Устройство для преобразования напряженности магнитного поля в электрическую величину Советский патент 1980 года по МПК H01H51/28 G01R33/00 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для преобразования напряженности магнитного поля в электрическую величину выполненным на базе магнитоуправляемых контактов; Известны магнитоуправляе «ле контакты, выполненные в виде жестко ук.репленных в опоре ферромагнитных сер .дечников, перекрывающихся свободными концами, сближающихся при увеличении тока в катушке с нуля до некоторого значения и расходящихся при дальнейшем увеличении тока . При изменении- напряженности маг-, нитного поля изменяется величина пе ремещения ферромагнитных сердечников и, как следствие, цх межконтактная емкость. Использование межконтактной емкос ти свободных концов фeppoмaгнитныk сердечников в качестве параметра, не сущего информацию о величине напряженности магнитного поля, имеет ряд недостатков, связанных с нелинейноетьго ее изменения при перемещении сер дечников, малой кратностью, а также незначительных абсолютных значений (0,5-3,0 пф), что требует для измене ния высокой частоты. Наиболее близким из известных технических решений является магнитол управляемый контакт, содержащий подвижные элементы в виде жестко укрепленных в опоре ферромагнитных пластин, перекрывающиеся свободными концами, чувствительный элемент относительного перемещения свободных концов пластин и.измерительный элемент, связанный с чувствительным элементом, причем измерение перемещения свободных концов контактных сердечников осуществляется с помсвдью фоточувствительных элементов, в частности, фотоумножителей и осветительной лампы, установленных по разные стороны от зазора, образованного перекрывающимися конца1 ш сердечника. В этих устройствах напряженность магнитного поля преобразуется в ток фотоумножителя 2 . Однако использование этих устройств в качестве преобразователей напряженности магнитного поля в электрическую величину требует стабильного источника напряжения, бесПЕДлевую атмосферу и точную установку геркона относительно оси фоточувствитеЯьный элемент. Эти факторы снижают надежность подобных преобразователей Еще один недостаток - узость диапазона преобразования при увеличении габаритных размеров геркона. Цель изобретения - повышение надежности и расширение диапазона преобразования. Цель достигается тем, что в известном магнитоуправляемом, контакте чувствительный элемент выполнен в ви де тензорезисторов, установленных на подвижных ферромагнитных пластинах. На фиг. 1 изображен магнитоуправ ляемый контакт с одним тензорезистором; на фиг. 2 - асимметричный магни тоуправляемый контакт с двумя тензорезисторами; на фиг. 3 - симметричный магнитоуправляемый контакт с четырьмя тензорезисторами; на фиг. 4 симметричный магнитоуправляемый контакт с тензорезисторами, размещенными в корпусе; на фиг. 5 - схема соединения тензорезисторов с намагничивающей катушкой управления. Магнитоуправляемый контакт содержит ферромагнитные сердечники 1 и 2, укрепленные в опорах 3 и 4 и перек-. рывающиеся свободными концами. На одном из ферромагнитных сердечников 1 (или 2,см, пунктир) установлен тен зорезистор 5 с выводами б и 7, один тензорезистор 8 с выводами 9 и 10, установленный как и тензорезистор 5 вблизи места крепления ферромагнитного сердечника 1 в опоре 3, но на противоположной поверхности два тенз резистора 11 и 12 с выводами 13-16, установленные на ферромагнитном сердечнике 2,корпус 17,внутри которого расположен.Корпус выполнен из изоляционных материалов и может быть выпо нен как в герметичном, так и в негер метичном исполнении. В любом случае выводы 6, 7, 9, 10, 13, 14, 15, 16 с тенэорезисторов 5, 8, 11 и 12 заизол рованы от ферромагнитных сердечников 1 и 2. Кроме того,предлагаемый магнитоуправляемый контакт содержит электромагнитную катушку 18, обмотка которой через усилитель-преобразователь 19 соединена с выводами 6,7, 9, 10,-13, 14, 15, 16 тензорезисторов 5, 8, 11 и 12. Магнитоуправляемый контакт, выпол яенный по фиг. 1 работает следующим образом. При подаче управляющего воздейст вия в виде .продольного или поперечн го магнитного или электромагнитного поля на систему ферромагнитных сер.дачников 1 и 2, последние сближаютс до за ыкания, если начальный зазор не превьвлает предельного значения, т.е. такого, при котором замыкание еще имеет место. Указанное сближени сопровождается деформацией упомянут сердечников 1 и 2 за счет их жестко го крепления в опорах 3 и 4, причем внешние, наружные поверхности ферро магнитных сердечников растягиваются а внутренние поверхности - сжимаются. Эта деформация вызывает изменение сопротивления тензорезистора 5. При правильно выбранном и установленном типе тензорезистор 5 его сопротивление изменяется пропорционально перемещению конца магнитоуправляемого сердечника 1. Такое решение позволяет преобразовать величину внешнего электромагнитного поля (протекающий по проводу ток, перемещение постоянного магнита и т.п.) в изменение величины сопротивления тензорезистора. Наиболее целесообразное применение предлагаемого магнитоуправляемого контакта - измерение силы тока в линиях электропередач и устройствах постоянного тока. Работа магнитоуправляемого контакта, выполненного на фиг. 2, аналогична работе магнитоуправляемого контакта, выполненного на фиг. 1. Однако наличие дополнительно еще одного тензорезистора, позволяет известньми приемами решать вопрос о компенсации температурных вариаций сопротивления тензорезистора с помощью известных схем соединения тензорезисторов и одновременно позволяет увеличить полезный сигнал (в виде изменения сопротивления) . Работа магнитоуправляемого контакта, выполненного на фиг, 3, аналогична предыдущему случаю. Однако наличие еще двух тензорезисторов 11 и 12 позволяет иметь больший выходной- сигнал при том же перемещении ферромагнитных сердечников. Это относится и к работе магнитоуправляемого контакта, выполненного на фиг. .4. Защищенность внутреннего объема позволяет в какой-то мере дополнительно стабилизировать характеристики магнитоуправляемого контакта при изменении давления, влажности, температуры, степени запыленности, загазованности и т.п. окружающей среды. Работа магнитоуправляемого контакта, выполненного на фиг. 5, аналогична предыдущим вариантам. Однако в отличие от разнообразных вариантов наличие обратной связи по положению магнитоуправляемых сердечников, которая может быть организована как положительной, так и отрицательной, позволяет изменять характеристики магнитоуправляемого контакта. Формула изобретения Устройство для преобразования .напряженности магнитного поля в электрическую величину,содержащее подвижные элементы в виде жестко укрепленных в опоре ферромагнитных пластин, перекрывающиеся свободными концами, чувствительный элемент относительно