Патентно-аналитический обзор по датчикам измерения скорости, основания их классификации. Принцип действия и технические характеристики электромагнитных датчиков скорости. Использование эффекта Холла для конструирования датчика скорости автомобиля.
За последние годы в технике измерения и регулирования параметров различных процессов все более и более возрастает роль отрасли изготовления и применения датчиков. На сегодняшний день существует большое количество различных датчиков скорости, предназначенных для работы в разных условиях, с разными входными параметрами.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости вращения, в том числе измерения скорости вращения привода спидометра коробки передач автомобиля, для измерения скорости его движения, а также может быть использовано с различными информационными системами, в частности с маршрутными компьютерами. Датчик измерения скорости включает в себя корпус 1, в котором установлен ротор 2 в виде многополюсного магнитного кольца 3, закрепленного на валу 4. Датчик 5 магнитного поля входит в состав формирователя импульсов 6, укреплен в корпусе 1 неподвижно и отделен от многополюсного магнитного кольца 3 герметичной перегородкой 7. Один конец 8 вала 4 ротора 2 укреплен в корпусе 1 на упорном подшипнике 9, роль которого выполняет шарик. Функции опоры другого конца 10 вала 4 ротора 2 выполняет привод 11 спидометра коробки передач (фиг.1.Проведение патентно-аналитического обзора по теме «Объект исследования - датчики измерения скорости»Датчик - это преобразователь измеряемой (контролируемой) физической величины в величину, удобную для дальнейшего преобразования или измерения. Однако в подавляющем большинстве случаев преобразование входных физических величин в соответствующие выходные сигналы связано с преобразованием энергии, в том числе преобразованием энергии одного вида в другой. Энергетическое представление принципа работы измерительных преобразователей, базирующееся на двух фундаментальных законах - законе сохранения энергии и принципе обратимости, стало предпосылкой для создания основ общей теории измерительных преобразователей и их представления в виде пассивных четырехполюсников со сторонами разной физической природы. Для разработчиков датчиков, студентов, специалистов, изучающих работу датчиков, важна информация о физических принципах их действия или, точнее, физических закономерностях, определяющих принцип их действия. По видам входных и выходных величин измерительные преобразователи (датчики) можно разделить на 4 больших класса: • электрических величин в электрические, например, непрерывных во времени (аналоговых) в прерывистые (дискретные, цифровые);Перемещение объекта, его скорость и ускорение являются взаимосвязанными физическими величинами: скорость - это первая производная от перемещения, ускорение - его вторая производная. Поэтому скорость и ускорение объектов нельзя определять по данным, полученным при помощи детекторов перемещений, и для этого необходимо применять специальные схемы. Как правило, в низкочастотной области (в полосе частот порядка 1 Гц) довольно хорошую точность измерений обеспечивают датчики положения и перемещения объектов. В настоящее время разработана глобальная система навигации, позволяющая определять скорость и положение крупных объектов, таких как наземные и морские транспортные средства, при помощи радиосигналов от большого количества спутников, вращающихся вокруг Земли. Определение скорости и положения таких объектов вычисляется по временным задержкам между сигналами, полученными от разных спутников.Спидометр - прибор, показывающий скорость движения автомобиля В комплект спидометра входит счетный узел, показывающий расстояние, пройденное автомобилем за все время. На автомобилях, которые не оснащены бортовым компьютером, такая функция одометра удобна для расчета расхода топлива, или для того чтобы засечь расстояние, скажем, от работы до дома. Считается, что первой автомобильной компанией, которая стала устанавливать спидометры на приборную панель , была Oldsmobile. Большинство моделей автомобилей оборудовались сразу двумя спидометрами: маленьким и большим.Эффектом Холла называется появление в проводнике с током плотностью j, помещенном в магнитное поле Н, электрического поля Ех, перпендикулярного Н и j. Эффект открыт Эдвином Гербертом Холлом в 1879 в тонких пластинках золота. На середине боковых граней, перпендикулярно току, расположены электроды, между которыми измеряется ЭДС Холла Vx: Vx = Exb = RHJ/d. Так как ЭДС Холла меняет знак на обратный при изменении направления магнитного поля на обратное, то Холла эффект относится к нечетным гальваномагнитным явлениям. Простейшая теория Холла эффекта объясняет появление ЭДС Холла взаимодействием носителей тока (электронов проводимости и дырок) с магнитным полем.В работе были рассмотрены общие свойства датчиков измерения скорости и область их применения.
План
Содержание
Введение
1. Патентно-аналитический обзор
1.1 Патент №2150114
1.2 Патент №2270452
1.3 Патент №2260188
2. Техническое задание
3. Основная часть
3.1 Датчики и их классификация
3.2 Общие сведения
3.3 Спидометр
3.4 Датчик скорости в современном автомобиле
3.5 Эффект Холла
Заключение
Список используемой литературы
Введение
За последние годы в технике измерения и регулирования параметров различных процессов все более и более возрастает роль отрасли изготовления и применения датчиков. Эта отрасль, постоянно развиваясь, служит основой создания разнообразных вариантов систем автоматического регулирования.
На сегодняшний день существует большое количество различных датчиков скорости, предназначенных для работы в разных условиях, с разными входными параметрами. В основном они бывают контактными или бесконтактными. Несмотря на то, что предпочтение отдается бесконтактным датчикам, контактные устройства еще широко применяются. При всех достоинствах, контактные датчики имеют один существенный недостаток - склонность к загрязнению и, соответственно, снижение точности измерений.
Вывод
В работе были рассмотрены общие свойства датчиков измерения скорости и область их применения. Более подробно затрагиваются датчики скорости, объясняется принцип действия на примере конкретных моделей.
Сегодня индустрия полупроводниковых датчиков уже использует второе поколение активных сенсорных технологий, включающих схемы компенсации ошибок и обработки сигнала. Новейшее направление развитие новых цифровых интерфейсов для аналоговых линейных датчиков, оснащенных блоком управления, которые характеризуются как повышенной помехоустойчивостью, так и большей эффективностью коммуникации в реальном времени. Преимуществом датчиков, созданных на основе новых технологий, является их бесконтактность, но, несмотря на это, потенциометры очень не скоро сдадут свои рыночные позиции, поскольку имеют низкую цену и увеличенную надежность.
Список литературы
1. «Современные датчики. Справочник» Под ред. Дж. Фрайден,- Москва: Техносфера,2006.
2. http://www.freepatent.ru;
3. Пат. 2150114 Российская Федерация, МПК G01P3/48. Датчик измерения скорости/ Дремов М.В. , Каплунов Г.В., Россия; заявитель и патентообладатель ООО «Счетмаш» . - ; заявл. 30.06.1998; опубл. 20.04.2000.
4. Пат. 2270452 Российская Федерация, МПК G01P3/488. Бесконтактный датчик скорости автомобиля/ Захаров И.С., Яцун С.Ф., Россия; заявитель и патентообладатель «ГОУ КУРСКГТУ». - ; заявл. 26.01.2004; опубл. 20.02.2006.
5. Пат. 2260188 Российская Федерация, МПК G01P3/488. Бесконтактный датчик скорости автомобиля/ Сысоева С.С., Яцун С.Ф., Россия; заявитель и патентообладатель «ГОУ КУРСКГТУ» . - ; заявл. 26.01.2004; опубл. 10.09.2005.
