Датчик давления Советский патент 1982 года по МПК G01L11/00 G01L9/00 

. 1-. Изобретение относится к измерительной технике а именно к датчикам давления и может быть использовано, в частности, при определении заданного уровня вакуумирования холодильных агрегатов бытовых холодильников.

Известно устройство для измерения давления, содержащее резонатор с катушками индуктивности 1.

Известен датчик давления, содержащий установленный в корпусе резонатор, внутри которого размешены постоянный магнит и катушка индуктивности 21.

Недостатком известного устроййтва является недостаточная чувствительность в области низких давлений, обусловле ная частотной зависимостью амплитуды выходного сигнала, которая в свою очередь обусловлена зависимостью генерируемой электродвижушей силы от скорости юмемения магнитного потока, т. е. частоты возбуждения.

Цель изобретения - повышение чувсрвительности в области низких аавлен| Й.

(54) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ

Поставленная цель достигается тем, что в датчик давления введены магнитодиод, две пары постояниых магнитов, установленных на резонаторе, выполненном в виде балансового колеса, и воспринимающий давление упругий чувствительный элемент с закрепленным на нем одним концом ферромагнитным стержнем, размещенным в зазоре первой пары магнитов, поверхности которых выполнены с

10 конусностью к центру колеса,а с двух сторон от центральной оси второй пары магнитов размещены на одной окружноети катушка индуктивности и включенный с ней в цепь обратной связи магнитодиоа.

«5 Кроме того, напротив свободного конца феррсфлагнитного стержня закреплен постоянный магнит, а сам стержень разделен немашитной вставкой ва два рабочих участка.

На фиг. 1 изображена схема предлаraevioro устройства; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. 392 Устройство содержит герметизированный корпус 1, в котором -размещено балансовое колесо, включающее диски 2 из магнитомягкого материала, жестко закрепленные на оси из того же материа- ла, которая может свободно вращать-: ся в подшипниках 3. На дисках расположена пара постоянных магнитов 4, с двух сторон от центральной оси которых (фиг. 2) размешены катушка индуктивности 5 и магнитоуправляемый диод 6. На тех же дисках размещена другая пара |Постоянных магнитов 7, а в воздушном зазоре между ними - ферромагнитный стержень 8, имеющий возможность сколь жешш в подщипниках 9. Стержень 8 соединен одним концом с упругим -чувст вительным к давлению элементом, нащзимер анероидной коробкой или сил ьфоном 10, и разделен на два рабочих , участка 8 иИ немагнитной вставкой 1 Участок 11 помещен в попе постоянного магнита 13. Катушка индуктивности 5 одним выводом присоединена к коллектору транзистора 1.4, а другим - к источнику 15 питания. Магнитоуправпяемый диод б соединен с резистором 16 и эта цепь присоединена к источшшу 15 питания. Информацию о величине давления несет выходной сигналUg,,. Корпус 1 сообщается системой из которой происходит выкачивание газообразной среды. В процессе откачки, за счет перепада давления в корпусе 1 и сильфоне 10, происходит увеличение длины сильфона, что приводит к перемещению ферромагнитного стержня 8 в глубину зазора между магнитами 7. Магниты 7 и тело стержня образуют магнитную пружину, жесткость которой зависит от величины магнитного потока в зазоре, зависящего в свою очередь от степени заполнения зазора феррсыагнитным материалом. Следовательно, при увеличении глубинь вакуума происходит увеличение длины сильфока и большее заполнение ферромагнитным материалом стерж ня, что постепенно увеличивает жесткост магнитной пружины за счет нормальной составляющей магнитного потока, и увеличивает частоту собственных колебаний балансо1вого колеса, как резон1энсной сио темы. Тангенциальная составляющая потока создает при этом дополнительное тяговое усилие, т. е. формирует.ся положительная связь по магнитному потоку величина которой может быть отрегули.рована изменением величины зазора и ве 12 личины конусности поверхностей маг нитов 7,, Однако в пропессе откачки линейное перемещение стержня замедляется, так как чувствительность сильфона к приращению давления резко падает. Для увеличения чувствительности стержень имеет второй рабочий участок 11, взаимодействующий с неподвижно закрепленным магнитом 13. При перемещении сильфона происходит уменьшение зазора между магнитом 13 и ферромагнитным участком 11 стержня, что приводит к увеличеншо магнитного потока в этом узле и созданию усилия, пропорциональното квадрату потока и совпадающего с направлением перемещения сильфона, т. е. в этсм узле также образуется положител ная обратная связь по магнитному потоку. Таким образом, в с;истеме формирует ся положительная магнито-механическая связь, увеличивающая чувствительность устройства при уменьшении давления, т. е. увеличивается зависимость жесткости магнитной пружины от перепада давления,. at следовательно, и частоты собственнь1Х колебаний балансового колеса. При подключении устройства под напряжение источника 15 питания, за счет тока коллектс а, катушка 5 создает «ма гнитное поле, которое взаимодействуя с полем магнитов 4 создает усилие, выталкнвающ8:е магниты 4 из зоны дейст вия катушки 5. Это приводит к повороту балансов колеса на некоторый утоп, т, е. перемещению магнитов 4 в сторону ассиметричного расположенного и жестко закрепленного магнитодиода 6. Диод попадает в зону воздействия магнитов 4, увелишвает свое электрическое сощютивление, уменьшая падение на1фяжеш1я на резисторе 16, т.е, происходит уменьшение тока смещения траюистрра 14 и уменьшение коллекторного тока, а,следовательно, уменьшение тока в катушке 5 и уменьшение ее отталкивающего возаействия на магниты 4. Как только жесткость магнитной пружины, образованной магнитами 7 и стержнем 8, окажется более отталкивающего воздействия катушки 5, узел баланса будет стремиться занять исходное положение. Одиако; отход магнитов 4 от магнитодвооа 6 вызовет увеличение тока смещения базы транзистора и процесс повторится. Таким образом получают незатухающие колебания частота которых.зависит от жесткости магнитной пружины, п свою очередь зависящей от глубины мкуул а. Применение магнитопровоца в качесгве элемента в цепи связи генератора вза мен традиционной катушки связи позволяет осуществить схему, работающую на очень низких частотах, при .этом цепь связ не имеет частотной зависимости в достаточно широком диапазоне частот. Подбирая параметры магнитных систем с маг- китами 7 и 13, а также конусность плоскостей магнитов 7, можно добитьсй тганейной зависимости частоты выходш го сигнала от давления при его очень малой абсолютной величине. Формула изобрет е н и я 1. Датчик давления, содержащий установленный в корпусе резонатор, внутри которого размешены постоянный магнит и катущка индуктивности отличаю ш и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности в области низких давлекий, в него введены магнитодиод, две пары постоянных магнитов, установлеиных на резонаторе, вьшолненном в виде 9 26 балансового колеса, и воспринимающий давление упругий чувствительный элемент с закрепленным на нем одним концом ферромагнитным стержнем, размешенным в зазоре первой пары магяи- тов, поверхности которых выполнены с конусностью к центру колеса, а с двух сторон от центральной оси второй пары магнитов размещены на одной овружности катушка индуктивности н включенный с ней в цепь обратной связи магнитоднод. 2. Датчик по п. 1, о т л н ч а ю ш и и с я тем, что напротив свободного. конца ферромагнитного стержня закреплен постоянный магнит, а сам стержень разделен немагнитной вставкой на два рабочих участка. Источники информации, принятые во внш шние1При экспертизе 1.Патент США № 2466809, кл. 73-398. . JL 2.04.49. 2.Авторское свидетельство СССР № 181848, кл. QOIU 11/ОО, ЗО.03.65 (прототип).

Л

S SS$S$$$$$: : S:S

2

/

- -Лмн

$

Й

Ч

JL

К-т

S

19