[go: up one dir, main page]

SU978048A1 - Shaft rotation angle and speed pickup - Google Patents

Shaft rotation angle and speed pickup Download PDF

Info

Publication number
SU978048A1
SU978048A1 SU813251523A SU3251523A SU978048A1 SU 978048 A1 SU978048 A1 SU 978048A1 SU 813251523 A SU813251523 A SU 813251523A SU 3251523 A SU3251523 A SU 3251523A SU 978048 A1 SU978048 A1 SU 978048A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
rotor
sensor
nozzle
shaft
stator
Prior art date
Application number
SU813251523A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Наумович Маркман
Николай Федорович Ворожейкин
Original Assignee
Предприятие П/Я А-1877
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я А-1877 filed Critical Предприятие П/Я А-1877
Priority to SU813251523A priority Critical patent/SU978048A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU978048A1 publication Critical patent/SU978048A1/en

Links

Landscapes

  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

(54) ДАТЧИК СКОРОСТИ И УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА(54) SPEED AND ROTATION ANGLE OF SHAFT

1one

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано в устройствах бесконтактной синхронизации различных процессов с угловым положением вращающегос  элемента, дл  контрол  и регулировани  различных устройств, в которых необходимо точно и стабильно обнаруживать одно или несколько положений движущегос  элемента, или в ;устройствах дл  измерени  угловойThe invention relates to a measuring technique and can be used in contactless synchronization devices of various processes with the angular position of a rotating element, for monitoring and controlling various devices in which one or several positions of a moving element must be accurately and stably detected, or in devices for measuring angular

скорости вращени  вала.shaft rotation speed.

Известен датчик скорости вращени  вала, содержащий ротор, статор, выполненный в виде цилиндрического магнитопровода с центральным стержнем из посто нного магнита, с цилиндрической катушкой и с торцовыми зубь ми. С помощью датчика возможно измерение угла поворота вала 1.A known shaft speed sensor comprising a rotor, a stator, made in the form of a cylindrical magnetic core with a central rod of a permanent magnet, with a cylindrical coil and with end teeth. Using the sensor it is possible to measure the angle of rotation of the shaft 1.

Основными недостатками такого датчика  вл ютс  ограниченна  область применени  из-за невозможности измерени  скорости вала при установке датчика на его боковой поверхности в случае трудного доступа к торцу вала, а также невысока  разрешающа  способность измерени  угла поворота ваша.The main disadvantages of such a sensor are limited scope due to the inability to measure the shaft speed when the sensor is installed on its side surface in case of difficult access to the shaft end, and the resolution of the angle of rotation is not high.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  датчик скорости и угла поворота вала , содержащий зубчатый ротор, статор , имеющий г агнитопровод с обмоткой и насадком на рабочем торце C2J.The closest to the proposed technical entity is a speed sensor and a shaft angle of rotation, comprising a gear rotor, a stator having a coupling cable with a winding and a nozzle at the working end C2J.

Основным недостатком известного датчика  вл етс  невысока  разрешающа  способность измерени  угла пово10 рота вала вследствие того, что при работе датчика с очень малым зазором между ротором и статором, соизмеримым с биени ми ротора, полезна  ЭДС,наводима  в обмотке датчи15 ка при взаимодействии зубьев рото-гра и насёщка статора, искажаетс  из-за изменени  зазора между ротором и статором в результате биений вала и неточности изготовлени  ро20 тора, что снижает разрешающую способность датчика.The main disadvantage of the known sensor is the low resolution of measuring the angle of rotation of the shaft due to the fact that when the sensor is operated with a very small gap between the rotor and stator, commensurate with the rotor beats, the EMF is useful, induced in the sensor winding when the roto-teeth interact and the stator plate is distorted due to a change in the gap between the rotor and the stator as a result of the shaft beat and inaccuracy of the rotor manufacture, which reduces the resolution of the sensor.

Увеличение зазора между ротором и статором до размеров, превышающих как минимум на пор док биени  ро25 тора, снижает искажени  в полезной ЭДС, но значительно уменьшает-амплитуду полезной ЭДС.Increasing the gap between the rotor and the stator to sizes that are at least as large as the order of the driver, reduces the distortion in the useful emf, but significantly reduces the amplitude of the useful emf.

Кроме того, магнитный поток, создаваемый посто нным магнитом, к In addition, the magnetic flux created by a permanent magnet, to

30 рабочему зазору подводитс  не полностью: часть его замыкаетс  по иным пут м, в том числе по воздуху, в св зи с чем плотность магнитного потока в магнитопроводе снижаетс . Резкое уменьшение площади .поперечного сечени  при переходе от цилинд рического рабочего торца магнитопро вода к пр моугольному насадку приводит к возрастанию потоков рассеивани  и, следовательно, уменьшению полезного магнитного потока в воздушном зазоре между статором и ротором , что уменьшает амплитуду полезного сигнала. Цель изобретени  - повышение разрешающей способности измерени  угла поворота и величины .выходного сигнала . Поставленна  цель достигаетс  тем что в предлагаемом датчике скорости и угла поворота вала, содержащем зубчатый ротор, статор, имеющий магнитопровод с обмоткой и с насадком н рабочем торце, магнитопровод выполнен коническим, сужающимс  в направлении насадка насадок выполнен с сохранением посто нной площади поперечного сечени  и с измен ющейс  формой текущего поперечного сечени  от круглой, соответствующей рабочему торцу магнитопровода, до пр моугольной , ширина которой равна ширине зуба ротора, при этом площадь поперечного сечени  насадка SH выбираетс  из соотношени  SH / ST f т пло щадь поперечного сечени  рабочего торца магнитопровода, а число витков обмотки выполнено увеличивающимс  в направлении насадка. На фиг. 1 показан датчик скорост и угла поворота вала, общий вид ; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1 ; на фиг.З --сечение Б-Б на фиг.1. Датчик скорости и угла поворота вала содержит изготовленный из ферромагнитного материала и насаженный на контролируемый вал ротор 1 с выступами 2 и статор,  вл ющийс  собс венно чувствительным элементом датчика , закрепленный на каком-либо не подвижном кронштейне (не показан). Статор имеет коаксиально расположенные кольцеобразный магнит 3 (например , из сплава редкоземельного ма териала 5(Со , пол ризированный в осевом направлении, магнитопровод 4 с насадком 5. При этом магнитопро вод 4 выполнен коническим, сужающим -с  в направлении насадка 5. Насадок 5с боковой поверхностью 6 выполнен с сохранением посто нной площади по перечного сечени  и с измен ющейс  формой текущего полезного сечени  о круглой, соответствующей рабочему торцу магнитопровода до пр моугольной 7, ширина которой примерно равна ширине зуба 2 ротора 1, а длина меньше длины выступов 2 рЪтора 1 примерно на 10-20%. На магнитопроводе 4 размещена обмотка 8, число витков которой выполнено увеличивающимс  в направлении насадка 5. Статор помещен в корпус 9, выполненньт - из немагнитного материала с высоким удельным электрическим сопротивлением (например, из стали, имеющей структуру немагнитного аустенита ). На корпусе 9 статора имеетс  паз 10 дл  соответствующей ориентации насадка 5 по зубь м ротора 1 рри установке датчика. Датчик работает следующим образом. Магнитный поток, создаваемый посто нным магнитом 3,проходит,по цепи: магнитопровод 4 - насадок 5 - воздушный зазор между насадком 5 и ротором 1 - ротор 1. Магнитное сопротивление этой цепи зависит от величины воздушного зазора между насадком 5 и ротором 1, котора  измен етс  в зависимости от того, находитс  ли напротив торца 7 насадка 5 выступ 2 ротора 1 или впадина .. При вращении контролируемого вала и насаженного на него зубчатого ротора 1 периодические изменени  воздушного зазора между ротором 1 и насадком 5 статора и св занные с этим изменени  полного магнитного сопротивлени  вызывают пропорциональные изменени  магнитного потока, который в обмотке 2 датчика наводит ЭДС, частота которой зависит от скорости вращени  вала и параметров зубчатого ротора где f - частота ЭДС в обмотке датчика Гц ; 2 - число выступов на роторе датчика ; п - частота врадени  ротора, об/мин. Из этой зивисимости с помощью вторичного преобразовател  определ етс  частота вращени  вала faof п 2 Угол поворота контролируемого вала определ етс  числом импульсов, -отсчитанным от опорного сигнала (начала отсчета), где N - число импульсов датчика, ОТСЧИТ1ННЫ.Х от опорного сигнала (от начала отсчета) число выступов на роторе датчика ; угол поворота вала от опорного положени , рад.30, the working gap is not fully supplied: a part of it is closed in other ways, including by air, and therefore the magnetic flux density in the magnetic core is reduced. A sharp decrease in the cross-sectional area when moving from the cylindrical working end of the magnetic conductor to the rectangular nozzle leads to an increase in the scattering fluxes and, consequently, a decrease in the useful magnetic flux in the air gap between the stator and the rotor, which reduces the amplitude of the useful signal. The purpose of the invention is to increase the resolution of measuring the angle of rotation and the size of the output signal. The goal is achieved by the fact that in the proposed speed sensor and shaft angle of rotation, comprising a gear rotor, a stator having a magnetic circuit with a winding and a nozzle on the working end, the magnetic circuit is conical, tapering in the direction of the nozzle, the nozzles are made with a constant cross-sectional area and with the variable shape of the current cross section from the round one, corresponding to the working end of the magnetic circuit, to the rectangular one, whose width is equal to the width of the rotor tooth, while the cross sectional area SH is selected from the ratio SH / ST f to the cross-sectional area of the working end of the magnetic circuit, and the number of turns of the winding is made increasing in the direction of the nozzle. FIG. 1 shows the speed sensor and the angle of rotation of the shaft, a general view; in fig. 2 is a section A-A in FIG. one ; on fig.Z --section bb in figure 1. The speed sensor and the angle of rotation of the shaft contains rotor 1 made of ferromagnetic material and mounted on the controlled shaft with protrusions 2 and a stator, which is the sensor element itself, mounted on some non-movable bracket (not shown). The stator has a coaxially arranged ring-shaped magnet 3 (for example, from an alloy of rare-earth material 5 (Co, polarized in the axial direction, magnetic conductor 4 with nozzle 5. At the same time, magnetic conductor 4 is made conical, narrowing in the direction of nozzle 5. Nozzle 5c side surface 6 is made with preservation of a constant cross-sectional area and with a changing shape of the current useful section of a circular, corresponding to the working end of the magnetic circuit to rectangular 7, whose width is approximately equal to the width of the tooth 2 1 and the length is less than the length of the projections 2 of the Pj 1 of 10-20%. On the magnetic core 4 there is a winding 8, the number of turns of which is made increasing in the direction of the nozzle 5. The stator is placed in the housing 9, made of non-magnetic material with high specific electric resistance (for example, from steel having a non-magnetic austenite structure). The stator housing 9 has a groove 10 for a corresponding orientation of the nozzle 5 along the teeth of the rotor 1 when mounting the sensor. The sensor works as follows. The magnetic flux created by the permanent magnet 3 passes through the circuit: magnetic circuit 4 - nozzles 5 - air gap between nozzle 5 and rotor 1 - rotor 1. The magnetic resistance of this circuit depends on the size of the air gap between nozzle 5 and rotor 1, which changes Depending on whether the nozzle 5 is opposite the end 7 of the nozzle 5, the protrusion 2 of the rotor 1 or trough. When the controlled shaft rotates and the toothed rotor 1 mounted on it, periodic changes in the air gap between the rotor 1 and the stator nozzle 5 and the associated changes total magnetic resistance cause proportional changes of magnetic flux in the coil which induces the EMF sensor 2, the frequency of which depends on the speed of rotation of the shaft and the rotor gear parameters where f - frequency emf in the sensor winding Hz; 2 - the number of protrusions on the sensor rotor; n is the frequency of the rotor, rpm. From this dependence, the rotation frequency of the shaft is determined using a secondary transducer. P 2 The rotation angle of the monitored shaft is determined by the number of pulses calculated from the reference signal (start), where N is the number of sensor pulses CLEARED from the reference signal (from the beginning reference) the number of projections on the rotor of the sensor; angle of rotation of the shaft from the reference position, rad.

Выполнение насадка с профилированньами боковыми поверхност ми при сохранении посто нной площади поперечного сечени  и выполнение магнитопровода коническим, сужающимс  в направлении насадка при соблюдении услови , что-текуща  площадь поперечного сечени  насадка по крайней мере не должна быть меньше площади поперечного сечени  рабочего торца магнитопровода, и выполнение обмотки с числом витков, увеличивающимс  в направлении насадка,позвол ют повысить разрешающую способность и величину выходного сигнала примерно в 2-4 раза по сравнени ) с серийно Eыпycкae wми датчиками модели 1ППТ-2 ( ТУ 25-04-3363-78 К .Performing a nozzle with profiled side surfaces while maintaining a constant cross-sectional area and making the magnetic conductor conical, tapering in the nozzle direction, provided that the current cross-sectional area of the nozzle is at least not less than the cross-sectional area of the working end of the magnetic circuit, and windings with a number of turns increasing in the direction of the nozzle allow to increase the resolution and the magnitude of the output signal by about 2-4 times results) with serially equipped with sensors of model 1PPT-2 (TU 25-04-3363-78 К.

Проведены сравнительные испытани  за вленного и серийного датчиков.Comparative tests of the claimed and serial sensors are carried out.

В результате испытаний вы влено следующее. При частоте вращени  вала п 2000 об/мин величина выходно Го сигнала предлагаемого датчика сос1тавл ет 15 В, серийного датчика - 5 Дл  получени  выходного сигнала от датчика не менее 4 В при зазоре между насадком статора и выступами ротора 0,5 мм необходима  ширина вы ступов ротора может быть доведена у предлагаемого датчика до 1 мм,усерийного - не менее 3 мм.As a result of the tests, the following was revealed. With a shaft rotation frequency of 2000 rpm, the output signal Go value of the proposed sensor is 15 V, the serial sensor is 5 To obtain an output signal from the sensor of at least 4 V with a clearance between the stator nozzle and the rotor protrusions 0.5 mm the rotor can be brought to the proposed sensor up to 1 mm, serial - at least 3 mm.

Таким образом, разрешающа  способность у предлагаемого датчика в 3 раза лучше («3:lj.Thus, the resolution of the proposed sensor is 3 times better ("3: lj.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР 0 527661, кл.С;01 Р 3/44, 1975.1. Authors certificate of USSR 0 527661, cl. С; 01 Р 3/44, 1975. 2.Патент СССР № 566535, кл.С,01 Р 3/42, 1974 (прототип).2. Patent of the USSR No. 566535, cl. S, 01 P 3/42, 1974 (prototype).
SU813251523A 1981-02-20 1981-02-20 Shaft rotation angle and speed pickup SU978048A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813251523A SU978048A1 (en) 1981-02-20 1981-02-20 Shaft rotation angle and speed pickup

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813251523A SU978048A1 (en) 1981-02-20 1981-02-20 Shaft rotation angle and speed pickup

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU978048A1 true SU978048A1 (en) 1982-11-30

Family

ID=20944309

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813251523A SU978048A1 (en) 1981-02-20 1981-02-20 Shaft rotation angle and speed pickup

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU978048A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7157901B1 (en) 2000-02-08 2007-01-02 Robert Bosch Gmbh Inductive sensor (speed sensor) with a conical coil base body

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7157901B1 (en) 2000-02-08 2007-01-02 Robert Bosch Gmbh Inductive sensor (speed sensor) with a conical coil base body

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3205080C2 (en) Measuring device for engine speed detection
US4548074A (en) Wind speed and direction indicator
SU978048A1 (en) Shaft rotation angle and speed pickup
EP0396496B1 (en) Aircraft engine propulsor blade pitch sensing
US4689532A (en) Ferritic sensor, self-controlled synchronous motor
SU678430A1 (en) Pulsed speed and acceleration sensor
SU847452A1 (en) Thyratron electric motor
SU1144052A1 (en) Rotation speed pickup
RU1770912C (en) Shaft rotational speed transducer
SU581432A1 (en) Speed sensor using barkhoisen effect
SU904131A1 (en) Magnetoelectric torque electric micromotor
RU2121692C1 (en) Transmitter of parameters of rotation
JPS625660Y2 (en)
SU966596A1 (en) Device for measuring linear speed
SU739443A1 (en) Electromagnetic pick-up
SU577413A1 (en) Device for measuring parameters of rotating shaft
SU1111230A1 (en) D.c.motor combined with rotational speed transducer
SU714286A1 (en) Angular acceleration sensor
SU1105818A1 (en) Angular speed converter
SU885887A1 (en) Rotation speed pickup
RU2000574C1 (en) Rotation parameter sensor
SU697930A1 (en) Linear speed sensor
SU974103A1 (en) Device for measuring current conducting layer thickness
SU785765A1 (en) Angular displacement sensor
KR200245261Y1 (en) Inductive Vehicle Speed Sensor