СПОСОБ МОНИТОРИНГА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ОБЪЕКТА ИЗ МАГНИТНОГО МАТЕРИАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2015 года по МПК H01H36/00 

Изобретение относится к области коммутационной техники, а именно к способам и устройствам, позволяющим определять положение объекта из магнитного материала, регистрировать его положение, определять расстояние до него. Это дает возможность использовать изобретение при создании датчиков и различных систем позиционирования объектов, применяемых в робототехнике, в охранной сигнализации, в контрольно-измерительном оборудовании, в средствах автоматизации обеспечения безопасности на транспорте, в машиностроении, металлургии, в других областях деятельности человека, где необходимо определять положение объектов, изготовленных из магнитных материалов бесконтактным способом.

Известно техническое решение для определения положения объекта из магнитного материала и регистрации его наличия путем изменения расстояния между постоянным магнитом и герконом (патент РФ на изобретение №2304820. «Выключатель концевой герконовый». МПК Н01Н 36/00, приоритет от 04.07.2005). Устройство, использующее данный способ, состоит из двух отдельных частей. Одна включает в себя постоянный магнит, закрепленный на контролируемом объекте, вторая геркон. При их сближении контакты геркона входят в магнитное поле, что переводит их в противоположное логическое состояние.

Недостатком данного технического решения является обязательное наличие двух отдельных частей, постоянного магнита, требующего установку на контролируемый объект и геркона, что значительно сокращает область применения данного способа на практике, а в отдельных условиях делает его применение невозможным.

Известно техническое решение, способ определения положения объекта из немагнитного материала и устройство для его реализации, в котором способ основан на использовании взаимодействия поля постоянного магнита с магнитоуправляемым элементом, а устройство выполнено в виде датчика для определения положения объекта из магнитного материала (патент РФ №2510888, МПК Н01Н 36/00, приоритет от 04.09.2012 г.), выбранное в качестве прототипа. Устройство, используемое в данном решении, состоит из корпуса с камерой, в которую установлен магнит, выполненный в виде тела вращения, способного вращаться вокруг своей оси, залитой в камеру жидкостью для обеспечения смазки, и демпфирования при вибрациях и магнитоуправляемого элемента, установленного в зоне магнитного поля. При появлении объекта из магнитного материала в зоне магнитного поля магнит разворачивается к нему одним из полюсов, при этом магнитоуправляемый элемент, выйдя из магнитного поля, меняет логическое состояние контактов на противоположное, регистрируя при этом появление объекта из магнитного материала в контролируемой зоне.

Недостатком известного технического решения является наличие кинематической схемы с движущимися и трущимися составляющими, что сокращает срок службы устройства, требует использование смазки. Данное техническое решение не дает возможность определять расстояние до объекта, что значительно сокращает возможность его применения.

Перед авторами ставилась задача разработать способ мониторинга перемещения объекта из магнитного материала с возможностью определять расстояние до него, создание устройства для реализации способа, выполненного в едином корпусе.

Поставленная задача решается тем, что в способе мониторинга перемещения объекта из магнитного материала, включающем использование магнита, который создает постоянное магнитное поле, хотя бы одного магнитоуправляемого контакта, взаимодействия между хотя бы одним магнитоуправляемым контактом и постоянным магнитным полем, хотя бы в одной плоскости, при этом магнит устанавливают неподвижно, взаимодействие между хотя бы одним магнитоуправляемым контактом и постоянным магнитным полем осуществляют в плоскости, расположенной параллельно оси магнита, при этом хотя бы один магнитоуправляемый контакт размещают таким образом, чтобы его чувствительная зона находилась в постоянном магнитном поле, обеспечивают доступ объекта из магнитного материала к постоянному магнитному полю магнита хотя бы в одной из плоскостей, расположенных со стороны полюсов магнита, регистрируют наличие или отсутствие постоянного магнитного поля в зоне расположения хотя бы одного магнитоуправляемого контакта в момент входа или выхода объекта из магнитного материала в магнитное поле магнита, причем магнитоуправляемые контакты размещают с удалением каждого последующего от оси магнита.

Способ реализуется с помощью устройства, включающего в себя магнит, создающий постоянное магнитное поле, хотя бы один магнитоуправляемый контакт, при этом магнит установлен неподвижно, хотя бы один магнитоуправляемый контакт расположен в постоянном магнитном поле магнита в одной из плоскостей, расположенной параллельно оси магнита, при этом к постоянному магнитному полю магнита хотя бы в одной плоскости со стороны полюсов магнита обеспечен доступ для объекта из магнитного материала.

Технический эффект заявляемого технического решения заключается в увеличении надежности при эксплуатации и расширении функциональных возможностей.

На фиг.1а, б представлена схема, поясняющая работу заявляемого способа, где 1 - магнитное поле, 2 - магнит, 3 - магнитоуправляемый контакт, 4 - объект из магнитного материала, 5 - ось магнита.

На фиг.2a, b, c представлена схема при использовании нескольких магнитоуправляемых контактов.

Принцип работы заявляемого способа мониторинга перемещения объекта из магнитного материала можно пояснить на основе устройства для его реализации.

В постоянное магнитное поле 1 неподвижно установленного магнита 2 помещен хотя бы один магнитоуправляемый контакт 3, причем хотя бы в одной плоскости. Далее обеспечивают взаимодействие между хотя бы одним магнитоуправляемым контактом 3 и постоянным магнитным полем 1 в плоскости, расположенной параллельно оси магнита 2. Магнит 2, создавая постоянное магнитное поле 1, воздействует на магнитоуправляемый элемент 3, контакты которого находятся в исходном состоянии. К постоянному магнитному полю 1 магнита 2 обеспечен доступ объекта из магнитного материала 4 хотя бы в одной из плоскостей, расположенных со стороны полюсов магнита 2.

По мере приближения объекта из магнитного материала 4 к магниту 2 изменяется сила постоянного магнитного поля 1, уменьшаясь при этом по периметру в плоскости, перпендикулярной оси магнита 5. Это приводит к тому, что магнитоуправляемый контакт 4 выходит из постоянного магнитного поля 1 магнита 2, вследствие чего меняется логическое состояние его контакта на противоположное. Это изменение позволяет регистрировать появление объекта из магнитного материала 4 в постоянном магнитном поле 1 магнита 2.

Выход объекта из магнитного материала 4 из постоянного магнитного поля 1 магнита 2 приводит к восстановлению силы постоянного магнитного поля 1, при этом контакты магнитоуправляемого контакта 4, попадая под воздействие постоянного магнитного поля 1, возвращаются в исходное логическое состояние. Это изменение позволяет регистрировать выход объекта из магнитного материала 4 из постоянного магнитного поля 1 магнита 2.

Рассмотрим вариант, когда в постоянном магнитном поле 1 неподвижно установленного магнита 2 помещены несколько, например три, магнитоуправляемых контакта 3. К постоянному магнитному полю 1 магнита 2, расположенного со стороны одного из полюсов, обеспечен доступ объекта из магнитного материала 4. Магнит 2 создает постоянное магнитное поле 1 и воздействует на все три магнитоуправляемых элемента 3, контакты которых находятся в исходном состоянии.

По мере приближения объекта из магнитного материала 4 к магниту 2 изменяется сила постоянного магнитного поля 1, уменьшаясь при этом по периметру в плоскости, перпендикулярной оси магнита 5. Это приводит к тому, что магнитоуправляемые контакты 3 по очереди выходят из постоянного магнитного поля 1 магнита 2 (Фиг.2а, b, с), вследствие чего меняется логическое состояние их контактов на противоположное. Эти изменения позволяют дискретно регистрировать приближение объекта из магнитного материала 4 к магниту 2 и рассчитать расстояние до него. Предложенный способ, в отличие от известных, позволяет не только определить появление объекта из магнитного материала в контролируемой зоне, но и контролировать расстояние до него, что в значительной степени расширяет возможности его применения.

Таким образом, при использовании для мониторинга перемещения объекта из магнитного материала неподвижные магнит и магнитоуправляемые контакты отпадает необходимость в использовании смазочных и демпфирующих жидкостей, что значительно упрощает реализацию устройства, делает его более надежным в эксплуатации. Высокая экономичность в реализации данного технического решения обеспечена простотой изготовления, полным отсутствием кинематических схем, сложных механических и электрических составляющих, требующих для реализации дорогостоящих технологий и материалов.

Заявляемое техническое решение позволяет создавать устройства в едином корпусе с меньшим весом и габаритами, со стабильными выходными характеристиками, не требующие в процессе эксплуатации дополнительных настроек, регулировок. Это дает возможность помещать их в различного рода защитные оболочки, корпуса, кожуха и герметизировать компаундами, получая изделия с повышенной степенью защиты до IP67 по ГОСТ 14254-96 и выше, вандалоустойчивые, с высокими эксплуатационными характеристиками, предназначенными для работы в жестких условиях эксплуатации:

- в условиях повышенного давления;

- при наличии вибрации;

- в сложных климатических условиях;

- в агрессивных средах;

- в условиях повышенных и пониженных температур;

- в условиях сильных абразивных и механических воздействий.

Способ мониторинга перемещения объекта из магнитного материала включает использование постоянного магнита, который устанавливают неподвижно. При этом взаимодействие между хотя бы одним магнитоуправляемым контактом и постоянным магнитным полем осуществляют в плоскости, расположенной параллельно оси магнита, а хотя бы один магнитоуправляемый контакт размещают таким образом, чтобы его чувствительная зона находилась в постоянном магнитном поле, обеспечивая доступ объекта из магнитного материала к постоянному магнитному полю хотя бы в одной из плоскостей, расположенных со стороны полюсов магнита. Технический результат - повышение надежности позиционирования положения объекта из магнитного материала и расстояния до него бесконтактным способом. 2 н. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ мониторинга перемещения объекта из магнитного материала, включающий использование магнита, который создает постоянное магнитное поле, хотя бы одного магнитоуправляемого контакта, взаимодействия между хотя бы одним магнитоуправляемым контактом и постоянным магнитным полем, хотя бы в одной плоскости, отличающийся тем, что магнит устанавливают неподвижно, взаимодействие между хотя бы одним магнитоуправляемым контактом и постоянным магнитным полем осуществляют в плоскости, расположенной параллельно оси магнита, при этом хотя бы один магнитоуправляемый контакт размещают таким образом, чтобы его чувствительная зона находилась в постоянном магнитном поле, обеспечивают доступ объекта из магнитного материала к постоянному магнитному полю постоянного магнита хотя бы в одной из плоскостей, расположенных со стороны полюсов магнита, регистрируют наличие или отсутствие постоянного магнитного поля в зоне расположения хотя бы одного магнитоуправляемого контакта в момент входа или выхода объекта из магнитного материала в постоянное магнитное поле магнита.

2. Способ мониторинга перемещения объекта из магнитного материала по п.1, отличающийся тем, что магнитоуправляемые контакты размещают с удалением каждого последующего от оси магнита.

3. Устройство для мониторинга перемещения объекта из магнитного материала, включающее в себя магнит, создающий постоянное магнитное поле, хотя бы один магнитоуправляемый контакт, отличающееся тем, что магнит установлен неподвижно, хотя бы один магнитоуправляемый контакт расположен в постоянном магнитном поле магнита в одной из плоскостей, расположенной параллельно оси магнита, при этом к постоянному магнитному полю магнита хотя бы в одной плоскости со стороны полюсов магнита обеспечен доступ для объекта из магнитного материала.