Датчик наличия ферромагнитного объекта Советский патент 1980 года по МПК G01B7/14 G01B7/00 

Изобретение относится к области электрических измерений неэлектрических величин и может быть использовано в системах контроля и автоматики, например, в качестве датчика наличия ферромагнитного объекта. Известно устройство, предназначенное для индикации наличия или перемещения контролируемого объекта, содержащее источник магнитного поля (например, постоянный магнит), перемещающийся вместе с измеряемым объектом, и один или несколько магнитоуправляемых контактов (герконов) 1. Недостатком его является низкая помехоустойчивость, так как замыкание контактов геркона возможно под действием случайных магнитных помех. Наиболее близким к изобретению является датчик наличия ферромагнитного объекта, содержащий кольцевой магнит и геркон, размещенный на оси магнита. При изменении положения перемещающегося ферромагнитного объекта происходит изменение напряженности магнитного поля в зоне размещения геркона, в зависимости от величины которой геркон переходитиз одного состояния в другое, т. е. контакты замыкаются или размыкаются 2. Недостатком известного датчика является неоднозначность индикации положения объекта, обусловленная малой величиной коэффициента возврата герконов, т. е. эффектом гистерезиса и выражающаяся в том, что появление объекта, перемещение которого контролируется, фиксируется при одном значении его расстояния до датчика, а исчезновение - при другом, значительно больщем. Кроме того, возможно срабатывание геркона под действием случайных магнитных помех. Целью настоящего изобретения является повыщение точности и надежности срабатывания. Цель достигается тем, что датчик снабжен немагнитной трубкой, вставленной в отверстие магнита и предназначенной для размещения в ней геркона, и параллельным LC-контуром, включенным в цепь геркона, катущка индуктивности которого размещена на немагнитной трубке над герконом. Кроме того, датчик наличия снабжен катущкой настройки, установленной на немагнитной трубке у одного из полюсов магнита.

На фиг. 1 показана конструкция датчика; на фиг. 2 - принципиальная схема его включения; на фиг. 3 - график изменения осевой составляющей напряженности магнитного поля в зависимости от расстояния до геркона. Датчик состоит из аксиально намагниченного кольцевого постоянного магнита 1, цемагнитной трубки 2, которая вставляется в отверстие магнита 1, геркона 3, жестко закрепленного в трубке 2 на оси магнита катушки 4 настройки, размещенной на трубке 2 и катущки индуктивности L контура 5, установленной на трубке непосредственно над герконом. Конденсатор С на фиг, 1 не показан. LC-контур включен в цепь геркона (в схеме на фиг. 2 не указано сопротивление R, служащее для ограничения тока при замыкании контактов геркона).

Принцип работы датчика, поясняемый с помощью фиг. 3, состоит в следующем. Геркон 3 устанавливается неподвижно на оси кольцевого магнита 1 в интервале СД (положение геркона фиксируется по условной линии mn, проходящей через середину площади взаимного перекрытия контактов), то есть Яотп. ti Н,,, где Н - напряженность поля на линии тп, Ясраб. - магнитодвижущая сила срабатывания геркона, Яотп.магнитодвижущая сила отпускания. Так как контакты геркона находятся под воздействием поля магнита Я Hc.paS , то при отсутствии ферромагнитного объекта они разомкнуты.

Для того, чтобы контакты замкнулись, нужно изменить Н на величину АЯ {Л Я имеет тот же знак, что и Я) так, чтобы Я + ДЯ Я(.рд5. Дополнительное поле АЯ, которое вызывает срабатывание геркона, создается внесением ферромагнитного объекта.

Грубая установка геркона 3 производится посредством перемещения трубки 2, после чего она закрепляется. Более точная настройка осуществляется с помощью катущки 4 настройки, закрепленной неподвижно, путем изменения величины тока в ней. Плавно меняя величину тока в катушке 4, а при необходимости и его направление, можно менять разрешающую способность датчика (чувствительность к расстоянию) в щироких пределах.

Появление ферромагнитного объекта вызывает замыкание контактной системы геркона. В результате происходит заряд конденсатора С. По окончании заряда ток протекает через катушку L контура 5, создававмое им магнитное поле имеет соответствующую полярность и величину, достаточную для отпускания геркона, то есть Яср. +

+ l-ffzl , 3- Величина магнитодвижущей силы ЯЬ, которую должна создавать катушка контура, может быть определена из этого соотнощения. Знак (-) показывает, что поле катущки по направлению противоположно полю, создаваемому магнитом в зоне расположения геркона.

Таким образом, импульс тока, возникающий в катущке L в момент замыкания геркона, вызывает его размыкание. После размыкания геркона происходит апериодический разряд конденсатора С через катушку L и, если к этому моменту ферромагнитного объекта уже нет, процесс в контуре 1C на этом прекращается, геркон остается разомкнутым. Если ферромагнитный объект продолжает воздействовать, то обусловленное его присутствием изменение напряженности поля снова вызывает замыкание геркона, который, в свою очередь, обеспечивает возбуждение контура. Весь процесс в контуре повторяется. В результате, при наличии ферромагнитного объекта на выходе контура возникает серия импульсов, частота следований которых определяется параметрами контроля. После удаления объекта импульсы исчезают, геркон остается разомкнутым. Таким образом, повыщается надежность и точность срабатывания геркона.

Формула изобретения

1. Датчик наличия ферромагнитного объекта, содержащий кольцевой магнит и геркон, размещенный на оси магнита, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности и надежности срабатывания, он снабжен немагнитной трубкой, вставленной в отверстие магнита и предназначенной для размещения в ней геркона, и параллельным LC-контуром, включенным в цепь геркона, катушка индуктивности которого размещена на немагнитной трубке над герконом.

2. Датчик, отличающийся тем, что он снабжен катущкой настройки, установленной на немагнитной трубке у одного из полюсов магнита.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 381874, кл. G 01 В 7/14, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР № 388194, кл. G 01 В 7/02, 1973.

Й-г.г

HX