ИНДИКАТОР Российский патент 1994 года по МПК G09F11/235 

Изобретение относится к автоматике, в частности к электромагнитным устройствам отображения визуальной информации пассивного типа, и может быть использовано в матричных табло коллективного пользования при разработке и изготовлении управляемых дорожных знаков, информационных табло.

На фиг. 1 показана конструкция индикатора; на фиг. 2 - общий вид индикатора; на фиг. 3 - электрическая схема индикатора; на фиг. 4 - сердечник электромагнита; на фиг. 5 - сечение А-А на фиг. 4; на фиг. 6 - схема расчета длины средней линии части сердечника, выполненного со скосом.

Индикатор содержит корпус 1 со смотровым окном, индикаторный элемент 2, выполненный на постоянных магнитах в форме полых цилиндров 3, радиально-намагниченных и расположенных в ряд чередующимися полярностями, узел управления в виде электромагнита, сердечник 4 которого выполнен П-образной формы, а между полюсными наконечниками 5 сердечника 4, выполненными со скосами, расположены полые цилиндры 3, на основании 6 сердечника 4 расположена обмотка 7. Позицией 8 обозначены выводы обмотки 7. Корпус 1 выполнен в виде полой призмы 9 с выступом 10 по периметру. Позициями 11 и 12 обозначены верхнее и нижнее основания призмы 9.

Индикатор работает следующим образом.

При подаче управляющего сигнала (например, в виде импульса) на обмотку 7 электромагнита через выводы 8 в сердечнике 4 П-образной формы с полюсными наконечниками 5, выполненными со скосом, возникает направленное магнитное поле, которое замыкается через радиально-намагниченные полые цилиндры 3 индикаторного элемента 2, так как цилиндры являются проводниками магнитного поля. Если направление внешнего поля совпадает с направлением поля, создаваемым магнитами индикаторного элемента, то магниты (кроме крайних) не проворачиваются. После прохождения импульса крайние цилиндры за счет их поля возвращаются в исходное положение, т.е. располагаются вдоль прямой, совпадающей с направлением силовых линий магнитного поля, создаваемого самими цилиндрами (магнитами). При подаче сигнала противоположной полярности цилиндры 3 индикаторного элемента 2 практически мгновенно проворачиваются на 180^о. Крайние цилиндры поворачиваются на меньший угол, так как силовые линии магнитного поля входят в них под углом к оси симметрии цилиндра. Однако после прекращения подачи импульса расположенные между крайними цилиндрами цилиндры, намагниченные радиально, также создают магнитное поле, параллельное плоскости расположения осей цилиндров, и поэтому уже это поле доворачивает крайние цилиндры, т.е. крайние цилиндры самостоятельно корректируются.

В том случае, когда цилиндров всего два, то при подаче импульса тока оба цилиндра разворачиваются, но разноименные полюса между цилиндрами ближе, чем другие разноименные полюса этих же цилиндров, поэтому после прохождения управляющего импульса эти полюса притягиваются и образуют тем самым одноцветную индикацию.

В цепочку расположенные чередующиеся полюса радиально-намагниченных полых цилиндров создают устойчивое состояние индикаторного элемента после снятия управляющего сигнала (импульса тока) и поэтому предыдущая информация даже при наличии вибрации надежно сохраняется.

Для уменьшения габаритных размеров индикатора основание 6 сердечника 4 (см. фиг. 4 и 5) равноудалено от боковых граней сердечника на расстояние с, которое определяется диаметром D, числом N обмотов, укладываемых на основание 6, и коэффициентом заполнения К < 1 согласно выражению
c=D˙N˙K.

Диаметр радиально намагниченных полых цилиндров 2R меньше высоты Н, но больше Н/2, что позволяет фиксировать их местоположение в индикаторном элементе. Длина l полых цилиндров меньше длины а дна корпуса и выбирается из соотношения
l = (0,95 N 0,99) ˙а, а внутренняя ширина b дна корпуса определяется из неравенства
2nR ≥b > (2n - 1) R, тем самым конструктивно обеспечивается полное заполнение индикаторного элемента радиально-намагниченными полыми цилиндрами, а изготовление полых цилиндров из магнитного порошка, перемешанного с полистиролом, обеспечивает минимальные массогабаритные показатели, что уменьшает потребление электрической энергии при работе.

Угол наклона α полюсных наконечников 5 (см. фиг. 6) сердечника 4 не больше 45^о, а длина m его средней линии определяется выражением
m < -R-x , где x = или m < , чем достигается уменьшение воздушного зазора между крайними цилиндрами индикаторного элемента и полюсами, а также увеличивается число цилиндров, заполняющих смотровое окно корпуса.

Известно явление старения магнита, однако цилиндры индикаторного элемента все время подмагничиваются внешним источником управляемого электромагнитного поля. При транспортировке или долгом хранении остаточная намагниченность цилиндров может снизиться, однако работоспособность индикатора можно восстановить без разбора индикаторного элемента путем приложения к боковым граням корпуса внешнего постоянного магнитного поля. Индикатор может индицировать два цвета.

Скосы полюсных наконечников 5 сердечника технологичнее выполнить после намотки на основание обмотки и последующей заливки полистиролом.

Индикатор позволяет увеличить надежность и устойчивость запоминания предыдущей индикации после снятия управляющего сигнала благодаря радиальной намагниченности самих магнитов, обеспечивается быстродействие смены знака за счет уменьшения времени разворота полых цилиндров из-за уменьшения их радиуса, уменьшается инерционность индикатора путем уменьшения массогабаритных показателей полых цилиндров, а также уменьшается потребление электрической энергии за счет импульсного управления и уменьшения воздушного зазора между полюсными наконечниками и крайними цилиндрами индикаторного элемента.

Индикатор предназначен для индикации двухцветной визуальной информации. Индикатор содержит корпус 1 со смотровым окном, индикаторный элемент 2 на постоянных магнитах, выполненных в форме полых цилиндров 3, радиально-намагниченных и расположенных в ряд чередующимися полярностями, узел управления в виде электромагнита, сердечник 4 которого выполнен П-образной формы, полюсные наконечники сердечника 4 выполнены со скосом, на основании сердечника 4 расположена обмотка 7. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. ИНДИКАТОР, содержащий корпус со смотровым окном, в котором установлены индикаторный элемент, выполненный на постоянных магнитах, и узел управления в виде электромагнита, сердечник которого выполнен П-образной формы, между полюсными наконечниками которого расположены постоянные магниты, отличающийся тем, что постоянные магниты выполнены в форме радиально намагниченных полых цилиндров, расположенных в ряд чередующимися полярностями, полюсные наконечники сердечника электромагнита выполнены со скосом, а на основании сердечника расположена его обмотка. 2. Индикатор по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде полой призмы из оптически прозрачного полистирола. 3. Индикатор по п.1, отличающийся тем, что радиально намагниченные полые цилиндры выполнены из магнитного порошка, перемешанного с полистиролом.