П’єзомагнітний тахометр

П'єзомагнітний тахометр, який містить ротор із закріпленим на ньому постійним магнітом, статор з пластиною з магнітопровідного матеріалу, оберне ною до магніту ротора, п'єзоелемент з двома електродами, підключеними до підсилювача електричних коливань і лічильника імпульсів, який відрізняється тим, що пластина закріплена по твірній, тахометр обладнаний додатковим п'єзоелементом, причому п'єзоелементи поляризовані по товщині, мають однакову висоту і товщину та різну ширину і прикріплені з двох сторін пластини різнополярними електродами, які з'єднані між собою і підключені до загального проводу схеми, а інші два електроди з'єднані між собою і підключені до сигнального проводу схеми. 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 вібраційна завада. Відомий тахометр, який містить ротор із закріпленим на ньому постійним маттом, статор із закріпленим на ньому п'єзоелементом з двома електродами, підключеними до підсилювача електричних коливань і лічильника імпульсів, причому на п'єзоелементі закріплена пластина і магнітопровідного матеріалу, обернена до магніту [див. авт.св. СРСР №461370, опубл. 25.02.75. Бюл.№7]. Недоліком цього тахометра є вібраційна завада. Вказаний тахометр найбільш близький по технічній сутності до того, який заявляється, і вибраний в 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 ньому постійним магнітом, статор з пластиною з магнітопровідного матеріалу, оберненою до магніту ротора, п'єзоелемент з двома електродами, підключеними до підсилювача електричних коливань і лічильника імпульсів. П'єзомагнітний тахометр, що заявляється, відрізняється тим, що пластина закріплена по твірній, тахометр обладнаний додатковим п'єзоелементом, причому п'єзоелементи поляризовані по товщині, мають однакову висоту і товщину та різну ширину і прикріплені з двох сторін пластини різнополярними електродами, які з'єднані між собою і підключені до загального проводу схеми, а інші два електроди з'єднані між собою і підключені до сигнального проводу схеми. 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'єзоелементів датчика у розрізі. П'єзомагнітний тахометр містить ротор 1 із закріпленим на ньому постійним магнітом 2, статор (22)20.12.2004 (24)15.08.2005 ео ю CD 8504 (на Фіг. не показаний) із закріпленою на ньому пластиною з магнітопровідного матеріалу 3, закріплену по твірній, до якої прикріплені поляризовані по товщині п'єзоелементи 4 і 5 з електродами 6 і 7 та 8 і 9 відповідно. Різнополярні електроди 6 і 8 з'єднані з пластиною 3 і загальним проводом схеми, електроди 7 і 9 з'єднані між собою і підключені до підсилювача електричних коливань 10 і лічильника імпульсів 11. 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'єзоелементам 4 та 5 і, через прямий п'єзоефект, приводить до появи напруги на електродах 6-9. Під дією вібраційної завади FBi6 п'єзоелемент зазнає поперечні коливання [див. Кудряшов Э. А., Матер В. Е., Рафиков Ш. М. Поперечные пьезоэлементы для датчиков силы и давления / «Приборы и системы управления». -1989. - №9. - С. 9-10]. Для поперечних п'єзоелементів чутливість визначається формулою: а .О) а д е 1 1 - п'єзомодуль, п -висота, а -товщина п'єзоелемента. Так як п'єзоелементи 4 і 5 мають однакову висоту та товщину, то під дією вібраційної завади FBi6 на електродах 6, 7 та 8, 9 будуть сигнали рівного рівня, а при з'єднані між собою електродів 6, 8 та 7, 9 результуючий сигнал буде рівний 0. Під дією корисного сигналу FCMr п'єзоелемент зазнає повздовжні коливання, для яких рівень вихідної напруги залежить від ємності п'єзоелементів [див. Шарапов В. М. и др. Пьезоэлектрические преобразователи. - Черкассы: ЧГТУ, 2004, с.100]: = U, вих = 31 Q _ d31F • (2) де - п'єзомодуль, Q - заряд, F - сила, ^ ємність. Так як п'єзоелементи 4 і 5 мають різну ширину, а отже, і різну ємність, то, під дією корисного сигналу Fern-, на електродах 6, 7 та 8, 9 будуть сигнали різного рівня, а при з'єднані між собою електродів 6, 8 та 7, 9 результуючий сигнал буде відмінний від нуля. 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 використовувалися два п'єзоелемента у вигляді пластин з п'єзокераміки ЦТС-19 (один висотою 30мм, шириною ЗО та товщиною 2мм, другий - висотою 30мм, шириною 20 та товщиною 2мм), постійний магніт діаметром ЗО і товщиною З мм із самарій-кобальту і магнітна пластина діаметром 36мм і товщиною 0,2мм із магніто-м'якого сплаву 50НП. П'єзоелемента були прикріплені з двох сторін пластини різнополярними електродами, які були з'єднані між собою і підключені до загального проводу схеми, а інші два електроди з'єднані між собою і підключені до сигнального проводу схеми. Відстань між магнітом ротора і пластиною статора була рівною 4мм. В якості двигуна використовувався ДПМ-20НЗ-01 з частотою обертання 9000об/хв. Рівень корисного сигналу по схемі, що заявляється, був рівний 95мВ, вібраційного - 5 мВ. 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. 8504 6 7 Фіг. 1 Фіг. 2 Комп'ютерна верстка Д Дорошенко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освгти 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 - 4 2 , 01601