Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(19) BY (11) 6533
(13) U
(46) 2010.08.30
(51) МПК (2009)
G 01B 7/30
(54) БЕСКОНТАКТНЫЙ ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ ПЕДАЛИ
(21) Номер заявки: u 20091014
(22) 2009.12.02
(23) 2009.10.09
(71) Заявитель: Открытое акционерное
общество "Экран" (BY)
(72) Авторы: Терешенок Александр Ми-
хайлович; Копыток Сергей Олегович;
Морозова Наталья Станиславовна;
Роменская Елена Викторовна; Чернин
Михаил Абрамович (BY)
(73) Патентообладатель: Открытое акцио-
нерное общество "Экран" (BY)
(57)
Бесконтактный датчик положения педали с магнитом, установленным с возможно-
стью движения относительно неподвижного статора, представляющего собой программи-
руемую интегральную схему с датчиком магнитного поля в виде чувствительного
элемента, отличающийся тем, что магнит выполнен прямоугольным и не ориентирован-
ным в установочной втулке ротора, датчик магнитного поля в виде магнитно-рези-
стивного элемента установлен по центру программируемой интегральной схемы, при этом
программируемая интегральная схема снабжена схемой защиты и вторичным источником
питания, а в составе схемы защиты имеется защита от переполюсовок и помех по борто-
вой сети автотракторного средства, причем схема бесконтактного датчика положения пе-
дали выполнена с возможностью образовывать на выходе полный и половинный сигналы,
выводящиеся на блок управления агрегатом автомобильного средства, с возможностью
осуществлять при отказе одного из выходов датчика управление по сигналу со второго
выхода.
Фиг. 1
BY6533U2010.08.30

2. BY 6533 U 2010.08.30
2
(56)
1. Патент РФ 2301399, МПК G 01B 7/30, 2007.
Полезная модель относится к электронному приборостроению и может быть непо-
средственно использована в электронных системах управления автомобилем для опреде-
ления угла нажатия педали акселератора или в других автомобильных системах,
требующих получения аналогового сигнала, сигнала широтно-импульсной модуляции или
высокоразрешающего последовательно кодируемого цифрового сигнала абсолютного уг-
лового положения вращающегося объекта.
Известен бесконтактный датчик положения педали [1], который содержит ротор с
магнитом, установленным с возможностью движения относительно неподвижного стато-
ра. Статор представляет собой программируемую интегральную схему двухосевого угло-
вого энкодера с интегрированным крестообразным массивом чувствительных элементов.
Диаметрально намагниченный магнит, образующий рабочее параллельное магнитное по-
ле, установлен во втулке с пазами под отвертку. Втулка жестко установлена по результа-
там выравнивания магнита в установочной втулке ротора с выполненной в ней
ориентирующей лыской или пазом. Угол поворота установочной втулки ограничен упо-
рами в основании корпуса и выступами установочной втулки. Поверх роторного узла
установлена крышка-ограничитель.
К недостаткам данного устройства относятся невысокая надежность, чувствитель-
ность к вибрации, недостаточные интерфейсные возможности, предварительная установка
магнита в точно ориентированном положении перед программированием, получение на
выходе одного сигнала, невозможность работать от бортсети. Отсутствие в известном
бесконтактном датчике положения педали встроенной схемы защиты ограничивает его
функциональные возможности.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является созда-
ние устройства, обладающего упрощенной конструкцией и технологией, повышенным
уровнем точности, надежности измерений и чувствительности.
Поставленная задача решается следующим образом. В устройстве бесконтактного
датчика положения педали, содержащем магнит, установленный с возможностью движе-
ния относительно неподвижного статора, представляющего собой программируемую ин-
тегральную схему с датчиком магнитного поля в виде чувствительного элемента, согласно
полезной модели, магнит выполнен прямоугольным и не ориентированным в установоч-
ной втулке ротора, датчик магнитного поля в виде магнитно-резистивного элемента уста-
новлен по центру программируемой интегральной схемы, при этом программируемая
интегральная схема снабжена схемой защиты и вторичным источником питания, а в со-
ставе схемы защиты имеется защита от переполюсовок и помех по бортовой сети авто-
транспортного средства, причем схема бесконтактного датчика положения педали
выполнена с возможностью образовывать на выходе полный и половинный сигналы, вы-
водящиеся на блок управления агрегатом автомобильного средства, с возможностью
управления при отказе одного из выходов датчика работать по сигналу со второго выхода.
Сущность полезной модели поясняется фиг. 1 - функциональной схемой предлагаемо-
го устройства, фиг. 2 - главным видом бесконтактного датчика положения педали. Функ-
циональная схема (фиг. 1) состоит из датчика магнитного поля 1, магнита 2, вторичного
источника питания 3, схемы защиты, в составе которой имеется защита от переполюсовок
и помех по бортовой сети автотракторного средства 4, и двух выходов 6, 7, разделенных
делителем 5. Предлагаемое устройство содержит магнит 2 (фиг. 2), установленный с воз-
можностью движения относительно неподвижного статора, статор представляет собой
программируемую интегральную схему 15 (фиг. 2). Магнит 2 (фиг. 2) установлен во втул-
ке 10 с изолятором 13, закрепленной на роторе блока педали 8 (фиг. 2), движущемся отно-

3. BY 6533 U 2010.08.30
3
сительно неподвижного статора с датчиком магнитного поля 1 (фиг. 1) в виде магнитно-
резистивного элемента 14 (фиг. 2), в центре на программируемой интегральной схеме 15
(фиг. 2) располагаются схема защиты и вторичный источник питания 3 фиг. 1, в составе
схемы защиты имеется защита от переполюсовок и помех по бортовой сети автотрактор-
ного средства 4 фиг. 1. Колпачок 9 (фиг. 2) служит защитой втулки 10 (фиг. 2), блока пе-
дали 8 (фиг. 2), механически связанного с ножной педалью акселератора автотракторного
средства, относительное движение которой вызывает образование сигнала, пропорцио-
нального перемещению магнита 2 (фиг. 2), который заливается или вклеивается в изоля-
тор 13 фиг. 2. Параллельно лицевой поверхности программируемой интегральной схемы
15 (фиг. 2) установлен датчик магнитного поля 1 (фиг. 1) в виде магнитно-резистивного
элемента 14 (фиг. 2) со вторичным источником питания 3 (фиг. 1). В составе схемы защи-
ты имеется защита от переполюсовок и помех по бортовой сети автотракторного средства
4 (фиг. 1). Блок педали 8 (фиг. 2), закрепленный на втулке 10 (фиг. 2), устанавливается в
нулевом положении, затем программируется программируемая интегральная схема 15
(фиг. 2), после окончания сборочного процесса программируется выходной разъем (на фи-
гурах не показан), первое программирование производится на программируемой инте-
гральной схеме 15 (фиг. 2), а затем по выходам 6, 7 (фиг. 1). Поверх роторного узла
устанавливается крышка-ограничитель 16 (фиг. 2), жестко фиксируемая в корпусе 11
(фиг. 2), поверх роторного узла.
Бесконтактный датчик положения педали работает следующим образом. Нулевую
точку магнит 2 (фиг. 2) схема запоминает в любом случае. Нулевая точка по команде за-
поминает перемещение блока педали 8 (фиг. 2), относительно нулевой точки при переме-
щении блока педали 8 (фиг. 2) измеряется угол поворота датчика магнитного поля 1
(фиг. 1).
При изменении положения полюсов магнита 2 (фиг. 2) изменяются параметры датчика
магнитного поля 1 (фиг. 1) и соответственно на выходах 6, 7 (фиг. 1) меняется значение
напряжения, которое пропорционально углу поворота блока педали 8 (фиг. 2) и, соответ-
ственно, углу поворота датчика магнитного поля 1 (фиг. 1), при этом выходной сигнал на
выходе 6 (фиг. 1) в два раза больше, чем на выходе 7 (фиг. 1). Это обеспечивает делитель
5 (фиг. 1). В исходное положение блок педали 8 (фиг. 2) возвращается с помощью встро-
енной пружины 12 (фиг. 2). Сигнал выводится на жгут 17 (фиг. 2) и затем передается на
разъем и блок управления бортсети агрегатом автомобильного средства (на фигурах не
показан).
При нажатии ножной педали акселератора бесконтактный датчик положения педали
передает показания перемещения педали относительно угла поворота блока педали 8
(фиг. 2). При перемещении педали поворачивается датчик магнитного поля 1 (фиг. 1), и в
начальное положение педаль возвращает пружина 12 (фиг. 2). Для исключения поврежде-
ния схемы защиты, при неправильной подаче питания, в соответствии с ГОСТ 28751-90, в
составе схемы защиты имеется защита от переполюсовок и помех по бортовой сети авто-
тракторного средства 4 (фиг. 1).
Бесконтактный датчик положения педали производит на выходах 6, 7 (фиг. 1) полный
и половинный аналоговые сигналы, в случае повторной перепроверки сигнал может дуб-
лироваться.
Бесконтактный датчик положения педали можно сделать с цифровым сигналом в виде
кода с интерфейсом.
Предлагаемый бесконтактный датчик положения педали устойчив к вибрации, обла-
дает расширенными интерфейсными возможностями, возможностью работать от бортсе-
ти, получением двух сигналов на выходе, при сборке не требуется предварительная
установка магнита в точно ориентированном положении перед программированием.
Наличие в бесконтактном датчике положения педали встроенной схемы защиты от пере-

4. BY 6533 U 2010.08.30
4
полюсовок и помех по бортовой сети автотракторного средства расширяет его функцио-
нальные возможности.
Таким образом, данное устройство обладает упрощенной конструкцией и технологией
сборки и монтажа, более точным измерением, имеет простую и дешевую схему сборки, то
есть данное устройство применимо. Предлагаемый бесконтактный датчик положения пе-
дали уже может быть освоен промышленностью в настоящее время. Заявителем изготов-
лена опытная партия бесконтактных датчиков положения педали. Проведенные стендовые
испытания и испытания в условиях эксплуатации показали надежность бесконтактных
датчиков положения педали по сравнению с аналогичными устройствами, применяемыми
в настоящее время. Принято решение о серийном производстве указанных бесконтактных
датчиков положения педали.
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.