Магнитный преобразователь углового положения вала в код

Магнитный преобразователь углового положения вала в код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социалистическик

Республик лл765848 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 11. 09. 78 (21) 2683351/18-24 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет—

Опубликовано 230980. Бюллетень ¹ 35

Дата опубликования описания 25. 09. 80 (51) М. Кл 3

8 08 С 9/04

Государственный комитет по делам изобретений и открытий (53) УДК 681. .325(088.8) (7 2) Авторы изобретения

B,Ï. Алексеев, Г.А. Аникин, О.Д. Белявский, И.И. Гребень

Л.Э. Межул, Ю.И. Народицкий и Е.А. Паращук (71) Заявитель (54) ИАГНИТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ

ВАЛА B КОД

1

Изобретение относится к области дистанционной передачи сигналов, в частности,к устройствам преобразования углового положения вала в код.

Изобретение может быть использова- 5 но в электромеханических устройствах цифровых систем автоматического управления и для преобразования информации из аналоговой формы в цифрОвую и наоборот. 10

Известен преобразователь, содержащий кодовый барабан, набранный из разрядных дисков, и головки считывания типа индуктивного датчика с ферромагнитными (ферритовыми) сердечни- 15 ками, расположенные с зазорами по отношению к кодовому барабану (11 .

Головки считывания выполнены в виде индуктивных дифференциальных датчиков и позволяют получить более вы- 20 сокое значение отношения величин сигнал /помеха при прочих равных условиях, в том числе при изменении температуры окружающей среды в значительных пределах..

Недостатками указанного преобразователя являются относительно большие габариты головок считывания вследствие того, что точность балансировки "помехи" в головке зави- 30 сит от допусков на геометрические размеры элементов сердечника и .допуска на число витков обмоток, следовательно, при уменьшении размеров сердечника допуски становятся слишком жесткими и конструкция считывания нетехнологичной, и отсутствие в головках считывания конструктивных элементов для регулировки сигнала помехи после намотки сердечника в процессе сборки головки для регулировки полезного сигнала с головки.

Известен также многоотсчетный преобразователь углового положения вала в код, содержащий кодовые барабаны точного и грубого отсчета, собранные из разрядных дисков, выполненные из немагнитного материала с ферромагнитными вставками кодовые барабаны установлены в корпусах, один из которых снабжен установочным фланцем, магнитные головки считывания, установленные на корпусах с зазором относительно кодовых барабанов, редуктор, соединяющий кодовый барабан грубого отсчета с кодовым барабаном точного отсчета j2j.

Недостатком известного многоотсчетного преобразователя является

765848 низкая чувствительность, обусловленная тем, что вставки из ферромагнитного материала выполнены из кусков подковообразно изогнутой ленты из стали пермаллой, и укреплены в дисках на клее или впрессованы так, что на внешней цилиндрической поверхности каждого диска образована упомянутая кодовая шкала, состоящая из чередующихся ферромагнитных элементов-вставок и немагнитных элементов-участков цилиндрической поверхности диска в промежутках между вставками; при этом число пазов в два раза превышает число ферромагнитных элементов шкалы. Такая конструкция вынуждает изготавливать диски млад- 15 ших разрядов большими по диаметру дисков старших разрядов (c целью уменьшения инерционности ротора за счет уменьшения массы дисков старших разрядов). Вставки выступают щ над цилиндрической поверхностью обода диска в радиальном направлении на величину, равную или несколько превышающую толщину исходной ферромагнитной ленты вставок, и в совокупности образуют на ободе диска зубчатый венец, смещенный вдоль образующей цилиндрической поверхности в сторону одного из торцов диска, так как пазы в дисках выполнены неполными по его ширине (не сквозными)

Наличие выступающих за цилиндрическую поверхность частей вставок, образующих на ободе диска зубчатый венец при вращении диска вокруг своей оси, создает дополнительное сопро- З5 тивление его вращению, что, в свою очередь, дополнительно снижает чувствительность преобразователя. Наличие дисковых шкал на роторах увеличивает их инерционность, а следова- 4р тельно, понижает чувствительность устройства. Диски кодового барабана выполнены из легкого сплава, например алюминиевого, однако алюминиевые сплавы в большей степени изменяют линейные размеры при изменении температуры, чем специальные стали (сплавы с более высокой плотностью), из которых изготовлены ферромагнитные вставки, например пермаллой. Поэтому при воздействии внешних температур ных факторов в кодовых барабанах известного преобразователя возникают деформации, что отрицательно влияет на чувствительность и надежность преобразователя. 55

Головки считывания преобразователя выполнены выполнены по типу катушек с подковообразным сердечником из ферромагнитного материала и включены в мостовую схему, вследствие чего 60 изменение температуры окружающей среды резко влияет на изменение баланса моста, реагирующего на значение

"цифры" в данном разряде, что допускает нормальное функционирование пре- 5 образователя в узком интервале рабочих температур (О-4d). Кроме того, головки считывания установлены в корпуса секций преобразователя без возможности регулировки зазора между полюсами сердечников головок считывания и кодовой шкалой ротора, так как зазор между головками и ферромагнитными элементами изменяется от одного элемента к другому при вращении ротора из-за набега допусков.

Целью изобретения является повышение чувствительности и надежности преобразователя.

Это достигается тем, что в магнитный преобразователь углового положения вала в код, содержащий кодовые барабаны точного и грубого отсчета, собранные из разрядных дисков, выполненные из немагнитного материала с ферромагнитными вставками кодовые барабаны установлены в корпусах, один из которых снабжен установочным фланцем, магнитные головки считывания установленные на корпусах, с зазором относительно кодовых барабанов, редуктор, соединяющий кодовый барабан грубого отсчета с кодовым барабаном точного отсчета, введены устройство регулировки полезного сигнала и устройство регулировки сигнала помехи, ферромагнитные вставки выполнены из компаунда с ферритовым наполнителем, у которого плотность и температурный коэффициент линейного расширения р=,âåí соответственно плотности и температурному коэффициеHTó линейного расширения материала дисков, головки считывания выполнены в виде дифференциального индуктивного датчика с Н-образным сердечником и снабжены устройством регулировки полезного сигнала, которое выполнено в виде набора прокладок, пакеты которых установлены между головками считывания и корпусами кодовых барабанов, и устройством регулировки сигнала помехи, выполненным в. виде набора компенсационных ферромагнитных и немагнитных шайб, установленных по торцам головок считывания против полюсов сердечников и укрепленных на головках считывания, а также тем, что на валу внешнего разрядного диска кодового барабана точного отсчета и на корпусе кодового барабана точного отсчета выполнены отметки, а в корпусе кодового барабана грубого отсчета выполнено окно, в котором укреплен прозрачный указатель с отметкой.

На фиг. 1 изображен преобразователь углового положения вала в код, общий вид; на фиг. 2 — вид по стрелке А на фиг. 1 на диск старшего разряда кодового барабана; на фиг. 3 вид по стрелке Б на фиг. 1 на торец установочного фланца корпуса секции

765848 точного отсчета; на фиг. 4 — кинематическая схема преобразователя; на фиг. 5 — сборка ведущей шестерни редуктора с валом кодового барабана точного отсчета; на фиг. б — установка головка считывания на корпусе с набором прокладок для регулировки зазора между головкой и кодовым барабаном; на фиг. 7 — головка считывания в разрезе, общий вид; на фиг.8вид по стрелке В на фиг. 7; на фиг.9схема выполнения обмоток на ферритовом сердечнике головки считывания, направления и взаимодействия магнитных потоков в головке при совмещении полюсов сердечника с ферромагнитным элементом кодового барабана.

Предлагаемый многоотсчетный преобразователь углового положения вала в код содержит кожух 1, внутри которого имеется секция 2 точного и секция 3 грубого отсчетов и соединяющий их малогабаритный редуктор

4 (фиг. "-, 4) . Каждая из секций содержит вал 5 (6) и корпус 7 (8).

Валы являются носителем кодовых барабанов, которые набраны из отдельных разрядных дисков 9 и 10 и укреплены на валу. Валы установлены в корпусах на шарикоподшипниках 11 имеют минимальное допустимое осевое смещение, которое выбирается регулировочной шайбой 12, которая расположена под крышкой 13. Валы 5 и 6 секций точного и грубого отсчетов содержат идентичный набор разрядных дисков 10. Вал 5 кодового барабана 14 точного отсчета с одной стороны имеет выход, посредством которого преобразователь соединяется с управляющим валом объекта, а с другой стороны на нем укреплена посредством клеевого соединения 15 шестерня 16, закаленная до твердости 55-60 ед.по Роквеллу,> с помощью которой вал 5 сопрягается с редуктором 4. Крышка 17 укреплена на корпусе 7. Крышка 18 имеет кольцевую заточку, служащую для посадки корпуса 8, и образует с корпусом 7 полость редуктора 4 (фиг. 1) . Для повышения точности передачи редуктор 4 содержит люфтовыборные колеса 19. Зубчатый венец корпуса 8 находится в зацеплении с шестерней 20. Вращением шестерни

20 достигается плавная и точная компенсация технологических погрешностей относительно углового поло><ения секций 2 и 3 отсчета. Установка начального относительного положения секций 2 и 3 выполнена с помощью шестерни до совмещения риски нулевого положения вала б секции

2 грубого отсчета с индексом 21 и риски 22, нанесенной на торец выхода вала секции точного отсчета, с риской 22 на корпусе той же сек5

ЗО

d0

65 ции (см. фиг. 3). После юстировки корпус фиксирован прижимами 23 и

24. Головки считывания 25 укреплены в корпусах 7 и 8 секции 1 точного и секции 2 грубого отсчетов по схеме У-кода. Набор прокладок 26 между головками считывания 25 и корпусами 7, 8 служит для установки рабочего зазора, необходимого для исключения заедания вала при работе в условиях значительного изменения температуры окружающей среды и повышенной влажности и достаточного для получения амплитуды полезного сигнала с головки считывания 25 в пределах допустимых отклонений. Головка считывания 25 представляет собой дифференциальныи индуктивный датчик, состоящий из корпуса 27 (см. фиг.7) и укрепленного в нем Н-образного ферритового сердечника 28. Одним торцом сердечник вставлен в паз корпуса

27 и доработан заподлицо с плоскостью "Т". На другой торец сердечника

28 надета прижимная шайба 29. На

Н-образный сердечник 28 намотана, как показано на фиг. 9, первичная обмотка 30, концы которой распаяны на плату, и вторичная обмо — êà 31, концы которой распаяны на плату.

Первичная обмотка 30 располо»<ена на боковых симметричных элементах сердечника в виде четырех одинаковых секций. Секции намотаны †.аким образом, что магнитные потоки Ф< и Ф -, (см. фиг. 9), возникающие в верхней и нижней половинах сердечника

28, вычитаются в перемычке. Вторичная (выходная) обмотка 31 располо— жена на перемычке сердечника 28.

Головка считывания 25 устанавливается в корпусе 7, 8 секции 2, 3 таким образом, что нижняя часть сердечника 28 располо><ена над кодовым барабаном 14, содержащим на цилиндрической поверхности ферромагнитные элементы 32 и немагнитные элементы, с зазором порядка 0,07 мм. Для повышения чувствительности головки предусмотрена дискретная регулировка амплитуды сигнала/помехи в сторону ее уменьшения путем установки компенсационных шайб 33 из немагчитных и ферромагнитных материалов, из которых те или иные крепятся с помощью клея по торцам головок против полюсов сердечника со стороны выхода обмоток.

Преобразователь снаружи закрыт защитным кожухом 1, имеющим окно для выхо . да выводов монтажной платы. Благодаря наличию круглого установочного фланца и соосно расположенных валов 5, б корпусов 8 и редуктора 4 преобразователь крепится на объекте сухарями и имеет возможность разворачиваться на определенный угол для юстировки с элементами объекта.

Преобразователь работает следующим образом.

765848

Вио 8

1 м

Составитель А. Сидоренко

Редактор О. Стенина Техред Е.Гаврилешко Корректор Q. Ковинская

Заказ 6514/47 Тираж 682 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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