Бесконтактный индукционный датчик Советский патент 1950 года по МПК H01F17/04 

Изобретение относится к усовершенствованию бесконтактных индукционных датчиков с П-образным сердечником удлиненной формы.

Обычные датчики этого типа обладают невысокой чувствительностью и могут нормально действовать лишь ири небольших и стабильных зазорах между полюсами датчика и воздействуюш,ей на него железной массой.

В предлагаемом бесконтактном индукционном датчике с П-образным сердечником удлиненной формы чувствительность повышена снижением потока рассеяния и получением сосредоточенного магнитного потока у полюсов сердечника.

На фиг. 1, 2 и 3 изображены три проекции индукционного датчика; на фиг. 4-датчик в сборе с корпусом; на фиг. 5-якорь датчика; на фиг. 6 и 7-примерные схемы включения датчиков.

Датчик состоит из сердечника П-образной формы, на средней части которого размещена обмотка, питаемая переменным током промышленной и звуковой частоты.

Сердечник выполнен из отдельных пластин 1 листового трансформаторного или динамного железа, скрепленных между собою, например при помощи заклепок.

Для повышения чувствительности датчика полюса сердечника выполнены удлиненными и снабжены дополнительными полюсными наконечииками 2 в виде угольников, выполненных или сплошными, или набранными из отдельных пластин и прикрепленных к боковым поверхностям полюсов.

С той же целью, обмотка 3 датчика равномерно распределена по всей длине средней части датчика, что обеспечивает снижение потока рассеяния и получение сосредоточенного магнитного потока у полюсов.

Для дополнительной фокусировки магнитного потока в необходимом направлении датчик может быть заключен в массивный корпус

№ 86364

из токопроводяшего немагнитного материала, охватывающий его со всех сторон, кроме той, куда направляется поток (фиг. 4).

Толщина а пакета железа для облегчения выхода магнитного потока в воздух в требуемом направлении желательна возможно больщая, однако, чтобы не увеличивать чрезмерно вес и габариты, достаточно принимать ее равной

.,

;а 20+-Ц мм,

где о -зазор в миллиметрах между воздействующей железной массой и датчиком, а с-коэффициент, который может приниматься в пределах 2 в зависимости от требований, предъявляемых к чувствительности датчика, и определяемый типом схемы, условиями ее работы (колебания напряжения сети и др.), потребляемой и необходимой выходными мощностями:

При выборе оптимальных размеров частей датчика соблюдаются следующие отнощения:

1.Наивыси1ую чувствительность можно получить от датчика большой длины. Однако практически достаточно ограничиться длиной /(10-г-15) а, причем большие значения, порядка /5а, целесообразно принимать только при больших о и повышенных требованиях к чувствительности.

2.Принятая общая длина / датчика должна быть правильно распределена между выступающими полюсами (с условно обозначенной длиной каждого Ра) и стержнем с обмоткой (длина-та)

1 та + 2Ра (т + 1Р}а, где а-толщина пакета железа.

Длина датчика в относительных единицах (по отнощению к а)

выразится: - т + 2Р. Как было указано, достаточно принимать

т + 15.

При малых о, порядка 10- -20мм, выгоднее принимать значение Р ближе к верхнему указанному пределу за счет уменьщения т дО величин, близких к нижнему его пределу-. При больших о -наоборот. При средних .-150мм можно пользоваться ориентировочными формулами ,&l; Ра- 0,2/.

Ширина полюсной накладки b (в относительных единицах) рациональна в пределах: 6 0,7М,3, а толщина пакета накладки g (в относительных единицах) рациональна в пределах g 0,15-г 0,2.

3.Размер па должен быть минимальным, определяемым конструкцией оболочки так, чтобы обмотка могла быть заключена в нее и залита там компаундом. Полюса могут быть закрыты в оболочке 4 или слегка выступить за ее габариты, как показано пунктиром на фиг. 1.

Такая конструкция повышает чувствительность датчика, так как обеспечивает максимальное приближение воздействующего объекта не только к полюсам, но и к части сердечника, на которой намотана катушка (частично используются поля рассеяния катушки).

4.Ширина пластин стержня да определяется исходя из требуемой мощности датчика и удобства осуществления конструкции. Наиболее рационально и удобно иметь:

(,0 -;- 0,4, где большие величины q относятся к малым значениям а (порядка мм), а меньщие q-к наибольщим значениям а (порядка 80 - 90 мм).

Ширина пластин полюсов может быть немного менее да, но в изготовлении удобнее иметь . . л Размер га переходной части от стержня к полюсу рацнональио принимать равным (,2-,c)qa, т. е. -; 1, Обмотку датчика целесообразно выполнять цилиндрической многослойной из провода марки ПБД, ПЭБО или ПЭБД, с xopomeii изоляцией от корпуса (миканит и хлопчатобумажная лента) и с про-кладкой слоя хлопчатобумажной ленты после каждого слоя обмотки. Готовые обмотки вместе с сердечником компаундируются под вакуумом, а затем заливаются кабельной массой в оболочке. Для некоторых специальных схем, нанример с одним датчиком, -последний может быть выполнен с двумя и более распределительными обмотками, лежащими одна поверх другой, или в виде отдельных катушек, расположенных рядом на стержне сердечника. Наиболее рациональной формой корпуса 4 является параллелепипед или полуцилиндр. Корпус изготавливается из алюминия, латуни или другого немагнитного материала и снабжается плоской крышкой из -ИЗОЛЯЦИОННОГО материала (гетннакс, текстолит), причем полюса сердечника могут выступать за габариты крышки. Датчик в корпусе заливается кабельной массой. Такая форма оболочки проста и дешева в изготовлении и, облегчая герметизацию датчика, одновременно благодаря индуктируемым в ее металлической части токам Фуко отражает часть магнитного потока в сторону приближающегося объекта, заметно повышая чувствительность датчика. Потери в оболочке при этом не превышают десятков ватт, что не играет в большинстве случаев особой роли. В ряде случаев может оказаться целесообразной полная герметизация датчика путем опрессовки его пластмассой, резиной и т. п. В случаях, когда требуется особенно высокая чувствительность предложенных индуктивных датчиков (например, при желательности больших воздушных зазоров между воздействующим на датчик объектом и полюсами датчика или при необходимости по.чучить повышенную выходную мощность от схемы, потребляющей небольшую мощность), к воздействующему объекту может быть прикреплена пластина, набранная из узких полос динамного или трансформаторного железа, которая изображена на фиг. 5. Простейшая мостовая схема (фиг. 6). предназначенная для защиты от переподъема шахтных клетей,-состоит из двух датчиков Ki и Кг, устанавливаемых на копре против соответствующих подъемных клетей; двух соединительных кабелей и KBz, идущих в здание подъемной машины; установочного сопротивления Л5, разделенного ползунком D на два плеч:а AD и ОБ, и реле Р. Сопротивление и реле монтируются в здании подъемной машины. При налаживании схемы после монтажа мост, образованны сопротивлениями К и К2, БО и DA, уравновешивается нередв жением ползунка D так, что при подведении к Д 1агонал BD переменного напряжения U ток в другой диагонали АБ, куда включено реле Р, близок к нулю. При подъеме клети Л выше допустимого уровня и приближении их к одному KI или Кг баланс в мосте нарушается вследствие увеличения индуктивного сопротивлеи я датчика, и реле Р срабатывает, вводя в действ е тормоз пoдъe a, останавлива оший ма 11ииу. Поскольку в этой схеме кдатч кам отточк В идут два провода, реле Р срабатывает, тормозя подъемную . не тольько при р ближен 1и клети Л1 скипа к KI ИЛ но при за ыканиях или обрывах жил кабелей KBi и КБ2, обмоток датчиков Ki или Кг и обмотки установочного сопротивления, т. е. при любом -практически возможном повреждении.

Реле Р, цепь обмотки которого не защищена схемой от обрыва, выполняется с двумя одинаковыми параллельно включенными обмотками, благодаря чему обрыв одной из них не нарушает надежной работы реле.

Потеря энергии в сопротивлении А Б может быть исключена применением схемы с дифференциальным трансформатором ТР (фиг. 7).

Дифференциальный трансформатор в этой схеме выполнен с уменьшенным сечением той части сердечника, на которой расположены две отдельные одинаковые вторичные обмотки, питающие реле Р, также имеющие две отдельные одинаковые обмотки. Благодаря этому при обрыве, или замыкании жил кабелей КБ;, КБ2, обмоток датчиков KI, Кг или части обмоток AD, DB дифференциального трансформатора (что вызывает резкий небаланс в первичной цепи) происходит насыщение указанного участка сердечника и ограничение силы тока в реле при аварийных режимах. При этом две вторичные обмотки трансформатора обеспечивают работу схемы при обрыве одной из его обмоток.

П Р е д м ет изобретения

1.Бесконтактный индукционный датчик с П-образным сердечником удлиненной формы, отличаюш;ийся тем, что, с целью повышения его чувствительности за счет снижения потока рассеяния и получения сосредоточенного магнитного потока у полюсов, обмотка его выполнена распределенной по всей длине средней части сердечника.

2.Форма выполнения датчика по п. 1, отличающаяся тем, что сердечник снабжен полюсными наконечниками, продольными относительно тела сердечника.

3.Форма выполнения индукционного датчика по пп. 1 и 2, о т л ичающаяся тем, что на боковых поверхностях его полюсных наконечников укреплены дополнительные полюсные наконечники, выполненные в форме плоских пакетов, пластин или угольников (сплошных или из набора отдельных листов металла). та-20пп

Фиг. 1Фиг. 2

Г

Т

г 5

сригВ

(риг 7

Ki

Кг

Кг Я/

Кб

Т

- и

i

fl .PJl-n -J U sjLTLl М