Бесконтактный выключатель Советский патент 1986 года по МПК H03K17/56 H01H36/00 

f Изобретение относится к контр(5 лю и автоматическому управлению и может быть использовано в электронных системах слежения за поло7кением объекта. Целью изобретения является повышение надежности устройства за счет повышения устойчивости его работы при изменениях напряжения питания и температуры путем обеспечения гисте резисной характеристики переключени и стабилизации положения точек переключения и уровней выходных токовых сигналов путем использования в качестве активного элемента автогенератора полевого транзистора и вве дения в цепь глубокой отрицательной обратной связи по току дросселя. На фиг, 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг, 2 вид характеристики переключения бес контактного переключателя. Устройство содержит автогенератор 1 магнитоэлектрических колебаний, состоящий из последовательно соединенных контурной обмотки 2 и обмотки 3 обратной связи, контурного конденсатора 4, полевого транзис тора 5, дросселя 6, ферритового сер дечника 7, Выводы 8 и 9 автогенератора 1 подключены к обкладкам конденсатора 10 фильтра и соответствен но к шине 11 источника питания и вы ходной шине 12, Автогенератор 1 выполнен по схеме индуктивной трехточ ки с использованием в качестве акти ного элемента полевого транзистора 5, исток которого через дроссель 6 .подключен к общей точке соединения обмоток 2 и 3, затвор того же транзистора подключен к общей точке соединения контурной обмотки 2 и КОНтурного конденсатора 4, а сток - к одному из выводов 8 автогенератора 1 и к шине 11 питания, Второй вывод контурного конденсатора 4 и второй вывод обмотки 3 обратной связи подключены к второму выводу 9 автогене ратора I и выходной шине 12 выключа теля. На фиг. 2 показана зависимость тока выходной шины 12 в зависимости от положения (зазора, мм) ферритового сердечника. Объект контроля находится на некотором удалении от торда сердечника 7 и в зависимости от этого расстояния вносит в колебательный кон52тур, образованный контурным конденсатором 4 и обмотками 2 и 3, эквивалентное сопротивление, наличие которого ведет к затуханию электромагнитных колебаний в контуре. Если объект контроля удален от сердечника 7, то сопротивление, вносимое в контур минимально, добротность контура высока, и возникшие колебания имеют большую амплитуду. Устройство работает следующим образом. При включении шины 1i источника питания ток протекает через канал транзистора 5, дроссель 6, обмотку 3 обратной связи в выходнукЗ шину 12 устройства. Этот ток, протекая по обмотке 3, возбуждает электромагнитные колебания в параллельном контуре, образованном обмотками 2 и 3 и конденсатором 4, Койебания в виде напряжения поступают на затвор транзистора 5 и модулируют ток, протекающий через него и соответственно через дроссель 6, который таким образом осуществляет глубокую отрицательную обратную связь по переменному току, которая повътает входное сопротивление транзистора 5 и уменьшает величину сопротивления, вносимого входной цепью полевого транзистора в колебательный контур, т,е, увеличивая его добротность. Коэффициент усиления транзистора 5 определяется величиной индуктивности дросселя 6 и не зависит от разброса значений крутизны входной характеристики полевого транзистора 5, При увеличении амплитуды колебаний транзистор 5 переходит в режим работы с прямым током затвора, В этом режиме происходит вначале резкое увеличение тока и амплитуды колебаний в контуре, а затем при больших токах затвора - уменьшение. Стационарное состояние автогенератора при наличии колебаний в контуре соответствует включенному состоянию выключателя, когда через выходную шину 12 протекает значительный ток. Амплитуда колебаний определяется величиной вносимых потерь (вносимое сопротивление) в колебательный контур со стороны объекта контроля. После выхода генератора на стационарный режим работы бесконтактный выключатель готов к работе и нахо- .

3

дится во включенном состоянии (высокий уровень выходного сигнала),

При поднесении объекта контроля к торцу, ферритового сердечника 7 в объекте наводятся вихревые токи,, при этом увеличивается вносимое в колебательный контур сопротивление, уменьшается его добротность, что уменьшает амплитуду электромагнитны колебаний.

На фиг, 2 показан вид изменения выходного сигнала при уменьшении зазора между торцом сердечника 7 и объектом контроля. Включение полевого транзистора с нулевым смещением по постоянному напряжению позволяет используя нелинейность входной характеристики полевого транзистора 5 получить гистерезисный характер изменения выходного сигнала при изменении положения объекта контроля, Таким образом, по мере приближения объекта контроля к сердечнику 7 вносимые потери достигают такой величины, что амплитуда колебаний умень шается настолько, что транзистор выходит из режима прямых токов затвора, и колебания срываются, В выключенном состоянии устройства ток через транзистор и, следовательно, выходной ток малы.

При удалении объекта от сердечника 7 снова формируются условия воз никновения автоколебаний. Однако их возникновение начинается не в точке их исчезновения при внесении объекта, а несколько дальше. Это связано с низким значением коэффициента усиления транзистора 5, который в этот момент не находится в режиме прямых токов затвора. Разница условий срыва и возникновения колебаний в контуре позволяет сформировать гистерезисньй вид характеристики переключения устройства. Дальнейшее удаление объекта от сердечника I увеличивает добротность колебательного контура. Энергии, подводимой транзистором 5 в обмотку 3, становится доста1454

точно для поддержания незатухающих Колебаний. Амплитуда незатухающих колебаний начинает лавинообразно ворастать, так как транзистор переходит в режим прямых токов затвора, и устройство включается.

Стабильность положения точек включения и отключения устройства при колебании питающего напряжение питания и температуры обеспечиваетс наличием дросселя в цепи истока полевого транзистора, что создает глубокую отрицательную обратную связь по току.

Надежность работы и однозначност определения положения объекта в зон дифференциала.хода обеспечивается также за счет гистерезисного характера переключения, что позволяет использовать устройство в условиях механических вибраций и ускорений.

Формула изобретения

Бесконтактный выключатель, содержащий параллельно включенные конденсатор фильтра и автогенератор магнитоэлектрических колебаний, выполненный по схеме индуктивной тректочки, состоящий из активного элемента, магнитной системы, содержащей ферритовый сердечник с последовательно включенными обмотками контурной и обратной связи, и контурного конденсатора, включенного между свободными вывор,амя обмоток, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введен дроссель, а активный элемент выполнен в виде полевого транзистора, исток которого через указанный дроссель подключен к точке соединения обмоток магнитной системы, затвор соединен с общим выводом контурной обмотки и контурного конденсатора, а сток является одним из выводов автогенератора магнитоэлектрических колебаний.

Фиг. 2

Изобретение относится к области контроля и автоматического управления и может быть использовано в электронных системах слежения за положением объекта. Цель изобретения повьшение надежности устройства за счет повышенияустойчивости его работы при изменениях напряжения питания и температуры путем обеспечения гистерезисной характеристики переключения и стабилизации положения точек перемещения и уровней выходнь х -токовых сигналов. Для этого в устройство введена цепь глубокой обратной связи по току дросселя, а в качестве активного элемента автогенератора использован полевой транзистор. Устройство содержит автогенератор 1 магюттоэлектрических колебаний, контурную обмотку 2, обмотку 3 обратной связи, контурньй конденсатор 4, полевой с транзистор 5, дроссель 6, ферритовый SS сердечник 7, выводы 8 и 9 автогенератора, шину 11 источника питания, шину 12 выходную, 2 ил.