G - Physics – 01 – B
Patent
G - Physics
01
B
G01B 7/30 (2006.01)
Patent
CA 2476464
A contactless rotary shaft (2) position sensor provides for precision computation of shaft angle for a wide range of input shaft rotational angles. The sensor includes two annular two-pole magnets (3, 5) which are connected by a precision, motion-transmitting gear train (17, 18, 19, 20). An optional second gear train between one of the magnets and the input shaft can provide additional angular rotation scaling to accurately measure either fractional or a large number of multiple turns of the input shaft. The gear ratios are selected such that one of the magnets (3, 5) does not rotate more than one revolution. Pairs of ratiometric Hall-effect or magnetoresistive sensors (6) provide differential voltage signals which are used for sensing angular position of each magnet (3, 5) over a full 360 degrees of rotation. The single- turn magnet provides an absolute, coarse indication of input shaft rotation with a typical accuracy of 2%. The gear ratio between the magnets produces several turns of the second magnet for each turn of the single-turn magnet. Since the gear ratio between the magnets is fixed, the angle sensed for the multi-turn magnet can be predicted from the position of the single-turn magnet. This is compared to the multi-turn magnet's actual sensed rotation. The result is an improvement in accuracy directly proportional to the gear ratio between the magnets. Computation of the individual magnet rotation angles and the input shaft angle is performed using a microprocessor and appropriate signal conditioning circuits. Utilizing two magnets, input shaft rotation can be accurately measured to within 0.1 % of maximum range.
L'invention concerne un détecteur de position, sans contact, d'un arbre en rotation (2), capable de calculer avec précision un angle de rotation pour une série d'angles de rotation d'un arbre d'entrée. Le détecteur comprend deux aimants bipolaires annulaires (3, 5) associés entre eux par un train d'engrenages de transmission de mouvement avec précision (17, 18, 19, 20). On peut prévoir un second train d'engrenages entre l'un des aimants et l'arbre d'entrée fournissant une échelle de rotation angulaire supplémentaire, en vue de mesurer avec précision, soit une fraction, soit un grand nombre de tours de l'arbre d'entrée. Les rapports de démultiplication sont sélectionnés de façon que l'un des aimants (3, 5) n'effectue pas plus d'un tour de révolution. Des paires de détecteurs (6) logométriques à effet Hall ou magnétorésistifs fournissent des signaux de tension différentiels qui sont utilisés pour détecter la position angulaire de chaque aimant (3, 5) sur 360 degrés de rotation. L'aimant à un seul tour fournit une indication grossière absolue de la rotation de l'arbre d'entrée avec une précision caractéristique de 2 %. Le rapport de démultiplication entre les aimants génère plusieurs tours du second aimant pour chaque tour de l'aimant à un seul tour. Du fait que le rapport de démultiplication entre les aimants est fixe, l'angle détecté pour l'aimant multi-tours peut être prédit à partir de la position de l'aimant à un seul tour. Ceci est comparé à la rotation détectée réelle des aimants multi-tours. Il en résulte une amélioration de la précision directement proportionnelle au rapport de démultiplication entre les aimants. Le calcul des angles de rotation de l'aimant individuel et de l'angle de l'arbre d'entrée est effectué au moyen d'un microprocesseur et de circuits appropriés de conditionnement de signaux. En utilisant deux aimants, la rotation de l'arbre d'entrée peut être mesurée avec une précision maximale de 0,1 %.
Burandt Wesley
Frederick Gary L.
Seger Eric
Steuer Andrew
Bvr Aero Precision Corporation
Bvr Technologies Company
Ridout & Maybee Llp
LandOfFree
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