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 механических воздействиях снижает жесткость конструкции. Другим недостатком устройства является наличие магнитоприводов сложной геометрической формы, расположенных между магнитом и элементами
Холла, что усложняет его изготовление. Это также усложняет выполнение настройки и ремонт устройства на месте его эксплуатации.
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, который определен до 120 угловых градусов. Дополнительно следует отметить низкую ремонтопригодность устройства. Так при замене элемента Холла отсутствуют детали, обеспечивающие его установку на прежнее место, а это требует дополнительных настроечных операций. Кроме того, известное устройство обладает большими радиальными габаритами, что снижает жесткость его конструкции при механических воздействиях.
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.
При сборке известного датчика требуется регулировка положения платы обработки с магниточувствительным элементом, при этом в датчике такого типа она должна быть произведена непосредственно в устройстве. В известном устройстве при ремонтных операциях, связанных с заменой платы
обработки, такие работы занимают длительное время, что увеличивает срок ремонта. Кроме того, между магнитом и магниточувствительным элементом в известном датчике имеется стенка, которая увеличивает расстояние между магнитом и магниточувствительным элементом, это уменьшает чувствительность магниточувствительного элемента при регистрации угла поворота вала с магнитом и снижает точность устройства.
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.
Данное техническое решение принято в качестве «ближайшего аналога» настоящей полезной модели.
Однако оно обладает недостатками.
Преобразователь «ближайшего аналога» имеет плохую ремонтопригодность. При выходе из строя отдельных его модулей: платы обработки, шарикоподшипникового узла с магнитом требуются специальные приборы и высококвалифицированный персонал. При доставке преобразователя на предприятие - производитель для разборки устройства и проведения ремонта необходимы большие материальные затраты и время для их осуществления. При этом при каждой разборке и ремонте преобразователя производится разгерметизация и последующая
герметизация объема под плату обработки, что снижает надежность работы преобразователя в жестких условиях эксплуатации.
В основу настоящей полезной модели положено решение задачи, позволяющей повысить ремонтопригодность, удобство сборки и надежность работы преобразователя в жестких условиях эксплуатации.
Согласно полезной модели эта задача решается за счет того, что магнитный преобразователь угла содержит корпус, шарикоподшипники, вал, магнит, установленный на валу, плату обработки с магниточувствительным элементом, защитную крышку и кабель связи.
Преобразователь снабжен держателем с наружной цилиндрической поверхностью, скрепленным с защитной крышкой и образующим при этом модульный элемент приемного устройства при закреплении платы обработки между держателем и защитной крышкой, и установленным в цилиндрическое углубление, выполненное на корпусе соосно с осью вала и сопряженное с наружной цилиндрической поверхностью, и с окном для магниточувствительного элемента, размещенного в окне с зазором, заполненным герметизирующим материалом, защитная крышка имеет цилиндрический выступ с размещением в нем кабеля связи, для фиксации которого к защитной крышке выполнен прижим.
Кроме того, между держателем и цилиндрическим углублением установлено уплотнительное кольцо.
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.
Магнитный преобразователь угла содержит:
Корпус - 1,
Шарикоподшипники - 2.
Вал (для шарикоподшипников 2) - 3.
Магнит - 4.
Плату обработки - 5,
магниточувствительный элемент (на плате 5) - 6.
Цилиндрическое углубление (в корпусе 1) - 7.
Держатель - 8,
наружную цилиндрическую поверхность (держателя 8) - 9,
окно (в держателе 8) - 10,
зазор (между окном 10 и магниточувствительным элементом 6) - 11.
Уплотнительное кольцо (между углублением 7 и держателем 8) - 12.
Защитную крышку - 13,
цилиндрический выступ - 14.
Кабель связи - 15,
прижим (кабеля 15) - 16.
Магнитный преобразователь угла содержит корпус 1, шарикоподшипники 2, вал 3, магнит 4, установленный на валу 3, плату обработки 5 с магниточувствительным элементом 6, защитную крышку 13 и кабель связи 15.
В корпусе 1 выполнено цилиндрическое углубление 7 соосное с осью вала 3.
Преобразователь снабжен держателем 8 с наружной цилиндрической поверхностью 9. Держатель 8 скреплен с защитной крышкой 13. Между держателем 8 и защитной крышкой 13 установлена плата обработки 5. Держатель 8, защитная крышка 13 и плата обработки 5 образуют модульный элемент приемного устройства.
Держатель 8 установлен в цилиндрическое углубление 7 корпуса 1. Цилиндрическое углубление 7 сопряжено с наружной цилиндрической поверхностью 9 держателя 8. Между держателем 8 и цилиндрическим углублением 7 установлено уплотнительное кольцо 12.
В держателе 8 выполнено окно 10 для магниточувствительного элемента 6. Между окном 10 и магниточувствительным элементом 6 имеется зазор 11. Зазор 11 заполнен герметизирующим материалом.
Защитная крышка 13 выполнена с цилиндрическим выступом 14. В цилиндрическом выступе 14 перпендикулярно оси вращении вала 3 расположен кабель связи 15 с регистрирующим устройством (не показано), связанным с платой обработки 5. Фиксацию кабеля связи 15 к защитной крышке 13 осуществляет прижим 16, снабженный крепежными винтами.
Магниточувствительный элемент 6 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 3 с магнитом 4 происходит изменение параметров электромагнитного поля воздействующего на магниточувствительный элемент 6, который регистрирует угол поворота магнита 4 и преобразует его совместно с другими электоэлементами (показаны условно) платы обработки 5 в электрический сигнал требуемого формата, пропорциональный величине поворота и передаваемый в устройство регистрации (условно не показано) по кабелю связи.
В отличие от известных устройств плата обработки 5 расположена между держателем 8 и защитной крышкой 13, которые скреплены друг с
другом, образуя модульный элемент приемного устройства, что обеспечивает оперативную замену модуля на аналогичный модуль при ремонтных операциях вне предприятия-изготовителя. В такой конструкции юстировка положения платы обработки 5 может быть выполнена вне преобразователя на технологическом приспособлении, что особенно ценно при серийном изготовлении.
Сопряжение держателя 8 с цилиндрическим углублением 7 корпуса 1 делает эту замену воспроизводимой по положению, без зазоров и люфтов, что упрощает сборку устройства и исключает необходимость в регулировке платы обработки 5 с магниточувствительным элементом 6 при замене модулей приемного узла преобразователя.
Наличие окна 10 в держателе 8 для магниточувствительного элемента 6 и выполнение зазора 11 между ними обеспечивает минимальное расстояние от магнита 4 до магниточувствительного элемента 6, что обеспечивает необходимую чувствительность преобразователя.
Заполнение зазора 11 герметизирующим материалом, а также скрепление держателя 8 и защитной крышки 13, позволяет обеспечить герметичность приемного узла преобразователя, что позволяет повысить его надежность при жестких климатических и механических воздействиях.
Снабжение устройства уплотнительным кольцом 16, установленным между держателем 8 и цилиндрическим углублением 7 корпуса 1, обеспечивает дополнительную герметичность узла считывания информации с магнитом 4 и магниточувствительным элементом 6.
Выполнение цилиндрического выступа 14 в защитной крышке 13 и размещение в нем кабеля связи 15 с прижимом 16 обеспечивают фиксацию кабеля связи 15 преобразователя, что повышает его надежность при механических воздействиях окружающей среды.
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».