SU807401A1 - Бесконтактный торцовый переключатель - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к автоматическому управлению электрическими системами и может быть использовано преимущественно в машиностроении, станкостроении дл  путевого контрол  и дл  контрол  положени  обрабатываемых деталей или различных узлов и механизмов без непосредственного, механического контакта с ними.

Известны схемы бесконтактных путевых выключателей, содержащие транзисторный автогенератор электрических колебаний, датчик положени  с контуром индуктивности, выполненный в открытой чашке ферритового сердечника, детектор, триггер и стабилизатор напр жени  l .

Однако схемы выключателей подвержены боковому вли нию металлических масс, что ухудшает стабильность точки включени  (отключени ), , т.е. стабильность точностных характеристик зависит от наличи  металлических масс, расположенных на периферии датчика положени . Релейность выходной характеристики недостаточно, что ведет к нестабильности точностных характеристик.Величина нагрузочного сопротивлени  исполнительного аппарата ограничена. Управление двухкаскадным транзисторньил усилителем осуществл етс  переменной составл ющей напр жени  входного сигнала, что требует введени  в схему детектора и соответственно дополнительной обмотки индуктивности, размещенной в сердечнике датчика положени , что вызывает увеличение габаритов сердечника и выключател  в це0 лом.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  бесконтактный конечный выключатель, который содержит генератор электриS ческих колебаний, датчик положени  с контуром индуктивности, выполненным в открытой чашке ферритового сердечника, детектор, триггер с усилителем мощности и стабилизатор

0 напр жени , выполненный на основе стабилитрона .

Однако схема выключател  подвержена вли нию металлических масс, расположенных по периферии

5 датчика положени , что ухудшает стабильность точностных характе .ристик, а наличие детектора усложн ет схему согласовани  генератора с триггером.Кроме того, значительный недостаток известных уст0 ройств заключаетс  в нарушении однозначности выходного сигнала, когда управл ющий элемент находитс  на грани или в зоне дифференциала хода (разность по пути между точками включени  и отключени , т.е. между срывом и возникновением генерации выключател ) при включении напр жени  питани  или скачкообразном его изменении в допустимом пределе коле ний , а также при воздействии помех по цепи питани  от параллельно работающих от того же источника пихани  электромагнитных устройств. Цель изобретени  - повьаиение устойчивости работы устройства в зоне дифференциала хода, стабильибсти точностных параметров и помехозащищенности схемы. Поставленна  цель достигаетс  тем, что переключатель снабжен конденсатором и делителем напр жени , включенным между выводом контура индуктивности датчика положени  и анодом стабилитрона стабилизатора напр жени , причем положительна  обкладка конденсатора подсоединена к катоду стабилитрона стабилизатора а отрицательна  обкладка - к средне точке делител  напр жени . Кроме того с целью повышени  ста бильности точки включени  (отключени ) он снабжен конденсатором утечк причем корпус открытой чашки ферритового сердечника датчика положени  соединен с анодом стабилитрона стабилизатора напр жени  через конденсатор утечки. При этом, с целью повышени  помехозащищенности в базовую цепь : транзистора генератора электрических колебаний включен резистор. на чертеже изображена принципиальна  электросхема предлагаемого бесконтактного торцового переключател  . Бесконтактный торцовый переключатель содержит датчик положени , выполненный из контура 1 индуктивно ти, размещенного в открытой чсШке 2 ферритового сердечника, корпус кото рой через конденсатор 3 утечки соединен с анодом стабилитрона 4 пара метрического стабилизатора напр жени  Часть 5 контура индуктивности с конденсатором б образует колебательный контур, вывод которого чере последовательно соединенные стабилитрон 7, включенный в пр мом напр лении и зашунтированный конденсато ром 8, и резистор 9 подключен в це базы генератора электрических коле .. ний, выполненного на транзисторе 1 К общей точке контура 1 индуктивно ти подсоединены резистор 11, вклю .ченный в эмиттерную цепь транзисто ра 10, и втора  часть 12 контура и дуктивности, подключенна  другим выводом через конденсатор 13 к.катоду стабилитрона 4, через делитель напр жени , состо щий из резисторов. 14 и 15, к аноду стабилитрона 4, а также ко входу триггера 16, собранного на транзисторах 17 и 18 с Уюроговым резистором 19. Средн   точка делител  14, 15 напр жени  подсоединена к отрицательной обкладке конденсатора -20, положительна  обкладка которого соединена с катодом стабилитрона 4. Рабоча  точка транзистора 10 генератора электрических колебаний устанавливаетс  -резистором 21. Транзисторный генератор электрических колебаний и триггер 16 охвачены стабилизирующей  чейкой, состо щей из резистора 22 и стабилитрона 4. Выход триггера 16 согласуетс  с усилителем мощности, собранным на транзисторе 23, в коллекторную цепь которого подключаетс  сопротивление нагрузки 2,4. Бесконтактный торцовый переключатель работает следующим образом. При подаче напр жени  питани  и отсутствии в зоне дифференциала хода управл ющего элемента, в качестве которого используетс  контролируемый объект или стальна  пластинка, транзистор .10 генератора приоткрываетс  благодар  резистору 21 смещени . Импульс тока, протекающего через приоткрытый транзистор 10 и часть 12 контура индуктивности, определ емый в основном зёличиной резистора 11, возбуждаетколебательный контур 5,6. Генератор переходит в режим автоколебаний с максимгшьной амплитудой . В режиме автоколебаний по цепи генератора, состо щей из открытого транзистора 10, резистора 11, части 12 обмотки контура индуктивности и делител  14, 15 напр жени , протекает ток, посто нна  составл юща  высокочастотных колебаний которого создает на делителе 14, 15 псщение напр жени , превышающее пороговое значение переключающего элемента (триггера) 16, а переменна  составл юща  блокируетс  конденсатором 13. При этом триггер 16 переходит в одно из устойчивых состо ний; транзистор 17 открыт, а транзистор 18 закрыт. Пороговое значение триггера 16 определ етс  величиной сопротивлени  резистора 19 в Э1«1ттерной цепи транзистора 17. Так как усилитель мощности выполней на транзисторе 23 пр мой проводимости (р-п-р), а триггер 16 на транзисторах 17 и 18 обратной проводимости (п-р-п), то подключение входа усилител  мощности к выходу триггера обеспечивает хорошие услови  согласовани  схем и позвол ет в качестве нагрузки исполь зовать электромагнитные реле с широким диапазоном величин сопротивлени  обмотки. Транзистор 23 повтор ет состо ние транзистора 18, т.е. в данном состо нии закрыт, и через нагрузку 24 ток не течет. Включение последовательно с колебательным контуром 5,6 3 цепь базы транзистора 10 стабилитрона 7 в пр мом направлении, зашунтированного .конденсатором 8, способствует компенсации температурной погрешности, так как стабилитрон обладает отрицательным ТКН, что позвол ет обеспечить стабилизацию точки срабатывани  переключател . Кроме того, шунтирова ние стабилитрона 7 конденсатором 8 обеспечивает релейность срыва и возникновени  генерации, уменьшает величину дифференциала хода, а также упрощает схему согласовани  генератора с триггером 16, что также спо собствует повышению стабильности точ ностных параметров и повышению надежности устройства. При введении управл ющего элемент в зону действи  электрического пол , образованного на торце чашки 2 ферритового сердечника датчика положени контуром индуктивности в режиме авто колебаний измен етс  (уменьшаетс ) амплитуда генерации вследствие внесе ни  затухани  в колебательный контур 5,6.При определенном рассто нии управл ющего элемента от торца части 2 ферритового сердечника амплитуда гене рируемых колебаний скачком уменьшаетс  до величины,при которой триггер 16 .переходит в другое устойчивое состо ние . В этом случае вход транзистора 10 база-эмиттер с резистором 11, резистор 21 смещени  шунтируетс  стабилит роном 7 и частью 5 контура индуктивности , благодар  чему транзистор 10 призакрываетс . Таким образом, падег ние напр жени  на делителе 14, 15 резко уменьшаетс  вследствие уменьше ки  в дес тки раз тока, протекающего по цепи: плюс источника стабилизированного напр жени  - резистор 21 стабилитрон 7 - контур индуктивности 5,12 - делитель 14, 15 - минус стабилизированного напр жени , что приводит к переключению триггера 16 в другое устойчивое состо ние; транзистор 17 закрываетс , а транзисторы 18 и соответственно 23 открываютс , включа  нагрузку 24. Это положение управл ющего элемента соответствует точке срабатывани  переключател . При возврате управл ющего элемент от точки срабатывани  на определенное рассто ние, вследствие уменьшени вносимого затухани , происходит возрастание амплитуды генерируемых колебаний, а при достижении на делителе 14, 15 напр жени , равного пороговому значению тригтера 16, амплитуда колебаний скачком возрастает до величины, при которой триггер 16 переходит в исходное состо ние. Это положение управл ющего элемента со- ответствует точке отключени  (возврата ) переключател ., Разность по пути между точками возврата и срабатывани  переключател  составл ет зону дифференциала хода. Если управл ющий элемент находитс  в зоне дифференциала хода или в граничных положени х его, имеют место ложные переключени , вызванные наличием помех, скачкообразным изменением питак«цего напрпжени  в допустимых пределах (например, в предлагаемом устройстве от 20 до 30 в) и при многократном сн тии и повторной подаче питающего напр жени  , т.е. переключатели не имеют однозначности переключени  (не остаютс  только в отключенном или только во включенном состо нии). Введение конденсатора 20, отрицательна  обкладка которого соединена со средней точкой делител  14, 15 напр жени , а положительна  обкладка - с катодом стабилитрона стабилизатора напр жени , исключает указанный недостаток. Если управл ющий элемент находитс  в зоне дифференциала хода, то при сн тии, а затем повторной подаче питакщего напр жени  на переключатель импульсов тока по цепи: плюс стабилизированного напр жени  - конденсатор 20 - резистор 14 делител  14,15 напр жени  - переход база-эмиттер транзистора 17 - резистор 19 - минус стабилизированного напр жени  приоткг лвает транзистор 17 (на несколько мс).При этом делитель 14, 15 напр жени  шунтируетс  п-р переходом база-эмиттер транзистора 17 и последовательно включенным в эммитерную цепь транзистора 17 пороговым резистором 19 триггера 16, что вызывает скачкообразное возрастание амплитуды автоколебаний генератора. Релейно возросша - амплитуда автоколебаний увеличивает посто нную составл ющую тока, протекакнцего через делитель 14, 15, т.е. возросшее падение напр жени  на нем, достигшее порогового значени  триггера 16, подтверждает включенное состо ние триггера 16 (транзистор 17 открыт, транзистор 18 и соответственно транзистор 23 закрыты, нагрузка 24 обесточена). то состо ние подтверждаетс  вс кий раз при сн тии и подаче напр жени  на переключатель в любой точке диференциала хода при удалении (возрате ) управл ющего элемента в точку озврата и далее (затухание, вносимое

в контур переключател  стальной пластинкой , уменьшаетс ).

Если управл ющий элемент находитс  в точке срабатывани  переключател , описанна  цепочка создает небольшую задержку (несколько мс) на включение нагрузки 24.

При посто нно поданном напр жении на переключатель конденсатор 20 на работу схемы переключател  вли ни  не оказывает.

При нахождении управл ющего элемент-а в зоне дифференциала хода такие же прюцессы протекают также в случае скачкообразного изменени  напр жени  питани  в заданном интервале или при возникновении помех от электромагнитных аппаратов, питаю-, щихс  от того же источника питани . Помехозащищенность схемы переключател  в любом положении управл ющего элемента достигаетс  включением в базу транзистора 10 генератора электрических колебаний последовательно с колебательным контуром 5, 6 и стабилитроном 7, зашуйтированным конденсатором 8, резистора 9.

Включение между корпусом чгиики 2 ферритового сердечника и анодом стабилитрона 4 стабилизатора напр жени  конденсатора 3 утечки обеспечивает повышение стабильности точки включени  (отключени ) при подведении контролируемого объекта близко к точке включени . В таком положении , в случае наличи  феррюмагнитных масс, расположенных по периферии датчика , положени , может происходить преждевременное срабатывание пере- -. ключател  из-за наличи  зар да, образованного между контуром 1 индуктивности датчика положени  и чашкой,2 ферритового сердечника. Введение конденсатора 3 утечки снимает этот зар д с поверхности ферритовой чашки, обеспечива  тем самым стаб-ильность точки включени  (отключени ).

Использование предлагаемого устройства позволит повысить стабильность точностных параметров, исключить вли ние ферромагнитных масс, расположенных по периферии датчика положени , обеспечить однозначность выходного сигнала, когда управл ющий элемент находитс  на грани или

в зоне дифференциала хода при многократном отключении и подаче питающего напр жени  или при скачкообразном изменении его в допустимом диапазоне колебаний, повысить помехозащищенность схемы, что приводит к повышению надежности устройства в целом.

Claims (3)

1.Бесконтактный торцовый переключатель , содержащий транзисторный генератор электрических колебаний, датчик положени , контур индуктивности которого выполнен в открытой чашке ферритового сердечника,триггер с усилителем мощности и стабилизатор напр жени  рыполненный на основе стабилитрона, отличающий0 с   тем, что ,с целью повышени 

устойчивости работы в зоне дифференциала хода, он снабжен конденсатором и делителем напр жени , вк,Шченным между выводом- контура индуктивности датчика положени  и анодом

стабилитрона стабилизатора напр жени , причем положительна  обкладка конденсатора присоединена к катоду стабилитрона стабилизатора, а отрицательна 

обкладка - к средней точке делител 

напр жени .

2.Переключатель по п.1, о т л ич ающий с   тем, что, с целью повышени  стабильности точки включени  (ртклнз,чени ) , он снабжен конденсатором утечки, причем корпус открытой чашки ферритового сердечника датчика положени  соединен с анодом стабилитрона стабилизатора напр жени  через конденсатор утечки.

0

3.Переключатель по п.1, о т л ичающийс  тем, что, с целью повьшени  Помехозащищенности, он снабжен дополнительным резистором, включенным в базовую цепь транзисг тора генератора электрических колебаний .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 484641,. кл. Н 03, К 17/56, 1972.

2. Каталог фирмы Gebhavd Balluff . ФРГ, Кельн, 1975.