Бесконтактный торцовый переключатель Советский патент 1986 года по МПК H01H36/00 

Изобретение относится к элементам автоматики и может быть использовано преимущественно в машиностроении, станкостроении для путевого контроля и для контроля положения обрабатываемых деталей или различных узлов и механизмов.

Цель изобретения - повышение надежности работы.

На чертеже изображена принципиальная схема бесконтактного торцового переключателя.

Бесконтактный торцовый переключатель содержит транзисторный генератор 1 электрических колебаний, управляемый датчиком положения, выполненным в открытой чашке ферритового сердечника, RC-цепь 2, времязадающую RC-цепь 3, триггер 4, выходной усилитель 5 мошности, транзистор 6, резистор 7 и стабилитрон 8.

Выход транзисторного генератора 1 электрических колебаний соединен со входом триггера 4, эмиттером транзистора 6 и обшей точкой RC-цепи 2. Стабилитрон включен между шинами питающих напряжений. Второй вывод емкости RC-цепи 2 соединен с плюсовой шиной, а резистора - с минусовой шиной питаю цего напряжения. Общая точка времязадающей RC-цепи соединена через резистор 7 с базой транзистора 6, коллектор которого соединен с плюсовой шиной питающего напряжения и вторым выводом конденсатора времязадающей RC-цепи 3, второй вывод резистора которой соединен с минусовой шиной питающего напряжения. Выход триггера 4 соединен со входом выходного усилителя 5 мощности. Транзисторный генератор 1 электрических колебаний, управляемый перемещающимся контролируемым объектом или переключающей стальной пластиной за счет изменения эквивалентного сопротивления датчика положения, выполненного из контура индуктивности 9, размещаемого в открытой чашке ферритового сердечника 10. Для вывода контура индуктивности 9 датчика положения подключены к генератору 1, а третий - ко входу триггера 4, RC-цепь 2 состоит из резистора 11 и конденсатора 12. Времязадаю- щая RC-nenb 3 состоит из резистора 13 и конденсатора 14. Через конденсатор 14 средняя точка RC-цепи 3 подсоединена к катоду стабилитрона 8, а через резистор 13 - к аноду стабилитрона 8. Генератор 1 синусоидальных колебаний и триггер 4 охвачены стабилизирующей ячейкой, состоящей из резистора 15 и стабилитро1 а 8. Усилитель 5 мощности включает транзистор 16, в коллекторную цепь которого включено сопротивление нагрузки 1 . Триггер 4 собран на транзисторах 18 и 19 с пороговым резистором 20.

Бесконтактный торцовый переключатель работает следующим образом.

При подаче напряжения питания и отсутствии в зоне дифференциала хода управляющего элемента колебательный контур генератора 1 возбуждения и генератор 1 переходит в режим автоколебаний с максимальной амгьлитудой. При этом постоянная составляющая тока высокочастотных колебаний создает на резисторе 11 падение напряжения, превышающее пороговое значение триггера 4, определяемое величиной сопротивления резистора 20, а переменная составляющая блокируется конденсатором 12. Триггер 4 переходит в одно из устойчивых состояний: транзистор 18 открыт, а транзистор 19 закрыт. Так как усилитель 5 мощности выполнен на транзисторе 16 прямой проводимости (р-п-р), а триггер 4 - на транзисторах 18 и 19 обрат}1ой проводимости (п-р-п), то транзистор 16 повторяет состояние транзистора 19, т.е. в данном состоянии будет закрыт и через нагрузку 17

ток не течет.

При введении управляющего элемента Е зону срабатывания переключателя (зону действия электрического поля, образованного на торце чашки ферритового сердечника датчиком положения) амплитуда генерации генератора 1 уменьшается вследствие изменения эквивалентного сопротивления контура индуктивности 9 датчика положения, вызванного внесением затухания в колебательный контур генератора 1. Одновременно уменьшается постоянная составляющая тока высокочастотных колебаний, и падение напряжения на резисторе 11 становится меньше порога срабатывания триггера 4, и он переходит в состояние, когда транзистор 18 закрывается, а транзистор 19

открывается. Открываясь, транзистор 19 переводит в проводящее состояние выход- }юй транзистор 16 усилителя 5 мощности, и через нагрузку 17 течет ток.

Положение управляющего элемента, при

котором выходной транзистор 16 переходит в проводящее состоя1ше, соответствует точке срабатывания перек.чючателя. При возврате управляющего э;1емента от точки срабатывания на определенное расстояние (дифференциал хода) вследствие уменьшения вносимого затухания происходит скачкообразный переход переключателя в исходное состояние, т.е. в режим автоколебаний с максимальной амплитудой. Это положение уп- равляюпдего элемента соответствует точке отключения (возврата) переключателя.

Если управляюцдий элемент находится в зоне дифференциала хода или в граничных положениях его, то имеет место неоднозначность выходного сигнала при снятии и повторной подаче питающего напряжения, воздействия импульсных помех от работающих электромагнитных аппаратов и питающихся от того же источника питания. Это может

приводит к ложным срабатываниям переключателя.

Введение дополнительного транзистора 6, подключенного ко входу триггера 4 и к средней точке времязадающей RC-цепи через резистор 7, позволяет повысить надежность работы переключателя в указанных условиях.

Пусть управляющий элемент находится в зоне дифференциала хода. Тогда при снятии, а затем повторной подаче питающего напряжения на переключатель импульс тока, длительность которого определяется временем заряда RC-цепи 3, приоткроет транзисторы 6 и 18 (на несколько миллисекунд). Конденсатор 14 RC-цепи 3 заряжается по двум параллельным цепям: плюс стабилизированного напряжения - конденсатор 14- резистор 13 - минус стабилизированного напряжения; плюс стабилизированного напряжения - конденсатор 14 - резистор 7- переход база-эмиттер транзистора 6 - пе- реход база-эмиттер транзистора 18 - резистор 20 - минус стабилизированного напряжения. Благодаря большому входному сопротивлению транзистора 6, включенного по схеме с общим коллектором, задержка в несколько миллисекунд обеспечивается при применении в RC-цепи 3 малогабаритного керамического конденсатора 14 малой емкости.

Сопротивление перехода база-эмиттер транзистора 18 с сопротивлением резистора 20 шунтируют сопротивление резистора 11 (сопротивление резистора 20 значительно меньше по величине сопротивления резистора 11), т.е. импульс тока, вызванный зарядом конденсатора 14, форсирует возбуждение колебательного контура генератора 1. При этом, постоянная составляющая тока высокочастотных колебаний генератора 1 возрастает, что в свою очередь, подтверждает включенное состояние триггера 4 (транзистор 18 открыт, транзистор 19 закрыт), Процесс протекает лавинообразно.

Таким образом, процесс устойчивого однозначного состояния триггера 4 и соответственно переключателя обеспечивается за счет форсировки генератора 1 переключателя. Это состояние подтверждается всякий раз при снятии и подаче напряжения на переключатель в любой точке дифференциала хода при удалении управляющего элемента в

точку возврата. Если управляющий элемент находится в точке срабатывания переключателя, описанная цепочка создает задержку в несколько миллисекунд, на включение нагрузки 17. При постоянно поданном напряжении на переключатель описанная цепочка на работу переключателя влияния не оказывает.

Введение дополнительного транзистора 6, подключенного ко входу триггера 4 и через резистор 7 к средней точке времязадающей RC-цепи 3 переключателя, позволяет обеспечить возможность применения малогабаритных высоконадежных керамических конденсаторов в RC-цепи 3 вместо менее надежных и громоздких электролитических конденсаторов, что обеспечивает повышение надежности работы переключателя.

По сравнению с известным устройством, в качестве которого принят серийно выпускаемый бесконтактный торцовый переключатель серии БТП (ТУ 16-526.446-78), переключатель позволяет обеспечить более высокие эксплуатационные свойства.

Формула изобретения

Бесконтактный торцовый переключатель, содержащий транзисторный генератор электрических колебаний, управляемый датчиком положения, выполненным в открытой чашке ферритового сердечника, стабилитрон, включенный между шинами питающих напряжений, при этом выход генератора соединен с входом триггера и общей точкой RC-цепи, второй вывод емкости которой соединен с плюсовой шиной, а резистора - с минусовой шиной питающего напряжения, выход триггера соединен с входом выходного усилителя мощности и времязадающую RC-цепь, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен дополнительными резистором и транзистором, включенным по схеме с общим коллектором, эмиттер которого соединен с входом триггера, коллектор - с катодом стабилитрона, а база через дополнительный резистор соединена со средней точкой времязадающей RC-цепи, причем через конденсатор средняя точка времязадающей RC-цепи соединена с катодом, а через резистор - с анодом стабилитрона.

Изобретение относится к элементам авто.матики, может быть иснользовано в ма- iUHuocTpoeiiHU, станкостроении для путевого 2 3 / 7 контроля и для контроля положения обрабатываемых деталей или различных узлов и механизмов. Целью изобретения является повышение надежности работы. Для достижения поставленной цели в устройство введен дополнительный транзистор 6, подключенный к входу триггера 4 и к времязадаю- щей RC-цепи 3 через резистор 7. На чертеже также показаны транзисторный генератор 1 электрических колебаний, управляемый датчиком положения, выполненным в открытой чашке ферритового сердечника (не показан) RC-цепь 2, усилитель 5 мощности, стабилитрон 8, нагрузка 17. По сравнению с прототипом данный переключатель обеспечивает более высокие эксплуатационные свойства. 1 ил. SP 4 (Л ьо ел ND О i