КОНЦЕВОЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ Советский патент 1971 года по МПК H03K17/80 

Изобретение относится к области средств шахтной автоматики.

Известны бесконтактные концевые выключатели, содержащие источник питаиия, генератор импульсов, переключающее устройство и чувствительный элемент, выполненный в виде рамки-антенны и включенный в цепь колебательного контура либо обратной связи генератора. Однако такие выключатели не обеспечивают необходимой чувствительности, а значительные габариты чувствительного элемента затрудняют его установку в местах контроля. Кроме того, на чувствительность этих выключателей влияют длина кабеля, соединяющего чувствительный элемент и электроннорелейный блок, и условия окружающей среды вследствие работы генератора в режиме, близком к срыву колебаний. Такой режим работы генератора делает выключатели непомехоустойчивыми. Устойчивый же работы генератора резко снижает чувствительность выключателей.

Предлагаемый выключатель отличается от известных тем, что чувствительный элемент выполнен в виде двух постоянных магнитов разной энергии, ориентированных разноименными полюсами один к другому, и магнитомодуляционного датчика продольного поля, установленного между магнитами параллельно осям их намагничивания так, что в зоне

датчика обоих магнитов скомпенсированы. Выходная обмотка датчика одним концом подключена ко входу переключающего устройства, а другим - к средней точке обмотки коммутирующего напряжения генератора импульсов, которая через фазовый детектор также подключена ко входу переключающего устройства.

На чертеже представлена принципиальная схема описываемого выключателя.

Выключатель состоит из источника питания ИП, подключаемого к сети переменного тока, генератора импульсов Г с выходным трансформатором Тр, фазового детектора ФД, выходного переключающего устройства ПУ и чувствительного элемента, выполнепного в виде магнптомодуляционного датчика Л1МД продольного поля, снабженного двумя постоянными магнитами MI и MS. Датчик ММД и магниты MI и MZ заключены в немагнитный корпус, устанавливаемый у контролируемого объекта. Магнитомодуляционный датчик выполнен

на двух полузопдах ПЗ, составляющих разомкнутый магнитопровод. На каждом полузонде намотана распределенная по его длине обмотка, соответственно OBi и ОВ. Оба полузонда обхватывает выходная обмотка ВО, также расОбмотки OBi и включены дифференциально, т. е. последовательно и встречно, и являются обмотками возбуждения датчика ММД. Обмотка W-2 трансформатора Тр геиергтора Г пнтает обмотки и OBz неременным током такой амплитуды, что материал сердечников иолузондов периодически доводится до состояния, близкого к магннтному насыщению. Переменный ток, нротекающий но обмоткам возбуждения датчика ММД, в любой момент времени создает в сердечниках полузондов два одинаковых ио величиие, но нротивоиоложиых но иаправлению магнитных ноля, так как потоки в сердечниках направлены встречно. Указаииое включение обмоток возбуждения необходимо для того, чтобы э.д.с. в измерительной (выходной) обмотке ВО была равна нулю ири отсутствии постояииого магннтиого иоля, воздействующего на датчик. Датчик ММД является датчиком иродольиого ноля и измеряет (реализует) - составляющую вектора магнитного ноля, которая нараллельиа его сердечникам (полузондам), но не реагирует на составляющую, перпендикулярную полузоидам, так как проекция вектора напряженности, перпендикулярного продольной оси нолузоидов, на иродольные оси сердечников равна нулю. При воздействии иа датчик ММД ностоянным магнитным нолем так, что продольная составляющая вектора этого поля на нродольную ось датчика отлнчиа от нуля, последняя создает изменение магнитного иоля каждого сердечника, под действием которого иоявляется доиолиительное изменение в сердечниках магнитной индукции. В результате донолнительиого изменения индукции в обмотке ВО индуктируется э.д.с. удвоенной частоты, фаза которой зависит от знака воздействующего ностояниого поля. Величина э.д.с. удвоенной частоты в щироких пределах изменяется ирямо пронорционально величине нроекции вектора иоля на продольную ось датчика. Постоянные магниты MI и М магнитомодуляционного датчика располол епы по обе стороны иа разиых расстояниях от него таким образом, что их оси намагничиваиия иараллельны сердечникам иолузондов. Кроме того, магниты сориентированы один к другому разноименными полюсами. Таким образом, иродольные составляющие векторов наиряжеиности обоих магнитов, воздействующие на датчик, в его сердечниках наиравлены встречно, т. е. датчик включен в магнитную цепь дифференциально. Так как оси намагничивания магнитов параллельны нродольной оси датчика ММД, то нродольиое ноле магнитов используется максимально. Параметры магнитиой системы выбраны таким образом, что при отсутствии виещних воздействующих ферромагнитных масс суммарный ноток (напряженность) от продольных ся через нолузонды датчика и воздущные иутн, равен нулю. Выходная обмотка датчика включена одним концом на среднюю точку обмотки ОК. коммутирующего нанряжения трансформатора Тр, нодключенной на фазовый детектор ФД, а другим концом соединена неиосредствеиио со входом переключающего устройства ПУ, связанного с фазовым детектором ФД, т. е. выходной сигнал магнитомодуляцнонного датчика, детектируясь ири номощи фазового детектора ФД, ностуиает на вход иереключающего уетройства ПУ. Конденсатор С сглаживает иульсации выирямлеииого нанряжения. Фазовый детектор выполнен таким образом, что он нроиускает только кратные второй гармонике частоты и ие нронускает нечетные гармоннкн. Кроме того, он снабжен устройством установки нуля, при иомощи которого можио доиолнительно регулировать чувствительиость выключателя. Примеиение фазового детектора кратиых частот позволяет предъявлять менее жееткие требования к датчику ММД ири его изготовлеиии, т. е. э.д.с. основной частоты на выходе обмотки ВО, которая может иметь место вследствие неидентичности магнитных свойств, отклонения геометрических иараметров полузондов и отклонения числа витков обмоток возбунедения, ие поступает на вход переключающего устройства ПУ, что дает возмол :ность выделять только полезный сигнал. Магнитная энергия магиита MI намного меиьще, чем магнита М, что дает возможность расположить магнит MI значительно ближе к датчику ММД, чем магнит MZ и, таким образом, влиять контролируемым объектом только на иоле рассеяния магнита М. Выключатель работает следующим образом. При отсутствии внещнего воздействия ферромагиитиой массы (или постоянного магнитного иоля) на поток рассеяния магнита Ма выходной сигнал с обмотки ВО равеи нулю. При воздействии на ноток рассеяния магиита М-2, (на выключатель) ферромагиитной массы контролируемого объекта или постоянного магнита, укрепленного на этом объекте (если необходимо иметь очень большие рабочие зазоры), на датчик ММД воздействует разиость иотоков обоих магнитов. Поскольку датчик очень чувствителен, то в выходной обмотке ВО ноявляется некоторая э.д.с., которая, детектируясь, иостуиает на вход переключающего устройства, которое срабатывает при определеииых значениях выходиого сигнала с обмотки ВО. Таким образом, выключатель может работать как от ферромагнитных масс контролируемого объекта, так и от воздействия внещиего постоянного ноля. Если переключающее устройство имеет фазочувствительную схему, то, воздействуя той или ииой полярностью магнита, укрепленного на контролируемом объекте, можио определить иаиравление движения объекта. Кроме

включить измерительный прибор, то выключатель может быть использован в качестве магнитометра.

Такое выполнение выключателя позволяет повысить его чувствительность к ферромагнитным массам, уменьшить габариты и исключить влпяние длины соединительного кабеля на чувствительность.

Предмет изобретения

Концевой выключатель, содержащий источник питания, генератор импульсов, переключающее устройство и чувствительный элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения

чувствительности и уменьшения габаритов, чувстБнтельный элемент вынолнен в внде двух постоянных разной энергии, орнентированных разнонменнымн нолюсами один к

другому, и магнитомодуляционного датчнка продольного поля, установленного между маг1Н1тами параллельно осям пх памагнпчивання так, что в зоне датчика потокп обоих магннтов скомпенсированы, нрнчем выходная обмотка датчика одним концом нодключена ко входу переключающего устройства, а другим - к средней точке обмотки коммутирующего напряжения генератора импульсов, которая через фазовый детектор также подключена ко

входу переключающего устройства.