Электромагнитный датчик положения перемещающегося объекта Советский патент 1979 года по МПК G08C9/04 

Устройство относится к измерительной технике, в частности к техническим средствам бесконтактного получения информации о позиционном положении перемещающихся объектов. Известен электромагнитный датчик положения движущегося объекта, используемый в устройстве направленного счета шахтных вагонеток. Этот датчик выполнен по схеме дифференциально-трансформаторного преобразователя, охваченного положительной обратной связью, благодаря чему достигается высокая чувствительность и быстродействие 1. Недостатком этого устройства является то, что при использовании такого датчика в условиях взрывоопасной среды необходимо уменьшение величины потребляемого тока, что ведет к уменьшению величины выходного сигнала и чувствительности датчика. Целью изобретения является уменьшение потребляемой мощности без уменьшения коэффициента преобразования и чувствитель ности электромагнитного датчика. Цель достигается тем, что в электромагнитный датчик введены дополнительный резистор и два дополнительных встречно включенных диода, причем дополнительный резистор включен между первичными обмотками, каждый выход резистора соединен с анодом одного из дополнительных диодов, общая точка которых подключена к эмиттеру транзистора. На чертеже представлен пример выполнения устройства. Устройство содержит магнитопроводы 1 и 2 дифференциально-трансформаторного преобразователя с первичными обмотками 3 и 4, соединенными через сопротивление 5, и сигнальные обмотки 6 и 7, соединенные последовательно встречно и через резисторы 8 и 9 подключенные на вход транзистора 10, два дополнительных встречно включенных диода 11 и 12, причем встречно включенные диоды 11 и 12 подключены параллельно дополнительному сопротивлению 5, а точка соединения между собой диодов 11 и 12 присоединена к эмиттеру транзистора 10 усилителя. Коллектор транзистора 10 через диоды 13 и 14 соединен с концами первичных обмоток 3 и 4, подключенных к источнику питания переменного тока 15. Датчик работает следующим образом. При отсутствии или симметричном расположении контролируемого объекта, обладающего ферромагнитными свойствами, относительно магнитопроводов 1 и 2, вследствие электромагнитной симметрии цепей обмоток 3 и 4 разностный сигнал на выходе встречно включенных обмоток 6 и 7 практически равен нулю. При этом величина тока, потребляемого от источников питания, ограничивается не только комплексным сопротивлением первичных обмоток 3 и 4, но и дополнительным сопротивлением 5. Нулевой сигнал недостаточен для отпирания транзистора 10, поэтому он находится в режиме «отсечки и велико сопротивление его коллектор-эмиттерного перехода. Появление объекта, обладающего ферромагнитными свойствами, например, в зоне магнитопровода 1, изменит его магнитное сопротивление и тем самым нарушит равновесие системы. В результате ЭДС обмотки 6 будет превалировать над ЭДС обмотки 7. Разностный сигнал в положительный полупериод питающего напряжения выведет транзистор 10 из режима «отсечки на участок усиления. Вследствие этого уменьщивщееся сопротивление коллектор-эмиттерного перехода транзистора 10 через диоды 13 и 11 станет щунтировать цепь последовательно соединенных дополнительного сопротивления 5 и об.мотки 4. Это вызовет еще больший разбаланс системы и увеличение разностного сигнала на входе транзистора 10, который вследствие лавинообразности процесса переходит в режим «насыщения и тогда рост коллекторного тока прекращается. Следовательно в этот момент коллектор-эмиттерный переход транзистора 10 полностью щунтирует цепь сопротивления 5 и обмотки 4, и напряжение питания источника 15 компенсируется противо ЭДС обмотки 3, вызванной лавинообразным изменением тока. Вследствие того же явления амплитуда выходного сигнала обусловлена величиной вторичной ЭДС обмотки 6, соответствующей всему напряжению источника, приложенному к обмотке 3. Поскольку в режиме «насыщения рост тока через транзистор прекращается, то вызванная этим изменением тока ЭДС обмотки 6 резко изменяется и транзистор 10 вновь переходит в режим отсечки. При сохранении первоначального разбаланса от присутствия контролируемого объекта этот процесс повторяется многократно во все положительные полупериоды питающего напряжения. При подходе объекта контроля К магнитопроводу 2 аналогичный процесс происходит в отрицательные полупериоды питающего напряжения. Однако в этом случае коллектор-эмиттерный переход через диоды 12 и 14 шунтирует цепь обмоток 3 и дополнительного сопротивления 5. Как видно из работы схемы, амплитуда выходного сигнала определяется величиной питающего напряжения, а потребляемый ток уменьшен введение.м дoпOv нитeльнoгo сопротивления. В режиме генерации, вследствие скачкообразных переходов транзистора из режима отсечки в режим насыщения и обратно, вызванные импульсные изменения тока через обмотки 3 и 4 создают в них значительные противо ЭДС, компенсирующие прикладываемое напряжение источника. Поэтому даже в режиме шунтирования среднее значение потребляемого тока не увеличивается. Поскольку в зависимости от положения объекта контроля относительно магнитопроводов 1 и 2 генерация выходного сигнала происходит соответственно в положительный или отрицательный полу периоды, то есть последующим фазочувствительным разделением сигналы можно посылать на раздельные нагрузки. Формула изобретения Электромагнитный датчик положения перемещающегося объекта, содержащий дифференциальный магнитопровод с последовательно соединенными первичными обмотками возбуждения, подключенными к источнику переменного тока, и встречно включенными вторичными обмотками, выходы которых через резисторы соединены с базой транзистора эмиттер которого подключен к выходу вторичной обмотки, а коллектор - к анодам двух диодов, катоды которых соединены с щинами источника питания, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потребляемой мощности без уменьшения коэффициента преобразования и чувствительности, введены дополнительный резистор и два дополнительных встречно включенных диода, причем дополнительный резистор включен между первичными обмотками, каждый выход резистора соединен с анодом одного из Дополнительных диодов, общая точка которых подключена к эмиттеру транзистора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 602780, кл. G 08 С 9/04, 1974.