Бесконтактный магнитный переключатель

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в приборах автоматики, электроники и вычислительной техники. Цель изобретения повышение помехозащищенности за счет увеличения амплитуды выходного импульса и снижения влияния внешних магнитных полей. Бесконтактный магнитный переключатель содержит клавишу 1, жестко связанную с толкателем 2, возвратную пружину 3, корпус 4, в котором установлен постоянный магнит 5 на толкателе 2 и магниточувствительный элемент с катушкой 7 на магнитомягком сердечнике 6, продольная ось 8 которого перпендикулярна направлению перемещения постоянного магнита 5 и асимметрична его средней оси. Выполнение сердечника 6 магниточувствительного элемента в виде упругой пластины, один конец которой закреплен в корпусе 4, а свободный конец вблизи постоянного магнита 5, позволяет значительно увеличить амплитуду выходного сигнала. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к устройствам бесконтактной коммутации электрических цепей, и может быть использовано в приборах автоматики, электроники и вычислительной техники. Цель изобретения повышение помехозащищенности за счет увеличения амплитуды выходного импульса и уменьшения влияния внешних магнитных полей. На фиг. 1 представлена конструкция предложенного устройства в исходном состоянии; на фиг.2 расположение элементов после включения; на фиг.3 расположение элементов после включения для случая выполнения катушки из двух секций. Устройство содержит клавишу 1, жестко связанную с толкателем 2, возвратную пружину 3, корпус 4, в котором установлен постоянный магнит 5 на толкателе 2 и магниточувствительный элемент с сердечником 6 из магнитомягкого материала и катушкой 7. Ось намагниченности постоянного магнита 5 направлена перпендикулярно продольной оси 8 сердечника 6 и соответствует направлению 9 перемещения постоянного магнита 5. Сердечник 6 выполнен в виде упругой пластины и закреплен на корпусе 4 одним концом 10, а свободный конец 11 расположен вблизи постоянного магнита 5. Продольная ось 8 сердечника 6 асимметрична средней оси постоянного магнита 5. Катушка 12 может быть выполнена из двух секций с возможностью перекоммутации выводов 13, 14. Конец 10 сердечника может быть закреплен на оси (не показано). Устройство работает следующим образом. В случае жестко закрепленного, дальнего от магнита 5 конца 10, в исходном положении сердечник 6 изогнут в сторону дальнего от клавиши 1 конца магнита 5. Это обусловлено тем, что продольная ось 8 сердечника 6 смещена в сторону полюса S магнита 5. Намагниченное тело всегда "втягивается" в область большого градиента магнитного поля, а максимальный градиент у полюсов магнита 5. Если сердечник 6 намагничен таким образом, что его N-полюс находится на свободном конце 11 (начальное состояние сердечника), то в исходном положении переключателя (до нажатия) конец с N-полюсом сердечника будет притягиваться к S полюсу постоянного магнита 5, при этом сила притяжения уравновешивается упругими силами сердечника 6. При нажатии на клавишу 1 магнит 5 перемещается вниз, ось 8 сердечника 6 начинает перемещаться к центру магнита 5 и далее к полюсу N. При этом направление внешнего поля, создаваемого постоянным магнитом 5, меняется и появляется составляющая поля, направленная противоположно намагниченности сердечника, и, когда эта составляющая напряженности внешнего поля превышает напряженность поля сердечника 6, происходит скачкообразное изменение намагниченности сердечника 6. В этот момент происходит резкий, практически мгновенный, переброс свободного конца 11 сердечника 6. В катушке 7 вырабатывается импульс напряжения, амплитуда и длительность которого не зависят от скорости и величины изменения внешнего магнитного поля (скорости движения клавиши). Данная конструкция позволяет, при прочих равных условиях с прототипом, получить выигрыш и в величине выходного сигнала. При размещении на сердечнике 6 двух секций катушки 12 (см.фиг.3) в момент переброса свободного конца 11 пластины витки дополнительной секции пересекают с высокой скоростью магнитные силовые линии, что приводит к возникновению в ней импульса напряжения определенной полярности. Выполнение магниточувствительного элемента в виде пластины, резко "перебрасывающейся", позволяет получить при малых габаритах устройства необходимый по величине импульс напряжения, стабильный как по величине, так и по продолжительности. При этом суммируется импульс напряжения, наведенный в катушке в результате скачкообразного изменения намагниченности пластины, с импульсом напряжения, возникающим в результате резкого переброса пластины за счет пересечения катушкой магнитных силовых линий. При данной конструкции предусмотрена возможность изменения величины выходного сигнала путем переключения концов 13 и 14 катушки 12, с которых снимается сигнал. Если ϕ₁- импульс напряжения, наведенный в результате изменения направления намагниченности пластины, а ϕ₂- импульс напряжения, возникающий в результате пересечения катушкой магнитных силовых линий, то при одном подключении результирующий сигнал ϕ=ϕ₁+ϕ₂,при другом подключении результирующий сигнал ϕ=ϕ₁-ϕ₂. При этом, изменяя число витков катушки, можно получить результирующий сигнал с амплитудой в широких пределах (меняется ϕ₂, неизменная часть ϕ₁). В силу градиентности магнитного поля напряженность последнего резко падает с расстоянием и при данной конструкции основная часть магнитных силовых линий будет приходиться на свободный конец 11 сердечника 6, если сердечник закрепить на железном, например, корпусе 4 через немагнитную прослойку (для исключения образования замкнутого магнитного контура) и толкатель выполнить из немагнитного материала (пластмассы, например), то данный переключатель без изменения конструкции может работать в самых сильных магнитных полях, поскольку корпус переключателя будет являться экраном.

Формула изобретения

1. БЕСКОНТАКТНЫЙ МАГНИТНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ, содержащий клавишу, жестко связанную с толкателем, возвратную пружину, корпус, в котором установлен постоянный магнит на толкателе и магниточувствительный элемент с катушкой на магнитомягком сердечнике, продольная ось которого перпендикулярна направлению перемещения постоянного магнита и асимметрична его средней оси, отличающийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности за счет увеличения амплитуды выходного импульса и уменьшения влияния внешних магнитных полей, сердечник магниточувствительного элемента выполнен в виде упругой пластины, один конец которой закреплен в корпусе, а свободный конец расположен вблизи постоянного магнита, причем катушка магниточувствительного элемента размещена на закрепленном конце упругой пластины. 2. Переключатель по п. 1, отличающийся тем, что катушка выполнена из двух секций.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3