ecosnos.ru |
Главная Микромагнитоэлектроника: направление технологии 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 [ 64 ] 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122
5.3.2. Магнитодиодный преобразователь типа угол-код На рис. 5.50 приведен общий вид магнитодиодного преобразователя угол-код типа ЦНУ-М, описание которого приведено в работах [9, 50] Рис. 5.50. Магнитодиодный преобразователь угол-код типа ЦПУ-М: а - конструкция датчика; б - конструкция кодирующего элемента :1 - входная ось; 2 - входная ведущая шестерня; 3, За ,4,4а - магнитопроводы; 5, 5а - кольцевые магниты; 6, 6а - считывающие узлы; 7, 7а, - ведомые шестерни; 8, 8а - ведущие шестерни; 9 - редуктор; 10- неподвижная ось; И - основание корпуса преобразователя; 12 - крышка корпуса; 13 - выступ. Преобразователь состоит из следующих основных элементов: входной оси 1 с жестко закрепленной на ней шестерней 2, передающей входной угол поворота на кодирующий элемент (КЭ) точного отсчета, ведомых 7 и 7а и ведущих 8 и 8а шестерней, а также редукторов 9, обеспечивающих дискретную с соотношением 2:20 связь между отсчетами, и считьшаюших узлов 6 с магнитодиодами. Считъшаюший узел (СУ) содержит 8 или 10 магнитодиодов, размещенных определенным образом. На рис. 5.51 приведен фрагмент электрической схемы считьшающего узла, состоящий из 4-х магнитодиодов и схемы обработки сигнала Рис. 5.51. Фрагмент принципиальной электрической схемы считывающего узла преобразователя угол-код типа ЦПУ-М. Таблица 5.7. Основные параметры датчика угла поворота RP-200 (фирма Honeywell ) Кодирующий элемент (рис. 5.51.6.) состоит из двух магнитонроводов 3 и 4, каждый из которых имеет выступ 13 между которыми образуется активная зона рабочего зазора с индукцией магнитного потока, создаваемого кольцевьпи магнитом 5 с осевой намагниченностью. Кодирующий элемент имеет минимальное число границ перехода 1-0 , т.е. всего две границы формирования магнитного поля заданной конфигурации на краях КЭ, где индукция изменяется от О до 0,3 Тл. Элементы 3...8 используются для точного отсчета, кодирующего разряд единиц десятичного числа в двоично-десятичном рефлексном коде, а элементы За...8а служат для грубого отсчета ЦПУ-М, кодирующего разряд десятков десятичного числа в том же коде. Общее число дискретных значений равно 2000 для трехотсчетного ЦПУ и 200 для двухотсчетного. Все детали преобразователя, кроме 3...5, вьшолнены из немагнитных материалов. Принцип действия преобразователя заключается в следующем. В нулевом положении (а ?= 0) все магнитодиоды считьшаюших узлов 6 и б.а будут находиться вне рабочего зазора, следовательно, на выходе узлов 6 и 6а сигналы будут равны логическокому О . При изменении входного угаа до а =18° в рабочем зазоре (где Вз> 0) будет находиться лишь один из магнитодиодов считьшающего узла 6 точного отсчета, что будет соответствовать логической 1 именно на его входе, а сигнал на остальных входах будет соответствовать логическому О . Через каждые 18° в рабочем зазоре будут появляться магнитодиоды узла 6, однако сигнал на выходах узла 6а будет соответствовать логическому О при изменении входного угла от О до 180°. При а = 180° произойдет первое переключение, т.е. поворот КЭ разряда десятков грубого отсчета и, следовательно, один из магнитодиодов узла 6а окажется в рабочем зазоре, что будет соответствовать логической 1 в разряде десятков ЦПУ-М. Поскольку отношение дискретного переключающего механизма равно 2:20 , то переключение будет происходить через каждые 180° и, следовательно, в момент а = 10 * 180° произойдет первое переключение в ряде сотен ЦПУ-М и тд. Электронные узлы преобразователя ЦПУ-М вьшолнены в виде унифицированных модулей, содержащих в зависимости от регулируемого кода по 8 или 10 магнитодиодов, а вся электронная схема состоит из двух гибридных интегральных схем, размещенных в двух стандартных корпусах. [50] В таблице 5.8 приведены основные параметры преобразователя ЦПУ-М. Таблица 5.8.0сновные параметры магнитного датчика угол-код типа ЦПУ-М
5.4.Магнитные датчики скорости вращения Датчики скорости вращения (ДСВ) представляют собой, т.н. частотные датчики. Принцип действия таких датчиков состоит в преобразовании скорости вращения (углового перемещения) в частоту изменений потока энергии (электрического тока или напряжения). Выходной сигнал ДСВ может быть представлен в виде синусоидального изменения величины (напряжения), постоянный величины, модулированной по периодическому (синусоидальному) закону, или в виде последовательности коротких импульсов. Для использования в цифровых системах контроля последний вид сигнала более предподчителен. При измерении скорости вращения с использованием магнитных датчиков наибольшее распространение получили два метода: метод счета зубьев ферромагнитньгк шестерен и метод счета полюсов многополюсньгк постоянньЕК магнитов, укрепленных соответственно на валах исследуемых объектов. 5.4.1. Датчики скорости вращения, основанные на счете зубьев ферромагнитных шестерен В данном случае датчик скорости вращения представляет собой магнитоэлектронное устройство, состоящее из преобразователя магнитного поля и смещающего магнита, размещенных в одном корпусе. В качестве ПМП, в зависимости от назначения датчика, могут использоваться практически любые из известных МЧЭ: магниторезисторы, элементы Холла, магнитодиоды и магнитотранзисторы, магнитотиристоры, магнитоуправляемые и магниточувствительные микросхемы, и др. Принцип работы таких датчиков иллюстрируется на рис. 5.52. Рис. 5.52.Датчик скорости вращения: а - схематическое устройство; б -зависимость индукции в зазоре от положения зуба; в -вид сигнала в аналоговой формк; г - вид сигнала в цифровой форме ДВ -индукция в зазоре Цифровой выход При перемещении зубчатого колеса из ферромагнитного материала в зоне действия датчика изменяется плотность магнитного потока (рис. 5.52.6.). Если вблизи МЧЭ оказьшается зуб из ферромагнитного материала, то плотность магнитного потока возрастает, и напряжение сигнала на выходе датчика будет представлять смену состояний типа зуб - воздушный зазор . Вращающаяся шестерня вызьшает появление модулированного сигнала. Частота импульсов за один оборот совпадает с числом зубьев. В зависимости от используемой элементной базы, сигнал с выхода датчиков может сниматься как в аналоговой (рис. 5.52.в), так и цифровой форме (рис. 5.52.г). В случае необходимости аналоговый сигнал легко преобразуется в цифровую форму при помощи компаратора. Основные параметры датчиков скорости вращения определяются параметрами используемых в них преобразователях магнитного поля. Датчики счета зубьев с применением монолитных магниторезисторов Наибольшее распространение получили магнитные датчики скорости вращения зубчатых колес, реализованные с применением дифференциальных монолитных магниторезисторов. Схема, поясняющая принцип работы такого датчика, приведена на рис. 5.53. Наибольшее распространение в качестве датчиков скорости вращения зубчатых колес получили монолитные магниторезисторы с встроенными постоянными магнитами. На рис. 5.54 в качестве примера приведен внешний вид дифференциального монолитного магниторезистора типа FP210L 100-2, вьшускаемого фирмой Siemens, а в таблице 5.9 приведены основные параметры датчика. |