П’єзомагнітний тахометр

П'єзомагнітний тахометр, який містить ротор із закріпленим на ньому постійним магнітом, статор із закріпленим на ньому п'єзоелементом з двома електродами, підключеними до підсилювача електричних коливань і лічильника імпульсів, причому на п'єзоелементі закріплена пластина з магнітопровідного матеріалу, обернена до магніту ротора, який відрізняється тим, що п'єзоелемент поляризований по товщині, один з електродів розділений на дві частини, що нанесені на ділянці п'єзоелемента з різною поляризацією, причому одна з частин виконана у вигляді кільця із зовнішнім діаметром D, а інша - у вигляді диска з діаметром d, причому D=1,4d. Корисна модель належить до вимірювальної техніки і може бути використаний в промисловості і лабораторній практиці для вимірювання швидкостей обертання валів різних машин і механізмів Відомий тахометр, що містить ротор із закріпленим на ньому постійним магнітом, статор із закріпленим на ньому п'єзоелементом з двома електродами, підключеними до підсилювача електричних коливань і лічильника імпульсів, причому на п'єзоелементі закріплена пластина з постійного магніту, обернена до магніту ротора [див авт. св. СРСР №650009, G01P3/42, опубл 28.02.79. Бюл. №8]. Недоліком цього тахометра є велика вібраційна завада. Відомий тахометр, який містить ротор із закріпленим на ньому постійним магнітом, статор із закріпленим на ньому п'єзоелементом з двома електродами, підключеними до підсилювача електричних коливань і лічильника Імпульсів, причому на п'єзоелементі закріплена пластина з магнітопровідного матеріалу, обернена до магніту [дин. авт. св. СРСР №461370, опубл. 25.02.75. Бюл. №7]. Недоліком цього тахометра є велика вібраційна завада. Вказаний тахометр найбільш близький по технічній сутності до того, який заявляється, І вибраний н якості прототипу. В основу корисної моделі поставлена задача зменшити вібраційну заваду п'єзомагнітного тахометра шляхом зміни конструкції датчика. П'єзомагнітний тахометр, що заявляється, містить ротор із закріпленим на тому постійним магнітом, статор із закріпленим на ньому п'єзоелементом і двома електродами, підключеними до підсилювача електричних коливань і лічильника імпульсів, причому на п'єзоелементі закріплена пластина з магнітопровідного матеріалу, яка обернена до магніту ротора. П'єзомагнітний тахометр, що заявляється, відрізняється тим, що п'єзоелемент поляризований по товщині, один з електродів розділений на дві частини, що нанесені на області п'єзоелемента з різною поляризацією, причому одна з частин виконана у вигляді кільця із зовнішнім діаметром D, а інша у вигляді диску з діаметром D, причому D=1,4d. Технічним результатом корисної моделі є зменшення вібраційної завади Корисна модель пояснюється кресленнями, де: - на Фіг.1 - показано зображення п'єзомагнітного тахометра, що заявляється; - на Фіг.2 - показано конструкцію п'єзоелемента датчика. П'єзомагнітний тахометр містить ротор 1 із закріпленим на ньому постійним магнітом 2, статор (на Фіг. не показаний) із закріпленою на ньому пластиною з магнітопровідного матеріалу 3, закріплену по твірній, до якої прикріплений п'єзоеле CM о 00 8502 мент 4 з двома електродами (один цілий електрод 5, а інший - розділений на дві частини 6 та 7, одна з яких має вигляд кільця із зовнішнім діаметром D, а інша - у вигляді диску з діаметром d, причому D=1,4d, і нанесені на області п'єзоелемента з різною поляризацією Р), підключеними до підсилювача електричних коливань 8 і лічильника імпульсів 9. П'єзомагнітний тахометр працює таким чином. При обертанні ротора 1 постійний магніт 2 при кожному оберті ротора проходить поблизу нерухомо встановленої на деякій відстані пластини з магнітопровідного матеріалу 3. При цьому магнітні сили взаємодії притягують, пластину 3 до магніту 2. Ця взаємодія передається п'єзоелементу 4 і, через прямий п'єзоефект, приводить до появи напруги на електродах 5, 6 і 7. Під дією вібраційної завади FB,6 п'єзоелемент зазнає поперечні коливання [див. Кудряшов Э.А., Магер В.Е., Рафиков Ш.М. Поперечные пьезоэлементы для датчиков силы и давления / «Приборы и системы управления». - 1989 №9. С.9-Ю]. Так як частини електрода б та 7 мають рівну площу (це виконується при умові D=1,4d) і нанесені на області п'єзоелемента з різною поляризацією Р, то при з'єднанні частин 6 та 7 результуючий сигнал буде рівний 0. Під дією корисного сигналу FCMr п'єзоелемент зазнає згинні коливання. Відомо [див. Шарапов В.М. и др. Пьезоэлектрические преобразователи. - Черкассы: ЧГТУ, 2004, с.308], що рівень сигналу на кільцевому електроді UK, п'єзоелемента, при рівності його площі з площею дискового електроду, рівний - 0,5 від рівня сигналу на диско вому електроді І_)д п'єзоелемента. Таким чином, при з'єднанні частин електрода 6 та 7 та з урахуванням різної полярності п'єзоелемена Р під цими частинами, результуючий сигнал буде рівний UBMx=Ufl+UK=Ufl-0,5Ufl=0,5Ufl. Таким чином, при незначному зменшенні корисного сигналу відбувається значне (теоретично до нуля) зменшення вібраційної завади. Приклад конкретного застосування. Був виготовлений п'єзомагнітний тахометр, в якому використовувався п'єзоелемент діаметром ЗО і товщиною 0,3мм з п'єзокераміки ЦТС-19, постійний магніт діаметром ЗО і товщиною Змм із самарій-кобальту і магнітна пластина діаметром 36мм і товщиною 0,2мм із магніто-м'якого сплаву 50НП. Один з електродів п'єзоелемента було розділено на дві частини, рівні за площею: одну з них було виконано у вигляді кільця діаметром D=30MM, а іншу - у вигляді диску діаметром d=2iMM, причому ці частини електрода були нанесені на області п'єзоелемента з різним направленням поляризації (див. Фіг.2). Відстань між магнітом ротора і пластиною статора була рівною 2мм. В якості двигуна використовувався ДПМ20НЗ-01 з частотою обертання 9000об/хв Рівень корисного сигналу по схемі, що заявляється, був рівний 115мВ, вібраційного - 7мВ. Для тахометра за схемою прототипу корисний сигнал становив 225мВ, а вібраційний - 172мВ. Таким чином, виготовлення тахометра за схемою, що заявляється, дозволило при незначному зменшенні корисного сигналу досягти значного зменшення вібраційної завади. ФІг.2 Фіг. 1 Комп'ютерна верстка А. Рябко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ-42, 01601