Датчик частоты вращения и углов поворота

Датчик частоты вращения и углов поворота

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е ()711473

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Ж"

1 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06.12.77 (2! ) 2556111/18 10 с присоединением заявки №вЂ” (53)M. Кл.

6 О! P 3/48

3Ъоударстввниый комитет

СССР (23) Приоритет— до делам изобретений н открытий

Опубликовано 25.01.80. Бюллетень ¹ 3

Дата опубликования описания 25.01.80 (5З) УДК 531 771 (088.8) (72) Авторы изобретения

И. И. Поладил, Ю. В. Осидач и Ю. И. Чучман (71) Заявитель

Львовский ордена Ленина политехнический институт (54) ДАТЧИК ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ И УГЛОВ

ПОВОРОТА

Изобретение относится к технике приборостроения и может быть использовано в системах регулирования скорости вращения приводов.

Известны датчики утловой скорости (1), содержащие зубчатое колесо и два замкнутых

5 магнитных сердечника, на которых размещены измерительные обмотки, одни концы которых соединены вместе, а другие присоединены к противоположным фазам генератора возбуждеt0 ния сигналов.

Известен также датчик угловой скорости (2), содержащий зубчатое колесо и Е-образный сердечник, наружные ржни которого охвачены сигнальными обмотками, а центральный стер!

5 жень представляет собой постоянный магнит.

Недостатками указанных датчиков являются сложность конструкции и низкая разрешающая способность.

Наиболее близким по технической сущности к изобретеншо является датчик скорости и углов поворота 131, содержащий зубчатый ротор, который имеет по краям два ряда зубцов, смещенных дру1 относительно друга на половину шага зубца и отделенных от средней ненарезанной части. ротора двумя кольцевыми пазами, и Ш-образный дифференциальный трансформатор, на стержнях которого расположены обмотка возбуждения и сигнальные обмотки.

Недостатками указанного датчика являются сложность изготовления ротора датчика и невысокая разрешающая способность.

Цель изобретения — упрощение конструкции и увеличение разрешающей способности датчика.

Это достигается тем, что в известном датчике, содержащем зубчатый ротор иэ ферромагнитного материала и Ш-образный статор с обмоткой возбуждения и измерительными обмотками, статор выполнен иэ набора ферромагнитных пластин П-образной формы, смещенных друг относительно друга в аксиальном направлении, а ширина зубца ротора кратна толщине

П-образных пластин.

На фиг, l схематически изображен общий вид предлагаемого датчика; на фиг. 2 — то же, вид слева: на фиг. 3 — то же, вид сверху.

Датчик частоты вращения и углов поворота содержит ротор 1, на цилиндрической по711473 1ьЭ» М4 4Оо

0,4Ъ верхности которого имеются прямые, аксиальные пазы 2 и зубцы 3, а также дифференциальный трансформатор, выполненный из отдельных П-образных ферромагнитных пластин 4 в виде Ш-образного пакета, где каждая последующая пластина смещена относительно предыдущей в аксиальном направлении. На наружных стержнях 5 и 6 дифференциального трансформатора расположены последовательно и встречно включенные катушки 7 и 8. На среднем стержне 9 размещена катушка возбуждения 10. Средний стержень 9 может быть заменен постоянным магнитом.

Магнитопровод дифференциального трансформатора составлен из определенного числа эле- 15 ментарных ферромагнитных пластин 4,и величина магнитного потока в каждой пластине меняется в зависимости от ее положения относительно ротора. При вращении ротора число пластин, магнитный поток которых замыкается по зуб- 20 цу 3, становится на одну больше поочередно то в стержне 5, то в стержне 6, вследствие чего в магнитопроводе диффере щиального трансформатора возникает пульсация магнитного потока с частотой, пропорциональной произведе- 25 нию числа элементарных пар пластин дифференциального трансформатора на число зубцов ротора.

Меняя расстояние между пластинами дифференциального трансформатора, можно изгото- 30 вить целую серию датчиков с разным числом импульсов за один оборот ротора, используя один и тот же ротор. Кроме того, устанавли. вая дифференциальные трансформаторы с различным числом пластин, можно получать с од- N ного датчика необходимое число выходов с различными частотами.

Замена ротора датчика со сложным профилем обработки цилинрической поверхности ротора (два ряда зубцов, смещенных один отно- 40 сительно друтого на половину зубцов шага, и две кольцевые канавки) на ротор с гладкой цилинцрической поверхностью и прямыми пазами позволяет не менее, чем в 2 раза снизить трудоемкость изготовления датчика. 45

Максимальное число зубцов существующего датчика ограничивается механической прочностью зубца и возможностью его изготовления на металлообрабатывающих станках или требует специальных методов обработки, увеличивающих So трудоемкость изготовления датчика.

Число импульсов предлагаемого датчика равно произведению числа зубцов на число элементарных пластин.и не ограничивается ни их способами изготовления, ни механической прочностью, так как пакет дифференциального трансформатора выполнен из тонких пластин и закреплен между жесткими стенками корпуса дифференциального трансформатора.

Для подтверждения преимущества предлагаемого датчика проведен расчет его разрешающей способности по сравнению с прототипом.

Д а т ч и к с к о р о с т и 13). Поусловиям механической прочности изготовления зубцов ротора на фрезерном станке минимальная ширина зубца будет составлять около 1 мм.

Зубцовый шаг т из условия получения сигнала синусоидальной формы приф=(О,2-О,Ъ6)®, где Ь вЂ” ширина зубца равен Ь 4

:ф5

Датчик скорости с диаметром ротора, равным 100 мм, будет иметь разрешающую способность (импульсы на один оборот);

Предлагаемый датчик. с к о р о с т и. Толщина пластины дифференциального трансформатора может быть взята

0,15 мм (см, ГОСТ 802 — 58).

Зубцовый шаг равен: ) О,45

Разрешающая способность датчика с диаметром ротора, равным 100 мм, будет равна (импульсы на один оборот):

Как видно из примера, увеличение разрешающей способности предлагаемого датчика по сравнению с существующими будет в 5 — 10 раз.

Формула изобретения

Датчик частоты вращения и углов поворота, содержащий зубчатый ферромагнитный ротор и Ш-образный статор с обмоткой возбуждения и измерительными обмотками, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения разрешающей способности, статор выполнен из набора П-образных ферромагнитных пластин, смещенных друг относительно друга в аксиальном направлении, а ширина зубца ферромагнитного ротора кратна толщине П-образных пластин.

Источники .информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США И 3855525, кл. 324 — 340, 1977.

2. Патент Великобритании И 1462844, кл. G 1 й, 26.01.77.

3, Авторское свидетельство СССР Ио 184180, кл, G 01 Р 3/48, 1966 (нрототип).

711473

Фиа 8

Составитель Е. Швецов

Техред Н.Ковалева

Корректор Ю. Макаренко

Редактор Л. Бибер

Тираж 1019

UHHHllH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 900?/31

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4