напряжения на выходе микросхемы, при этом данное напряжение зависит от положения магнита относительно микросхемы и соответственно от положения ротора, выполненных в виде тела вращения; полость закрыта крышкой-экраном.
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что оснащение датчика положения дроссельной заслонки корпусом в виде единой детали с двумя изолированными полостями, снижает трудоемкость сборки устройства и исключает попадание картерных газов и масла на печатную плату с микросхемой-датчиком типа КМА200, являющейся программируемым датчиком угла поворота на основе магниторезисторов, формирующей сигнал для системы управления, участвующим в формировании магнитного поля требуемого направления, в результате чего измерение положения дроссельной заслонки осуществляется путем анализа напряжения на выходе микросхемы, при этом данное напряжение зависит от положения магнита относительно микросхемы и соответственно от положения ротора, выполненных в виде тела вращения; диапазон измеряемого угла и нулевой угол задаются 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, а наличие крышки-экрана, уменьшающая влияние внешних магнитных полей, повышает точность измерений.
Таким образом, заявленное техническое решение соответствует критерию «новизна», так как 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 создающего магнитное поле, воздействующего на датчик-микросхему;
- наличие ротора, совершающего вращательное движение;
- наличие корпуса в виде единой детали снижает трудоемкость сборки устройства;
- наличие двух изолированных полостей в корпусе позволяет исключить попадание картерных газов, масла и грязевых отложений на печатную плату с микросхемой-датчиком типа КМА200;
- наличие крышки-экрана, снижающей влияние внешних магнитных полей необходимы и достаточны для достижения цели.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где изображен датчик положения дроссельной заслонки.
Датчик положения дроссельной заслонки содержит пластмассовый корпус 1, с разъемом 2, ротора 3 с жестко закрепленным на нем магнитом 4, пружины 5, микросхемы-датчика типа КМА200 6 (микросхема), запаянной на печатной плате 7 пластмассовой крышки 8, крышки-экрана из пермаллоя 9.
Рассмотрим работу датчика положения дроссельной заслонки.
В корпусе 1, в виде единой детали, разделенном на две изолированные полости, что позволяет исключить попадание масла, картерных газов и грязевых отложений в соседнюю полость, установлен разъем 2, содержащий функциональные выводы, используемые в процессе эксплуатации датчика. На роторе 3 выполненном в виде тела вращения, жестко закреплен магнит 4. Ротор 3 соединен с выходным валом дроссельной заслонки. Благодаря наличию пружины 5 ротор 3 находится в постоянном контакте с валом, тем самым устраняются зазоры в соединении и повышается точность измерения. При вращении ротора 3 магнит 4 создает вращающееся магнитное поле, проходящее через чувствительный элемент микросхемы-датчика типа КМА200 6. Микросхема-датчик типа КМА200 6 установлена на печатной плате 7. Микросхема-датчик типа КМА200 6 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 6 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 двигателем. Микросхема 6 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. Пластмассовая крышка 8 обеспечивает надежное крепление пружины 5 и ротора 3. Крышка-экран 9 выполнена из пермаллоя и служит защитой от внешних магнитных полей.
Таким образом, оснащение датчика положения дроссельной заслонки корпусом в виде единой детали с двумя изолированными полостями, снижает трудоемкость сборки устройства и исключает попадание масла, картерных газов и грязевых отложений на печатную плату с микросхемой-датчиком типа КМА200, являющейся программируемым датчиком угла поворота на основе магниторезисторов, формирующей сигнал для системы управления, участвующим в формировании магнитного поля требуемого направления, в результате чего измерение положения дроссельной заслонки осуществляется путем анализа напряжения на выходе микросхемы, при этом данное напряжение зависит от положения магнита относительно микросхемы и соответственно от положения ротора, выполненных в виде тела вращения диапазон измеряемого угла и нулевой угол задаются 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, а наличие крышки-экрана, уменьшающая влияние внешних магнитных полей, повышает точность измерений.