Бесконтактный торцовый переключатель

 

Изобретение относится к элементам автоматики и может быть использовано для путевого контроля и контроля положения узлов и механизмов без непосредственного контакта с ними. Цель изобретения - повышение надежности работы. При подаче на выводы 19 и 20 напряжения питания и отсутствии в зоне дифференциала хода управляющего элемента колебательный контур генератора (Г) 1 возбуждается и Г 1 переходит в режим автоколебаний с максимальной амплитудой. Постоянная составляющая тока высокочастотных колебаний создает на резисторе 6 падение напряжения, превышающее пороговое значение, определяемое величиной сопротивления резистора 10, а переменная составляющая блокируется конденсатором 5. Пороговый элемент (ПЭ) 4 переходит в одно из устойчивых состоянийтранзистор (Т) 8 открыт, а Т 9 закрыт. i Т Так как усилитель мощности выполнен на Т 13 прямой проводимости (р-п-р), а ПЭ 4 - на Т 8 и 9 обратной проводимости (п-р-п), Т 13 повторяет состояние Т 9, т. е. закрыт, и через нагрузку 14 ток не течет. При введении управляющего элемента в зону срабатывания переключателя амплитуда генерации Г 1 уменьшается вследствие изменения эквивалентного сопротивления катушки индуктивности 3 датчика положения, вызванного внесением затухания в колебательный контур Г 1. Уменьщается постоянная составляющая тока высокочастотных колебаний и падение напряжения на резисторе 6 становится меньше порога срабатывания ПЭ 4, он переходит в состояние, когда Т 8 закрывается, а Т 9 открывается и переводит в проводящее состояние Т 13 усилителя мощности , через нагрузку 14 течет ток. Положение управляющего элемента, при котором Т 13 переходит в проводящее состояние, соответствует точке срабатывания переклю - чателя. При отходе управляющего элемента от точки срабатывания на определенное расстояние (дифференциал хода) вследствие уменьшения вносимого затухания происходит скачкообразный переход переключателя в исходное состояние - в режим автоколебаний с максимальной амплитудой. Это положение управляющего элемента соответствует точке отключения переключателя. 1 ил. «4 17 и // /г W-o i (Л 1чЭ N3 СО СХ) 4 и 13 16 . ; D 1в tl О 7 22 CJ it -9 20

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ц 4 Н 01 Н 36/00 (21) 3787027/24-07 (22) 06.07.84 (46) 07.05.86. Бюл. № 17 (71) Минское специальное конструкторское бюро автоматических линий (72) А. А. Крупчук и Ю. Н. Ивенский (53) 621.3.066.63 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 807401, кл. Н 01 Н 36/00, 1979. (54) БЕСКОНТАКТНЫЙ ТОРЦОВЪ|Й ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к элементам автоматики и может быть использовано для путевого контроля и контроля положения узлов и механизмов без непосредственного контакта с ними. Цель изобретения — повышение надежности работы. При подаче на выводы 19 и 20 напряжения питания и отсутствии в зоне дифференциала хода управляющего элемента колебательный контур генератора (Г) 1 возбуждается и Г 1 переходит в режим автоколебаний с максимальной амплитудой. Постоянная составляющая тока высокочастотных колебаний создает на резисторе 6 падение напряжения, превышающее пороговое значение, определяемое величиной сопротивления резистора 10, а переменная составляющая блокируется конденсатором 5. Пороговый элемент (ПЭ) 4 переходит в одно из устойчивых состояний— транзистор (Т) 8 открыт, а Т 9 закрыт.

„„SU„„1229844 А1

Так как усилитель мощности выполнен на

Т 13 прямой проводимости (р — и — р), а

ПЭ 4 — на Т 8 и 9 обратной проводимости (п — р — п), Т 13 повторяет состояние Т 9, т. е. закрыт, и через нагрузку 14 ток не течет.

При введении управляющего элемента в зону срабатывания переключателя амплитуда генерации Г 1 уменьшается вследствие изменения эквивалентного сопротивления катушки индуктивности 3 датчика положения, вызванного внесением затухания в колебательный контур Г 1. Уменьшается постоянная составляющая тока высокочастотных колебаний и падение напряжения на резисторе 6 становится меньше порога срабатывания

ПЭ 4, он переходит в состояние, когда Т 8 закрывается, а Т 9 открывается и переводит в проводящее состояние Т 13 усилителя мощности, через нагрузку 14 течет ток. Положение управляющего элемента, при котором

Т l3 переходит в проводящее состояние, соответствует точке срабатывания переклк чателя. При отходе управляющего элемента от точки срабатывания на определенное расстояние (дифференциал хода) вследствие уменьшения вносимого затухания происходит скачкообразный переход переключателя в исходное состояние — в режим автоколебаний с максимальной амплитудой. Это положение управляющего элемента соответствует точке отключения переключателя. 1 ил.

1229844

Изобретение относится к элементам автоматики и может быть использовано преимущественно в машиностроении, станкострое нии для путевого контроля и для контроля положения обрабатываемых деталей или различных узлов и механизмов без непосредственного механического контакта с ними.

Целью изобретения является повышение надежности работы.

На чертеже изображена принципиальная электросхема бесконтактного торцового переключателя.

Бесконтактный торцовый переключатель содержит транзисторный генератор электрических колебаний 1, управляемый перемещающимся контролируемым объектом или переключающей стальной пластиной за счет изменения эквивалентного сопротивления датчика положения, выполненного в виде ферритового сердечника 2 с углублением, в котором расположена катушка 3 индуктивности электрических колебаний. Два вывода катушки 3 индуктивности датчика положения подключены к генератору 1, а третий — к входу порогового элемента 4 и через фильтр, выполненный на конденсаторе 5 и резисторе 6, к стабилитрону 7 стабилизатора напряжения, причем через резистор 6 третий вывод подключен к аноду стабилитрона, а через конденсатор 5 — к катоду стабили трона.

Пороговый элемент 4 выполнен на транзисторах 8 и 9 и первом 10, втором 11 и третьем 12 резисторах. Эмиттеры первого 8 и второго 9 транзисторов порогового элемента 4 соединены между собой и через первый резистор 10 подключены к аноду стабилитрона 7 стабилизатора напряжения, коллектор первого транзистора 8 и база второго транзистора 9 также соединены между собой и через второй резистор 11 подключены к катоду стабилитрона 7 стабилизатора напряжения, а коллектор второго транзистора 9 соединен с входом усилителя мощности и через третий резистор 12 подключен к катоду стабилитрона 7 стабилизатора напряжения.

Усилитель мощности выполнен на транзисторе 13, включенном по схеме с общим эмиттером, в коллекторную цепь которого включено сопротивление 14 нагрузки. Между точкой соединения коллектора первого транзистора 8 с базой второго транзистора 9 порогового элемента 4 и анодом стабилитрона 7 стабилизатора напряжения своими электродами коллектор-эмиттер соответственно подключен транзистор 15, база которого через резистор 16 подсоединена к средней точке времязадающей RC-цепи, состоящей из конденсатора 17 и резистора 18. Через конденсатор 17 средняя точка RC-цепи подключена к катоду, а через резистор 18— к аноду стабилитрона 12. Источник питания подключается к выводам 19 и 20, а нагрузка 14 — к выводам 20 и 21, причем вывод !9 для подключения пол аж ител ьиого полюса источника питания соединен с катодом ста5 ! о

2Q

4О

55 билитрона 7 стабилизатора напряжения, анод которого через резистор 22 стабилизатора напряжения соединен с выводом 20 для подключения отрицательного полюса источника питания.

При подаче на выводы 19 и 20 напряжения питания и отсутствии в зоне дифференциала хода управляющего элемента колебательный контур генератора 1 возбуждается и генератор 1 переходит в режим автоколебаний с максимальной амплитудой. При этом постоянная составляющая тока высокочастотных колебаний создает на резисторе 6 падение напряжения, превышающее пороговое значение порогового элемента 4, определяемое величиной сопротивления резистора 10, а переменная составляющая блокируется конденсатором 5. Пороговый элемент 4 переходит в одно из устойчивых состояний: первый транзистор 8 открыт, а второй транзистор 9 закрыт. Так как усилитель мощности выполнен на транзисторе 13 прямой проводимости (р — и — р), а пороговый элемент 4 на транзисторах 8 и 9 обратной проводимости (и — р — и), то транзистор 13 будет повторять состояние транзистора 9, т. е. в данном состоянии будет закрыт, и через нагрузку 14 ток не течет.

При введении управляющего элемента в зону срабатывания переключателя (зону действия электрического поля, образованного на торце чашки ферритового сердечника датчиком положения) амплитуда генерации генератора 1 уменьшается вследствие изменения эквивалентного сопротивления катушки 3 индуктивности датчика положения, вызванного внесением затухания в колебательный контур генератора 1: Одновременно уменьшается постоянная составляющая тока высокочастотных колебаний и падение напряжения на резисторе 6 становится меньше порога срабатывания порогового элемента 4 и он переходит в состояние, когда транзистор 8 закрывается, а транзистор 9 открывается. Открываясь, транзистор 9 переводит в проводящее состояние выходной транзистор 13 усилителя мощности и через нагрузку 14, подключенную к выводам 20 и 21, течет ток.

Положение управляющего элемента, при котором выходной транзистор 13 переходит в проводящее состояние, соответствует точке срабатывания переключателя. При возврате управляющего элемента от точки срабатывания на определенное расстояние (дифференциал хода) вследствие уменьшения вносимого затухания происходит скачкообразный переход схемы переключателя в исходное состояние, т. е. в режим автоколебаний с максимальной амплитудой, Это положение управляющего элемента соответствует точке отключения (возврата) переключателя.

Если управляющий элемент находится в зоне дифференциала хода или в граничных положениях его, то имеет место неоднозначность выходного сигнала при снятии и по1229844

Формула изобретения вторной подаче питающего напряжения, воздействии импульсных помех от-работающих электромагнитных аппаратов и питающихся от того же источника питания. Это может приводить к ложным срабатываниям системы управления, особенно если она выполнена на интегральных микросхемах.

Введение дополнительного транзистора 15, подключенного базой через дополнительный резистор 16 к средней точке RC-цепи, а электродами коллектор-эмиттер соответственно между точкой соединения коллектора первого транзистора 8 с базой второго транзистора 9 порогового элемента 4 и анодом стабилитрона 7 стабилизатора напряжения, устраняет указанный недостаток.

Пусть управляющий элемент находится в зоне дифференциала хода. Тогда при снятии, а затем повторной подаче питающего напряжения на переключатель импульс тока, длительность которого определяется временем заряда RC-цепи, приоткроет транзистор 15 (до одной мс). Конденсатор 17 RCцепи заряжается по двум параллельным цепям: 1) плюс стабилизированного напряжения — конденсатор 17 — резистор 18— минус стабилизированного напряжения;

2) плюс стабилизированного напряжения— конденсатор 17 — резистор 16 — переход база-эмиттер транзистора 15 — минус стабилизированного напряжения.

Открываясь, транзистор 5 шунтирует вход транзистора 9, а это в свою очередь вызывает шунтирование резистора 6, т. е. импульс тока, вызванный зарядом конденсатора 17, форсирует возбуждение колебательного контура генератора 1. При этом постоянная составляющая тока высокочастотных колебаний генератора 1 возрастает, что в свою очередь подтверждает включенное состояние порогового элемента 4 (транзистор 8 открыт, транзистор 9 закрыт). Процесс протекает лавинообразно. Процесс шунтируюшего действия определяется временем заряда конденсатора 17 RC-цепи и не превышает 1 мс.

Таким образом, процесс устойчивого однозначного состояния порогового элемента 4 и соответственно переключателя обеспечивается за счет форсировки генератора 1 переключателя. Это состояние подтверждается всякий раз при снятии и подаче напряжения на переключатель в любой точке дифференциала хода при удалении управляющего элемента в точку возврата, а также при воздействии на схему импуЛьсных помех.

Если у1травляющий элемент находится в точке срабатывания переключателя, описанная цепочка создает задержку до 1 мс на включение нагрузки 14. При постоянно поданном напряжения на переключатель описанная цепочка на работу переключателя влияния не оказывает.

Введение дополнительных транзистора 15 и резистора 16, подключенных в пороговый

Зо

55 элемент 4 и к средней точке RC-цепи переключателя, позволило обеспечить возможность применения малогабаритных высоконадежных керамических конденсаторов в

RC-цепи вместо менее надежных и громоздких электролитических конденсаторов, что значительно повышает надежность работы переключателя.

Использование таких устройств в систеМВх промышленной автоматики, выполненных на интегральных микросхемах, позволит повысить надежность эксплуатации и сократить простои технологического оборудования

Бесконтактный торцовый переключатель, содержащий транзисторный генератор электрических колебаний, датчик положения, выполненный в виде ферритового сердечника с углублением, в котором расположена катушка индуктивности электрических колебаний, пороговый элемент, включающий в себя два транзистора и резисторы, усилитель мощности, времязадаюшую RC-цепь, стабилизатор напряжения, выполненный на стабилитроне и резисторе, фильтр, выполненный на конденсаторе и резисторе, выводы для подключения источника питания и выводы для подключения нагрузок, причем вывод для подключения положительного полюса источника питания соединен с катодом стабилитрона стабилизатора напряжения, анод которого через резистор стабилизатора напряжения соединен с выводом для подключения отрицательного полюса источника питания, эмиттеры первого и второго транзисторов порогового элемента соединены между собой и через первый резистор порогового элемента подключены к аноду стабилитрона стабилизатора напряжения, коллектор первого транзистора и база второго транзистора порогового элемента соединены между собой и через второй резистор порогового элемента подключены к катоду стабилитрона стабилизатора напряжения, коллектор второго транзистора порогового элемента соединен с входом усилителя мощности, выход которого соединен с выводами для подключения нагрузок и через третий резистор порогового элемента с катодом стабилитрона стабилизатора напряжения, выход транзисторного генератора электрических колебаний соединен с базой первого транзистора порогового элемента, через резистор фильтра с анодом стабилитрона и через конденсатор фильтра с катодом стабилитрона стабилизатора напряжения, времязадающая RC-цепь включена между анодом и катодом стабилитрона стабилизатора напряжения, причем конденсатор RC-цепи соединен с катодом, а резистор RC-цепи— с анодом стабилитрона, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него

1229844

Составитель А. Крупчук

Техред И. Верес Корректор Л. Патай

Тираж 643 Подписное

Редактор В. Иванова

За каз 2231/53

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 введены дополнительный транзистор и дополнительный резистор, причем база дополнительного транзистора через дополнительный резистор подключена к средней точке времязадающей RC-цепи, эмиттер дополнительного транзистора соединен с анодом стабилитрона стабилизатора напряжения, а его коллектор — с точкой соединения коллектора первого и базы второго транзисторов порогового элемента.