Бесконтактный торцовой переключатель Советский патент 1988 года по МПК H01H36/00 

Изобретение относится к устройствам для контроля малых перемещений и может быть использовано преимущественно в машиностроении, станкостроении для электрических цепей управления и сигнализации в качестве бесконтактного переключателя.

Целью изобретения является повьппе ние надежности и точности работы пе- реключателя.

На чертеже представлена электричекая схема бесконтактного торцового переключателя.

Бесконтактный торцовый переключа- тель имеет полый цилиндрический корпус, в котором на плате с двухсторонним печатным монтажем размещены элементы переключателя (не показаны).

Магнитная система переключателя выполнена в открытой чашке ферритово го сердечника 1, в которой размещены соединенные последовательно контурная обмотка 2 и обмотка 3 обратной связи. Открытая чащка ферритового сердечника 1 помещена в отдельный металлическкий экран А, который соединен с отрицательной шиной питания. Общий вьтод обмоток 2 и 3 подключен через резистор 5 к эмиттеру транзис- тора генератора 6. Резистор 5 образует цепь обратной отрицательной связи по постоянному току. Вторые выводы обмоток 2 и 3 подключены к конденсатору 7. Вьшод обмотки 2 через диод 8, зашунтированный конденсатором 9, подключен к базе транзистора генератора 6. Использование идентичных переходов база - эмиттер транзистора генератора 6 и диода 8, выполненных на транзисторной сборке 10, состоящих из двух изготовленных на одном кристалле транзисторов, обеспечивает температурную стабильность работы бесконтак1ного торцового пе1)еключа- теля.

Начальное смещение напряжения на базу транзистора генератора 6 подается через резистор I1, соединенный с катодом стабилитрона 12, анод кото- рого подключен к отрицательной шине питания.

Вывод обмотки 3 подключен к базе транзистора датчика 13 тока и через резистор 14 к отрицательной шине пи- тания.

Коллектор транзистора датчика 13 тока через резистор 15 соединен с эмиттером транзистора генератора 6,

коллектор которого соединен с катодом стабилитрона 12. Коллектор транзистора датчика 13 тока через нагрузочный резистор 16 соединен с катодом стабилитрона 12.

Между базой транзистора датчика 13 тока и катодом стабилитрона 12 включен конденсатор 17. Эмиттер транзистора датчика 13 тока соединен с отрицательной шиной питания. Порог срабатьгаания бесконтактного торцового переключателя определяется резистором 14. К коллектору транзистора датчика 13 тока подключена также база транзистора усилителя 18, эмиттер которого подсоединен к отрицательной шине питания, а коллектор транзистора усилителя 18 представляет собой открытый коллекторный выход. Между катодом стабилитрона I2 и положительной шиной питания включен балластный резистор 19.

Бесконтактный торцовый переключатель работает следующим образом.

При подсоединении переключателя к источнику питания и отсутствии в рабочей зоне управляющего элемента, в качестве которого используется контролируемый объект или металлическая пластинка, генератор 6 начинает вырабатывать синусоидальные колебания с высокой частотой.

В режиме автоколебаний по цепи, состоящей из открытого транзистора генератора 6, резистора 5, обмотки 3 резистора 14, протекает ток, постоянная составляющая высокочастотных колебаний которого создает на резисторе 14 падение напряжения, превьш1аю- щее пороговое значение открытия транзистора датчика 13 тока, а переменная составляющая блокируется конденсатором 17. При этом транзистор датчика 13 тока открыт, а транзистор усилителя 18 закрыт.

Шунтирование диода 8 конденсатором 9 исключает влияние изменений собственной емкости диода 8 на возникновение генерации, что способствует . повышению стабильности точностных параметров устройства. Вьшолнение диода 8 и транзистора генератора 6 на транзисторной сборке 10, состоящей из двух идентичных, изготовленньп на одном кристалле транзисторов, по- вьшает температурную стабильность работы генератора 6 и надежность рабо-

ты бесконтактного торцового переключателя в целом.

При введении управляющего элемента из любого металла с малым удельным сопротивлением в зону электромагнитного поля, имеющегося на торце открытой чашки ферритового сердечника 1, добротность контура, образованного обмотками 2 и 3 и конденсаторам 7, уменьшается за счет поглощения энергии высокочастотного поля.Вследствие этого изменяется угол отсечки генератора 6 и потребляемый генератором 6 ток. При определенном расстоянии управляющего элемента от торца открытой чашки ферритового сердечника 1 транзистор датчика 13 тока начинает закрываться, а изменение напряжения на коллектор транзистора датчика 13 тока через вновь введенньш резистор 15 смещает рабочую точку транзистора генератора 6 в зону крутизны. Генерация срьшается, но режим транзистора генератора 6 выбирается так, что транзистор генератора 6 остается в активной зоне.

Транзистор датчика 13 тока при этом закрывается, а транзистор усилителя 18 открьшается и включает необходимую нагрузку, подключенную к открытому коллекторному выходу усилителя 18. Это положение управляющег элемента соответствует точке срабатывания бесконтактного торцового переключателя.

При возврате управляющего элемента от точки срабатьшания на определенное расстояние вследствие умень- щения вносимого затухания происходит возрастание амплитуды генерируемых колебаний и при достижении на резисторе 14 напряжения, равного пороговому, происходит открытие транзистора датчика I3 тока и закрытие транзистора усилителя 18, бесконтактный торцовый переключатель переключается в исходное состояние.

Введение в схему бесконтактного торцового переключателя резистора 15 положительной обратной связи, включенного между эмиттером генератора 6 и коллектором транзистора датчика 13 тока, создает релейную характеристику переключателя.

Наличие металлического экрана 4 открытой чашки ферритового сердечника 1 экранирует действие ферромаг- нитнЕ 1х масс, а соединение этого эк

0

5

0

5

0

5

0

5

рана 4 с отрицательной шиной питания уменьшает влияние наводок на контур из обмоток 2 и 3 и конденсатора 7 через емкостную связь (особенно, если корпус переключателя выполнен из неметаллического материала).

Использование бесконтактного торцового переключателя позволяет повысить точность и надежность срабатьгоа- ния переключателя в рабочей зоне, а также повьшает стабильность работы переключателя при температурных колебаниях. Формула изобретения

Бесконтактный торцовый переключатель, содержащий транзисторный генератор электрических колебаний с колебательным контуром, индуктивность которого размещена в открытой чашке ферритового сердечника, стабилизатор напряжения, пороговый элемент, выполненный на транзисторе, делитель мощности, диод, два конденсатора, пять резисторов, причем один из выходов стабилизатора напряжения соединен с коллектором транзистора генератора непосредственно, через первый резистор - с его базой и одной из обкладок первого конденсатора, через второй резистор - с конденсатором транзистора порогового элемента и через второй конденсатор - с базой указанного транзистора и одним из выходов колебательного контура, другой вывод которого соединен с другой обкладкой первого конденсатора, средний выход индуктивности колебательного контура через третий резистор подключен к эмиттеру транзистора генератора, другой вывод стабилизатора напряжения через четвертый резистор подключен к одному выводу колебательного контура, коллектор транзистора порогового элемента подключен к входу усилителя мощности, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности работы устройства, пятый резистор включен между коллектором транзистора и эмиттером транзистора генератора, диод включен параллельно первому конденсатору, транзистор генератора и указанный диод включены на транзисторной сборке, состоящей из двух идентичных, изготовленных на одном кристалле транзисторов, причем в качестве диода использован переход эмиттер - базы транзистора.

Изобретение может быть использовано в машиностроении, станкостроении для электрических цепей управления и сигнализации в качестве бесконтактного переключателя. Цель изобретения состоит в повьппении надежности и точности работы устройства за счет создания релейного режима в генераторном каскаде. Бесконтактный торцовый переключатель содержит магнитную систему в открытой чашке фер- ритового сердечника 1, в которой размещены контурная обмотка 2 и обмотка 3 обратной связи, генератор 6, датчик 13 тока, усилитель 18 ющности, стабилизирующую ячейку на стабилитроне 12 и резисторе 19. Общий вывод обмоток 2 и 3 через резистор 5 подключен к эмиттеру транзистора генератора 6. Резистор 15 положительной обратной связи включен между эмиттером транзистора генератора 6 и коллектором транзистора датчика 13 тока. Диод 8 и транзистор генератора 6 выполнены на транзисторной сборке, состоящей из двух идентичных, изготовленных на одном, кристалле транзисторов, что повышает температурную стабильность устройства. 1 ил. о $ СО