Бесконтактный выключатель

 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в электронных системах слежения за положением объекта, например в путевых переключателях, устройствах аварийного контроля и т.д. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, а именно увеличение дальности его действия и расширение диапазона изменения величины дифферешщала хода, за счет использования ключевого режима биполярного транзистора, что позволяет независимо устанавливать положение точек включения и выключения устройства и величину дифференциала хода. Цель достигается путем введения в активный элемент генератора 1 магнитоэлектрических колебаний дополнительно биполярного транзистора 7 и второго дросселя 8. Выключатель содержит также контурную обмотку 2, обмотку 3 обратной связи, контурный конденсатор 4, первый дроссель 6, ферритовый сердечник 9. Въшоды 10 и 11 автогенератора 1 подключены к обкладкам конденсатора 12 фильтра. 2 ил. сл

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фО2 Т

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4282409/21-24 (22) 29.04.87 (46) 15.02.89. Бюл. N - 6 (71) Специальное конструкторскотехнологическое бюро Института технической механики АН УССР (72) А.M. Гончар (53) 62 1.382(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 828254, кл. Н 01 Н 36/00, 1979 °

Авторское свидетельство СССР

У 1274145, кл. Н 03 К 17/56, 1985. (54) БЕСКОНТАКТНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в . электронньгх системах слежения за положением объекта, например в путевых переключателях, устройствах аварийного контроля и т.д. Целью изобретения является расширение функциональ„„SU„„1458969 А1 д5114 Н 03 К 17/56, Н 01 Н 36/00 ных возможностей устройства, а именно увеличение дальности его действия и расширение диапазона изменения величины дифференциала хода, за счет использования ключевого режима биполярного транзистора, что позволяет независимо устанавливать положение точек включения и выключения устройства и величину дифференциала хода, Цель достигается путем введения в активный элемент генератора 1 магнитоэлектрических колебаний дополнительно биполярного транзистора 7 и второго дросселя 8. Выключатель содержит также контурную обмотку 2, обмотку 3 обратной связи, контурный конденсатор 4, первый дроссель 6, ферритовый сердечник 9. Выводы 10 и 11 автогенератора 1 подключены к обкладкам конденсатора 12 фильтра.

2 ил.

1458969 ного конденсатора 4, затвор и базак объединенным вторым выводам контурной обмотки 2 и контурного конденсатора 4, а сток и коллектор — к одному из выводов 10 автогенератора 1.

Второй вывод обмотки 3 обратной связи подключен к второму выводу автогенератора 1.

Объект контроля находится на неко.тором удалении от торца сердечника 9.

1 и в зависимости от этого расстояния вносит в колебательный контур, образованный контурным конденсатором 4 и контурной обмоткой 2, эквивапентное сопротивление, наличие которого ведет к затуханию колебаний в контуре; Если объект контроля удален от сердечника 9, то сопротивление, вносимое в контур, минимально, добротность контура высока и возникшие колебания имеют большую амплитуду.

Бесконтактный выключатель работает следующим образом.

При включении шины 13 источника питания ток протекает через канал полевого транзистора 5, дроссель 6, обмотку 3 обратной связи и выходную шину 14 устройства. Через биполярный транзистор 7 ток в это время не протекает, так как его переход базаэмиттер закорочен через контурную обмотку 2 и второй дроссель 8, т.е. биполярный транзистор 7 закрыт. Однако ток, проходящий через канал поле( вого транзистора 5, протекая через обмотку 3, возбуждает электромагнитные колебания s параллельном контуре, образованном контурной обмоткой 2 и контурным конденсатором 4. Колебания в виде напряжения поступают на затвор полевого транзистора 5, модулируют ток, протекающий через него и,соответственно, через первый дроссель 6, который таким образом осуществляет отрицательную обратную связь по переменному току, которая повьппает входное сопротивление полевого транзистора 5 и уменьшает величину сопротивления, вносимого входной цепью полевого транзистора в колебательный контур, т.е, не снижает его добротности. БиполярньпЪ транзистор 7 по-прежнему закрыт и не оказывает влияния на условия возбуждения колебаний в контуре. КоэфФициент усиления полевого транзистора 5

I определяется величиной индуктивности

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в электронных системах слежения за положением объекта, например в путевых переключателях, устройствах аварийного контроля и охраны объектов. . Целью изобретения является расширение функциональных возможностей 10 бесконтактного выключателя, а именно увеличение дальности его действия и расширение диапазона изменения величины дифференциала хода (шнрины петли гистерезиса при включейии-,15 выключении бесконтактного выключате- ля), путем введения в активный колебательный контур автогенератора дополнительной параллельной цепи обратной связи, выполненной на биполяр- 20

1 ном транзисторе с дросселем в цепи эмиттера, и использования ключевого режима биполярного транзистора, что позволяет независимо. устанавливать положение точки включения-выключения бесконтактного выключателя (величину дальности работы) и величину дифференциала хода.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема бесконтактного выключателя; íà 30 фиг. 2 — зависимость тока выходной шины от положения (зазора) ферритового сердечника и объекта контроля при различных значениях величин индуктивностей первого и второго дрос" селей автогеиератора.

Бесконтактный выключатель содержит автогенератор 1 магнитоэлектрических колебаний, состоящий из последовательно соединенных контурной об- 40 мотки 2 и обмотки 3 обратной связи, контурного конденсатора 4, полевого транзистора 5, первого дросселя 6, биполярного транзистора 7, второго дросселя 8 и ферритового сердечника 9. Выводы 10 и 11 автогенератора 1 подключены к обкладкам конденсатора

12 Фильтра и шине 13 источника питания и выходной шине 14 соответственно.

Автогенератор t. выполнен по схеме индуктивной трехточки с использованием в качестве активного элемента параллельно соединенных полевого биполярного 7 транзисторов, исток и эмиттер которых соответственно через первый 6 и второй 8 дроссели подключены к точке соединения обмоток 2 и 3 и одной из обкладок контур-, первого дросселя 6 и не зависит от

1458969 рый проходит по цепи: шина 13 питания, вывод 10 автогенератора 1, переход коллектор - эмиттер транзистора 7, второй дроссель 8, обмотка 3 обратной связи, вывод 11 автогенератора 1, выходная шина 14 устройства.

Этот импульс тока в обмотке 3 обратной связи подкачивает дополнительное

15 количество энергии в колебательный контур, в результате чего увеличивается амплитуда колебаний, причем лавинообразно растет ток потребления

20 устройства. Затем в результате действия отрицательной обратной связи по переменному току, проходящему по второму дросселю 8, и нелинейности коэффициента усиления биполярного транзистора 7 по току устанавливается стационарный режим автоколебаний, соответствующий включенному состоянию выключателя, когда через выходную шину 14 протекает значительный ток.

Амплитуда стационарных колебаний определяется величиной вносимых пот

35 терь (вносимое сопротивление) в колебательный контур со стороны объекта контроля и глубиной отрицательной обратной связи и слабо зависит от коэффициента усиления по току тран40 зистора 7, так как в цепи его эмиттера действует глубокая отрицательная связь по переменному току, которая повышает входное сопротивление транзистора 7, что не снижает добротности колебательного контура.

После выхода генератора на стационарный режим работы бесконтактный вы-. ключатель готов к работе и находится во включенном состоянии (высокий уровень выходного сигнала) °

При поднесении объекта контроля к торцу ферритового сердечника 9 в объекте наводятся вихревые токи, при

55 зтрм увеличивается вносимое в колебательный контур сопротивление, уменьшается его добротность, что уменьшаразброса значений крутизны входной характеристики полевого транзистора 5 °

При увеличении амплитуды колебаний в контуре до величины, превышающей . напряжение отпирания биполярного транзистора 7 (т.е. около 0,5 В) во время открывающей полуволны колебаний, возникает ток базы транзистора 7, который вызывает импульс тока коллек- 10 тора биполярного транзистора 7, котоет амплитуду электромагнитных колебаний.

На фиг. 2 показан вид изменения выходного сигнала при уменьшении зазора между торцом сердечника 9 и объектом контроля. Включение в активный элемент автогенератора 1 параллельно соединенных биполярного 7 и полевого 5 транзисторов позволяет, используя нелинейность их суммарной входной характеристики, получить гистерезисный характер изменения выходного сигнала при изменении положения объекта контроля. Таким образом, по мере приближения объекта контроля к сердечнику 9 вносимые потери достигают такой величины, что амплитуда колебаний уменьшается настолько, что не выполняются условия самовозбуждения, и колебания лавинообразно срываются. Ток в выходной шине 14 уменьшается. Бесконтактный выключатель выключается. Условия существования колебании при приближении объекта к сердечнику определяются только биполярным транзистором 7 и вторым дросселем 8 °

После срыва колебаний автогенератора 1 биполярный транзистор 7 закрывается и в начальном этапе возникновения колебаний при удалении объекта контроля от сердечника 9 участия не принимает.

При удалении объекта контроля от сердечника 9 снова формируются условия возникновения автоколебаний, причем они не зависят от условий существования автоколебаний при приближении объекта контроля к сердечнику 9, а зависят только от крутизны полевого транзистора 5 и величины индуктивности дросселя б. Разница в условиях срыва и возникновения колебаний позволяет сформировать гистерезисный вид характеристики переключения бесконтактного выключателя. Положение ветви включения бесконтактного выключателя устанавливают выбором индуктивности первого дросселя б, а положение ветви выключения — выбором индуктивности второго дросселя 8. При дальнейшем удалении объекта от сердечника 9 увеличивается добротность контура, амплитуда колебаний в контуре нарастает и по достижении амплитудой величины, превышающей напряжение отпирания биполярного транзистора 7, включается вторая ветвь гене5 145896 рации через биполярный транзистор 7.

Амплитуда колебаний резко возрастает, поспе чего из-за нелинейности входной характеристики биполярного транзистора 7 происходит переход в стационарный режим генерации электромагнитных колебаний. Бесконтактный выключатель включается.

Стабильность положения точек вклю- 1п чения и отключения бесконтактного выключателя обеспечивается наличием дросселей 6 и 8 в цепях обратной связи по переменному току транзисторов

5 и 7 соответственно, причем положе- 16 ние каждой из ветвей характеристики включения и выключения может быть

1 выбрано независимо путем подбора вели-чины индуктивностей дросселей 6 и 8 соответственно. Возрастает дальность 2п действия бесконтактного выключателя, так как она определяется условием возникновения существования сравнительно небольших по амплитуде колебаний (0,5 В), создаваемых полевым тран-25 зистором 5. После их возникновения включается биполярный транзистор, который доводит их до требуемой мощности, достаточной для последующей

1 фиксации переключения бесконтактного Зo выключателя.

Формула из обр етения

Составитель В. Лементуев

Техред N.Äèäûê . Корректор A. Обручар

Редактор А. Лежнина

Заказ 378/58 Тираж 879 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Бесконтактный выключатель, содер- 35 жащий параллельно включенные между шиной питания и выходной шиной выключателя конденсатор фильтра и авто генератор магнитоэлектрическнх колебаний, выполненный по схеме индуктивной трехтонки, состоящий из активного элемента, магнитной системы, содержащей ферритовый сердечник с по-. следовательно включенными обмотками контурной и обратной связи, и контурного конденсатора, причем активный элемент содержит полевой транзистор, включенный последовательно с первым дросселем между первым выводом автогенератора магнитоэлектрических колебаний, соединенного с шиной питания выключателя и точкой соединения обмоток магнитной системы, затвор полевого транзистора соединен с общей точкой контурной обмотки и контурного конденсатора, а свободный вывод обмотки обратной связи, соединен с вторым выводом автогенератора магнитоэлектрических колебаний, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения функциональнык возможностей, в активный элемент дополнительно введены биполярный транзистор и второй дроссель, причем коллектор биполярного транзистора соединен с первым выводом автогенератора магнитоэлектрических колебаний, база — с затвором нолевого транзистора, а эмиттер через второй дроссель — с точкой соединения обмоток магнитной системы и вторым выводом контурного конденсатора.