Бесконтактный торцовый переключатель

 

Изобретение относится к автоматическому управлению электрическими системаА ми и может быть использовано в устройствах для контроля положения механизмов, Цель изобретения - увеличение надежности. Бесконтактный торцовый переключатель содержит преобразователь 1, включающий автогенератор 2, детектор 3, компаратор 4, колебательный контур 9, 10 с ферритовым сердечником 11. дополнительный резистор 14 и выходной усилитель мощности на транзисторе 17. Введение дополнительных конденсаторов 24, 25 и резистора позволило обеспечить помехоустойчивость схемы устройства и увеличить дифференциал хода, что обеспечивает высокую надежность устройства . 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

союз советских социАлистических

РЕСПУБЛИК (л)л Н 01 Н 36/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4836244/21 (22) 07.05.90 (46) 30.04.93. Бюл. ЬЬ 16 (71) Минское специальное конструкторское бюро автоматических линий (72) А.А.Крупчук, В.А,Колодич (56) Авторское свидетельство СССР

Q 911131, кл. Н 01 Н 36/00, 1982, Интегральная микросхема КР1017 ХА1, БК0.348.838ТУ. (54) БЕСКОНТАКТНЫЙ ТОРЦОВЫЙ ПЕРЕКЛ ЮЧАТЕЛ Ь (57) Изобретение относится к автоматическамууправлению электрическими система„„ А2„„1812569 А1 ми и может быть использовано в устройствах для контроля положения механизмов, Цель изобретения — увеличение надежности.

Бесконтактный торцовый переключатель содержит преобразователь 1, включающий автогенератор 2, детектор 3, компаратор 4, колебательный контур 9, 10 с ферритовым сердечником 11, дополнительный резистор

14 и выходной усилитель мощности на транзисторе 17, Введение дополнительных конденсаторов 24, 25 и резистора позволило обеспечить помехоустойчивость схемы устройства и увеличить дифференциал хода, что обеспечивает высокую надежность устройства. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к автоматиче- (фиг. ) соответствуют значециала хода переключателя скому управлению электрическими системами нию дифференциала и к входу для изменения и может быть использовано преимуществен- при подключении к вхо 15 но в машиностроении, станкостроении для петли гистерезиса преобразователя 1 резипутевого контроля и для контроля положе- 5 стара 14 с неинве . 6 нвертирующего выхода 6 комния механизмов или отдельных его узлов паратора 4 а 29— б кривая — при отсутствии ез непосредственного механического кон- такого подключения, такта с ними. Бесконтактный торцовый переключаЦелью изобретения является увеличе- тель работает следующим образом.

we надежности, 10 При подаче напряжения питания и оти е лагаемог б

- На фиг.1 изображена электросхема сутствиивзонесрабатыванияупр и авляющего оторого используется р д о бесконтактного торцового элемента в качестве которо переключателя; на фиг.2 — зависимости из- контролируемы б емыи о ьект или стальная пламенения петли гистерезиса (дифференциа- стинка, автогене ато 2 ла хода) переключателя от условий "5 автоколебаний с максимальной амплит.коммутации автогене ато а, дой. При этом инвертирующий выход 5 комксимальнои амплитуБесконтактный торцовый пареключа- паратора 4 находится в неп ов тель со е жит и д р реобразователь 1, вкл1оча- состоянии (закрыт), транзистор 17 выходноющий последовательно соединенные го усилителя мощности заперт и через соавтогенератор 2, детектор 3 и компаратор 4 20 противление нагрузки 21 ток не течет. В то с двумя выходами 5 и 6 — инвертирующим и же время неинвертирующий выход 6 компанеинвертирующим, Для функционирования ратора 4 находится в проводящем состояавтогенератора 2 преобразователя 1 в нем нии (открыт) и че е предусмотрены входы и выходы для под- подключается к входу 15 автогенератора ключения внешних цепей обратной связи. В 25 для изменения петли гистерезиса nepeKrlfoэтом случае амплитуда автоколецепь отрицательной обратной связи 7, 8 ав- чателя. В этом сл ч ратора возрастает по тогенератора 2 подключен колебательный баний автогенера ор 2 контур 9, 10. Катушка индуктивности коле- сравнению со случаем, когда эта связь отбательного контура размещена в открытой сутствует, Степень увеличения амплитуды чашке ферритового сердечника 11, что пред- 30 автоколебаний можно регулировать подбоставляет собой датчик положения переклю- ром величины резистора 14, чателя. В цепь положительной обратной При введении управляюще ключен резистор 13 цепи обрат- в зону действия электромагнитного поля, ro элемента ной связи. обеспечивающей требуемый ре- образованного на торце чашки 11 фе итожим работы автогенератора, 35 це чашки ферритового сердечника датчика положения контун и в режиме автоколеДля изменения петли гистерезиса неин- ром индуктивност 9 вертирующий выход 6 компаратора4 через баний, изменяется (уменьшается) амплидополнительный резистор 14 подключен к туда генера ии в вхо 15 а входу автогенератора 2, Инвертирующий ханий в колебательный конт 9 IQ, выхо 5 компа ат ьныи контур 9, О. При сто 16 и д р тора 4 через базовый рези- 40 определенном расстояни р подключен к базе транзистора 17 . элемента от торца чашки 11 ферритового т янии управляющего амплитуда генерируемых колевыходного усилителя мощности, эмиттер ко- сердечника амплит ио 1 roporo через последовательно соединенные баний уменьшае шается до величины, при котодиод 8 в прямом направлении и балласт- рой компаратор 4 р переходит в другое н и резистор19 соединенсположительной 45 устойчивое сост в е состояние; инвертирующий шинои 20 питания преобразователя 1 и под- выход 5 откр открывается, а неинвертирующий ключен к плюсу источника питания, à в коллек- выход 6 зак ь крывается, так как инвертирую,А

21.Ме в х тор подключается сопротивление нагрузки щий выход 5 согл асован с входом усилителя шина 22 ежду выходом детектора 3 и общей мощности,тотранзист 17 истор также открываопротиаление нагрузки 21 теи питания подключен интегрирую- 50 ется и через cîïðîò а щий конденсатор 23, Кроме того, к шине 22 чет ток. В этом этом случае неинвертирующий подключены одни выводы первого дополни- выход 6 че 14 тельных и второго 25 конденсаторов 24 и 25 оказывае д через резистор практически не казывает влияния на работу автогенератодругой вывод первого конденсатора 24 сое- ра 2, Это пол то положение управляющего элемендинен с металлическим корпусом 26 пере- 55 та соответству в тствует точке срабатывания ключателя, а другой вывод второго переключателя. конденсатора 25 подключен к положитель- При возврате а возврате управляющего элемента

Вн енни и шине 20 питания преобразователя 1. от точки сраб нутренний стабилизатор 27 напряжения расстояние вследствие уменьшения вн иимеет один вход и три выхода, ледствие уменьшения вносимого затухания пройсходит возрастание амI

1812569 плитуды автоколебаний, а при достижении питания и нагрузки. Между корпусом и схенапряжения, равного пороговому значению мой переключателя образуется определенкомпаратора 4, амплитуда колебаний воз- ная емкость. А так как входные цепи растает до величины, при которой компа- автогенератора 2 преобразователя 1 доратор 4 переходит в исходное состояние 5 статочно высокоомные, то между корпу(инвертирующий выход 5 закрывается, а не- сом переключателя и входным цепями инве тирующий выход 6 открывается). Это автогенератора 2 образуется эффективная положение управляющего элемента соот- дифференцирующая цепь, через которую и ветствуетточкеотключения(возврата)пере- воздействуют помехи, вызывающие срыв кл ючател я. 10 генерации.автогенератора 2 и изменение

Разность по пути между точками воз- коммутационногосостоянияпереключателя врата и срабатывания переключателя со- как в зоне дифференциала хода к точке отставляет зону дифференциала хода., ключения(возврата), так и за ней, КонденсаВведениерезистора14,подключенного тор 24 выполняет роль блокировочного и к неинвертирующему выходу 6 компаратора 15 замыкает через себя наводимые импульс4 и к входу 15 автогенератора 2 для измене- ные высокочастотные помехи на общую ши- . ния петли гистерезиса переключателя, позво- нупитания 22. Конденсатор 25 с резистором " лило увеличить значение дифференциала 19 образует сглаживающий RC-фильтр, захода. В этом случае увеличение амплитуды: . щищающий переключатель от электромагколебаний автогенератора 2 равносильно 20 нитных помех, проникающих по цепи смещению точки отключения переключа- питания. Подключение к.инвертирующему теля от чувствительного элемента датчика выходу 5 компаратора 4 выходного усилите- положения, т.е. расширению петли гистере- ля мощности, выполнеиног6на транзисторе зиса (зоны дифференциала хода), Это явля- 17, включенном по схеме с общим эмитте- ется следствием того, что в данном случае: 25 ром, база которого через резистор 16 подменяются условия самовозбуждения авто- — "ключена к выходу 5 компаратора 4, а генератора 2 таким образом, что отрица- . змиттер через последовательно соедииейтельная обратная связь 7, 8 преобладает. ные диод 18 в прямом направлений и резиПоатомудля возникновения генерации as-. стор 19 соединен с положительной шиной тогенератора 2 необходимо ослабить эту Зб 20 питания преобразователя 1 и подключен связь за счет yMeíünjåíèÿ демпфирования к положительной шине источника питания, колебательного контура 9, 10 датчика по- позволило повысить надежность переклюложения, т.е. снйжения вносимого затуха-, чателя за счет повышения нагрузочкой спония путем дальнейшего отвода управляю- собности, расширения пределов питающего щего элемента от чувствительной поверхно- 38 напряжения, обеспечения защиты переклюстидатчикаположения(от точки срабатыва- . чателя отизменейия полярности питающего

Ния).. : . -напряжения, обеспечения снижения падеГрафически на фиг.2 приведены зависи- - ния напряжению на переключателе в открымости изменения петли гистерезиса пере- томсостоянии. ключателя для двух случаев: кривая 28 — 40 В условиях эксплуатацйи верхнее знапетля гистерезиса, когда к неинвертирую- -- чение.напряжения источника питания мощему выходу 6 компаратора 4 и к входу 15 "жет достигать 30...35 В, что превышает автогенератора 2 подключен резистор 14 и .: предельный уровень напряжения (27 Е) схекривая 29 —. петли гистерезиса, когда рези- мй преобразователя 1. Йреобразователь 1 стор14неподключен,т.е, отсутствует. В случае 45 содержит внутренний стабилизатор 27 наотсугствия цепочки 6-14-15 вышеописанное пряжения и может работать при значении явление отсутствует и дифференциал хода питающего напряжения 5 В прй малом по(петли гистерезиса) переключателя опреде- . требляемом токе (порядка 12 мА). Поэтому ляется в основном величиной петли гисте- для расширения значения верхнегоуровня резиса компараторз 4. 50 напряжения питания переключателя в

Подключение к общей шине 22 питания цепь питания включен резистор 19, значе- . . и к корпусу 26 переключателя, а также к ние которого выбирается таким образом, плюсовой шине питания 20 преобразовате- чтобы нижний предел напряжения питания ля1 преобразователякокденсаторов24и25 . не превышал 12 B. Включение в положиобеспечивает помехоустойчивость схемы 55 тельную шину 20 питания преобразователя переключателя. Преобразователь 1 пере- 1 диода 18 в прямом направлении обеспечиключателя подвержен воздействию им- вает как защиту преобразователя, TBK и запульсных и электромагнитных помех, щиту транзистора 17 усилителя мощности воздействующих на корпус переключателя от перемены полярности питающего напряи на провода для подключения напряжения жения. При переме.ie полярности напряже- .

1812569 ния из-за отсутствия тока, протекающего через преобразователь l, невозможно открывание транзистора 17 в инверсном режиме и, следовательно, выход его из строя предотвращается, При таком включении диода 18 обеспечивается минимальйое падение напряжения на переключателе в открытом состоянии (между электродами эмиттер-коллектор транзистора 17), t.å. уровень сигнала ".1" возрастает, а уровень сигнала "0" — уменьшается. Особо это важно при Значительных -колебаниях питавщего напряжения и при реализации на переключателях логических функций, например, схеРезистор 16, определяющий ток базы транзистора 17 усилителя мощности, выбирается таким образом, чтобы увеличить нагрузочную способность переключателя rlo сравнению с инвертирующим выходом 6 .компаратора 4 в несколько раа

Использование таких устройств в системах промышленно" автоматики, выполненных как на релейно-контактной аппаратуре, так и нв.интегральных микросхемах, позволит повысить надежность эксплуатации и сократить, простои технологического оборудования.

flo сравнению с прототийом, предлагаемое. Изобретенйе позволяет разработать аппарат с. высокими зксплуатэциойными свойствами повышенной надежности за счет обеСпечения помехоустойчивости схвмы переключателя от воздействия на нее по цепи питания импульсных и элвктромагнитных помех, что йсключает ложные.срабаты.вания переключателю при воздействии указаннйх помех и скачкообразного изменения питающего напряжения от 20 до

30...36 В; увеличения: нагрузочной способ- 40 ности переключателя от 50 до 200 МА, бла- " годаря чему возрастает. Нв толька надежность работы переключателя, но и расширяется-область применения их для рвботы каК с логическими элементами, так и с 48 элвктромагнитйыми реле, применяемыми i стайкостроении, расширения петли гистерезисв (дифференциала хода) с 0,01 до

0,03...0,5 мм, обеспечивая тем самым надежную коммутацию цепей управления при изменении темпеоатуры окружающей среды от -25 до +70 С и напряжения питания от 20 до 30...35 В, расширения верхнего значения предела питающего напря>кения с

27 до 30...35. В; обеспечения защиты переключателя от перемены полярности питающего напряжения и коммутационных перенапряжений в цепи нагрузки переключателя, возникающих при отключении индуктивной нагрузки. При этом предотвращается выход из строя переключателей в условиях эксплуатации и.сокращаются простои технологического оборудования.

Формула изобретения

1. Бесконтактный торцовый переключа- тель, содержащий установленные в металлическом корпусе преобразователь, включакиций в себя автогенератор с колебательным контуром во внешних цепяхобратной связи и входом изменения петли гистерезиса, детектор, входом подключенный к выходу автогенератора и выходом - ко входу компаратора с йнвертируещим. и неинвертирующим выходами,:интегрирующий конденсатор, резистор цепи образиной связи и шины питания, от лич в в щ ий с я тем, что, с целью увеличения надежности, введены два дополнитвльнйх конденсатора и резистор, причем одни выводы дополнительных конденсаторов подключены к общей шине питания, другой вывод первого дополнительйого конденсатора соединен с металлическим корпусом, другой вывод второго дополнительного конденсатора с положительной шиной Питания, а дополнительный рвзйстор подклю«ен межд нвинвер1ируащим выходом компаратора и входом для изменения петли гистерезиса.

2. Иервкл1очатель по-rt.1, о т л и ч а юшийся тем, что дополнительно введен

ВЫХОДНОЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ, ВЫПОЛНЕН" ный нэтранзисторе, включенном по схеме с общим эмиттором, база которого через базовый резистор подключена к инвертйрующему выхаду компаратора, змиттер соьдийен с положительной шиной источник4 питания и через последовательно соедиН ЕН Н ЫВ ПРЯМОВКЛ ЮЧЕНН Ый ДИОД И балластный резистор — с положительной шиной питания преобразователя, а коллектор йодключен в цепь нагрузки.

1812569 ср алм

РРМ.

Фиа2

Составитель Л. Багян

Техред М,Моргентал

Корректор М, Ткач

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1577 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5