Способ определения положения объекта из магнитного материала и устройство для его реализации

Изобретение относится к области коммутационной техники, а именно к способам и устройствам, позволяющим определять положение объекта из магнитного материала, управлять постоянным магнитным полем в трех плоскостях. В способе определения положения объекта из магнитного материала, включающем использование корпуса из немагнитного материала, магнита, создающего постоянное магнитное поле хотя бы одного магнитоуправляемого элемента, расположенного хотя бы в одной плоскости, организацию взаимодействия между магнитоуправляемым элементом и магнитным полем хотя бы в одной плоскости, дополнительно создают в корпусе из немагнитного материала камеру с крышкой, последнюю наполняют демпфирующей жидкостью, а постоянный магнит выполняют в виде тела вращения с диаметральной намагниченностью и размещают в камере в свободном состоянии, способным вращаться хотя бы в одной плоскости, обеспечивают доступ объекта к корпусу в трех плоскостях, регистрируют изменение ориентации постоянного магнита хотя бы в одной плоскости, а тело вращения выполняют в виде шара либо в виде цилиндра, либо в виде диска, либо в виде кольца. Технический результат - возможность определения положения объекта из магнитного материала в трех плоскостях, повышение виброустойчивости и надежности в эксплуатиции, расширение функциональных возможностей, универсальность и простота в применении.2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области коммутационной техники, а именно к способам и устройствам, позволяющим определять положение объекта из магнитного материала, управлять постоянным магнитным полем в трех плоскостях и регистрировать его положение. Это дает возможность использовать изобретение при создании датчиков и различных систем позиционирования объектов, применяемых в робототехнике, в охранной сигнализации, в контрольно-измерительном оборудовании, в средствах автоматизации обеспечения безопасности на транспорте, в машиностроении, металлургии, в других областях деятельности человека, где необходимо определять положение объектов, изготовленных из магнитных материалов.

Известно техническое решение взаимодействия магнитного выключателя и объекта, выполненного в виде шара, способного совершать перемещающиеся движения по вертикали, включающее также постоянный магнит и пружину с гнездом на котором расположен шар (Патент CN 201247731, «Ball-pressing magnetic-controlled switch for binding machine», МПК H01H 36/00, опубл. 2009-05-27). Принцип действия основан на отдалении или приближении магнитного поля, а именно изменение расстояния между объектом из магнитного материала и магнитом, влияющим на контакты выключателя.

Недостатком данного технического решения является низкая стабильность работы при вибрациях, а также определение положения объекта из магнитного материала только в одной плоскости.

Известно техническое решение, основанное на принципе удаления или приближения объекта из магнитного материала, включающее геркон, постоянный магнит, выполненный в виде бруска, закрепленного на маятнике и способного вращаться вокруг своей оси (Патент РФ №2444804, Магнитоуправляемый коммутатор, МПК Н01Н 36/00, опубл. 10.03.2012). Вращаясь по кругу, магнит приближается (и удаляется) по очереди к разным герконам, воздействуя на них по очереди.

Недостатком данного технического решения является необходимое наличие отдельных частей, постоянного магнита и геркона, имеющих возможность сближаться и удаляться друг от друга, что значительно сокращает область применения данного способа на практике, а также определение положения объекта из магнитного материала только в одной плоскости.

Известно техническое решения для определения положения объекта из магнитного материала и регистрации его наличия путем изменения расстояния между постоянным магнитом и герконом (патент РФ на изобретение №2304820, Выключатель концевой герконовый, МПК Н01Н 36/00, приоритет от 04.07.2005). Устройство, использующее данный способ, состоит из двух отдельных частей. Одна включает в себя постоянный магнит, вторая геркон. При их сближении контакты геркона входят в магнитное поле, что переводит их в противоположное логическое состояние.

Недостатком данного технического решения является обязательное наличие двух отдельных частей, постоянного магнита и геркона, имеющих возможность сближаться и удаляться друг от друга, что значительно сокращает область применения данного способа на практике, а также определение положения объекта из магнитного материала только в одной плоскости.

Известно техническое решение управления магнитным полем и регистрации его наличия с использованием экранирующие свойства магнитных материалов, которые при входе в контролируемую зону, между магнитом и герметичным магнитоуправляемым контактом (герконом), демпфируют магнитное поле, снимая его с контактов геркона и переводя их в противоположное логическое состояние (Магниточувствительный выключатель MS GR2P-L (), выбранный в качестве прототипа)._Данное техническое решение предполагает наличие корпуса, щели в нем, с разной стороны от которой расположены геркон и магнит, и пластины, выполненной из магнитного материала.

Недостатками данного технического решения являются повышенные требования по монтажу и допускам по несоосности пластины и щели в корпусе переключателя, разделяющего геркон от управляющего магнита, а также необходимость точного и строгого позиционирования контролируемого объекта в небольшой зоне срабатывания, определяемой размером щели. Также недостатками данного технического решения являются низкая виброустойчивость в работе и определение положения объекта из магнитного материала только в одной плоскости.

Перед авторами ставилась задача разработать способ определения положения объекта из магнитного материала в трех плоскостях и устройство для его реализации, выполненного в едином корпусе, а так же повысить виброустойчивость в работе.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения положения объекта из магнитного материала, включающем использование корпуса из немагнитного материала, магнита, создающего постоянное магнитное поле хотя бы одного магнитоуправляемого элемента, расположенного хотя бы в одной плоскости, организацию взаимодействия между магнитоуправляемым элементом и магнитным полем хотя бы в одной плоскости, дополнительно в корпусе из немагнитного материала создают камеру с крышкой, последнюю наполняют демпфирующей жидкостью, а постоянный магнит выполняют в виде тела вращения с диаметральной намагниченностью и размещают в камере в свободном состоянии, способным вращаться хотя бы в одной плоскости, обеспечивают доступ объекта к корпусу в трех плоскостях, регистрируют изменение ориентации постоянного магнита хотя бы в одной плоскости, а тело вращения выполняют в виде шара либо в виде цилиндра, либо в виде диска, либо в виде кольца.

Способ реализуется с помощью устройства, включающего в себя корпус из немагнитного материала, магнит, создающий постоянное магнитное поле, хотя бы один магнитоуправляемый элемент, расположенный хотя бы в одной плоскости, а в корпусе дополнительно создана камера с крышкой, заполненная демпфирующей жидкостью, а постоянный магнит выполнен в виде тела вращения с диаметральной намагниченностью, помещенным в камеру свободно вращающимся хотя бы в одной плоскости, причем тело вращения выполнено в виде шара, либо в виде цилиндра, либо в виде диска, либо в виде кольца.

Технический эффект заявляемого технического решения заключается в обеспечении определения положения объекта из магнитного материала в трех плоскостях, повышении виброустойчивости в работе, расширении функциональных возможностей, а именно универсальности и простоты в применении, в повышении надежности в эксплуатации.

Заявляемый способ определения положения объекта из магнитного материала реализуется с помощью устройства, которое поясняется блок-схемой, представленной на фиг.1, где 1 - корпус из немагнитного материала, 2 - камера, 3 - крышка, 4 - демпфирующая жидкость, 5 - постоянный магнит, 6 - магнитное поле, 7, 8, 9 - магнитоуправляемые элементы, 10 - объект из магнитного материала.

На фиг.2 представлена блок-схема, поясняющая переход объекта из магнитного материала в плоскость «В», где 3 - крышка, 4 - демпфирующая жидкость, 5 - постоянный магнит, 7, 8, 9 - магнитоуправляемые элементы, 10 - объект из магнитного материала.

На фиг.3 представлена блок-схема, поясняющая переход объекта из магнитного материала в плоскость «С», где 3 - крышка, 4 - демпфирующая жидкость, 5 - постоянный магнит, 7, 8, 9 - магнитоуправляемые элементы, 10 - объект из магнитного материала.

Принцип работы заявляемого способа определения положения объекта из магнитного материала и устройства для его реализации можно пояснить на основе фиг.1, где в корпусе из немагнитного материала 1 создана камера 2 с закрывающейся крышкой 3. Причем камеру 2 заполняют демпфирующей жидкостью 4. Демпфирующую жидкость 4 применяют для уменьшения силы инерции вращения магнита и снижения силы трения между магнитом и стенками камеры корпуса, что обеспечивает стабильность работы при вибрации. Постоянный магнит 5 выполняют в виде тела вращения с диаметральной намагниченностью и размещают в камере 2 в свободном состоянии и способным вращаться хотя бы в одной плоскости, причем тело вращения выполняют в виде шара, либо цилиндра, либо диска, либо кольца.

В корпусе из немагнитного материала 1, вне камеры 2, располагают хотя бы в одной плоскости хотя бы один магнитоуправляемый элемент 7, 8, 9. На фиг.1 показано расположение магнитоуправляемых элементов 7, 8, 9 в 3-х разных плоскостях в зоне воздействия магнитного поля 6. Постоянный магнит 5 создает постоянное магнитное поле 6 и воздействует хотя бы на один магнитоуправляемый элемент 7, 8, 9. При приближении объекта из магнитного материала 10 в плоскости А к корпусу из немагнитного материала 1 на расстояние, равное или меньшее расстояния распространения магнитного поля 6, постоянный магнит 5, выполненный в виде тела вращения, разворачивается к нему одним из полюсов. При этом магнитоуправляемый элемент 7 попадает под воздействие противоположного полюса магнитного поля 6 и его контакт меняет свое логическое состояние, регистрируя положение объекта из магнитного материала 10 в плоскости А.

При приближении объекта из магнитного материала 10 в плоскости В постоянный магнит 5 в виде тела вращения под действием силы магнитного поля 6 разворачивается одним из полюсов в сторону плоскости В, где находится объект из магнитного материала 10. В это время магнитоуправляемый элемент 8 попадает под воздействие противоположного полюса магнитного поля 6 и его контакт меняет свое логическое состояние, регистрируя положение объекта из магнитного материала 10 в плоскости В.

Далее, при приближении объекта из магнитного материала 10 в плоскости С постоянный магнит 5 в виде тела вращения под действием силы магнитного поля 6 разворачивается одним из полюсов в сторону плоскости С, где находится объект из магнитного материала 10. В это время магнитоуправляемый элемент 9 попадает под воздействие противоположного полюса магнитного поля 6 и его контакт меняет свое логическое состояние, регистрируя положение объекта из магнитного материала 10 в плоскости С.

Таким образом, обеспечивается определение положения объекта из магнитного материала в трех плоскостях, а именно доступа объекта из магнитного материала к корпусу в одной из трех взаимно перпендикулярных плоскостях с регистрацией изменения ориентации постоянного магнита хотя бы в одной плоскости. Соединение постоянного магнита и магнитоуправляемых элементов в одном корпусе значительно упрощает конструкцию в отличие от технических решений, основанных на обязательном наличие двух отдельных частей, постоянного магнита и геркона. Экономичность в реализации представленного технического решения обеспечена также использованием элементарной кинематической схемы, без сложных механических и электрических составляющих, не требующих для реализации дорогостоящих технологий и материалов. В связи с этим устройства, реализованные на данном способе, позволяют расширить их функциональные возможности, повысить надежность в эксплуатации, обеспечить универсальность и простоту в применении и при этом достичь технологичности в изготовлении, обеспечить низкую стоимостью и легкую интеграцию в существующие системы автоматизации технологических процессов. Заявляемое техническое решение позволяет создавать устройства в едином корпусе с меньшим весом и габаритами, со стабильными выходными характеристиками, не требующие в процессе эксплуатации дополнительных настроек, регулировок. Это дает возможность помещать их в различного рода защитные оболочки, корпуса, кожуха и герметизировать компаундами, получая изделия с повышенной степенью защиты до IP67 по ГОСТ 14254-96 и выше, вандалоустойчивые, с высокими эксплуатационными характеристиками, предназначенными для работы в жестких условиях эксплуатации:

- в условиях повышенного давления;

- при наличии вибрации;

- в сложных климатических условиях;

- в агрессивных средах;

- в условиях повышенных и пониженных температур;

- в условиях сильных абразивных и механических воздействий.

1. Способ определения положения объекта из магнитного материала, включающий использование корпуса из немагнитного материала, магнита, создающего постоянное магнитное поле, хотя бы одного магнитоуправляемого элемента, расположенного хотя бы в одной плоскости, организацию взаимодействия между магнитоуправляемым элементом и магнитным полем хотя бы в одной плоскости, отличающийся тем, что дополнительно в корпусе из немагнитного материала создают камеру с крышкой, последнюю наполняют демпфирующей жидкостью, а постоянный магнит выполняют в виде тела вращения с диаметральной намагниченностью и размещают в камере в свободном состоянии, способным вращаться хотя бы в одной плоскости, обеспечивают доступ объекта из магнитного материала к корпусу в одной из трех взаимно перпендикулярных плоскостях, регистрируют изменение ориентации постоянного магнита хотя бы в одной плоскости.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что тело вращения с диаметральной намагниченностью выполняют либо в виде шара, либо в виде цилиндра, либо в виде диска, либо в виде кольца.

3. Устройство для определения положения объекта из магнитного материала, включающее в себя корпус из немагнитного материала, магнит, создающий постоянное магнитное поле, хотя бы один магнитоуправляемый элемент, расположенный хотя бы в одной плоскости, отличающее тем, что в корпусе дополнительно создана камера с крышкой, заполненная демпфирующей жидкостью, а постоянный магнит выполнен в виде тела вращения с диаметральной намагниченностью, помещенным в камеру, свободно вращающимся хотя бы в одной плоскости.

4. Устройство по п.5, отличающееся тем, что тело вращения с диаметральной намагниченностью выполнено либо в виде шара, либо в виде цилиндра, либо в виде диска, либо в виде кольца.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам коммутации электрических цепей и может быть использовано в качестве бесконтактного пульта управления в системах автоматического управления технологическими процессами в газовой и нефтяной промышленности во взрывоопасных зонах.

Емкостной сенсорный элемент (10) содержит основание (1) в виде пленки или пластины, которое сформировано из изолирующего материала и имеет гибкую или пространственную форму, электрод (2) обнаружения, расположенный по меньшей мере на части одной поверхности основания (1) и сформированный из светопропускающего проводящего слоя, содержащего углеродную линейную наноструктуру, такую как углеродная нанотрубка, и выводной провод (3), являющийся выводом от электрода (2) обнаружения.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромагнитным приводам исполнительных механизмов, и может быть использовано для поворота исполнительного механизма на заданный угол с фиксацией в крайних положениях.

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для коммутации электрических цепей при изменении положения исполнительных механизмов. .

Изобретение относится к магнитному коммутационному устройству, содержащему первый коммутационный механизм, снабженный подвижным магнитом, соединенным с контактной перемычкой, и второй коммутационный механизм, снабженный магнитом, который соединен с подвижным коммутационным органом.

Изобретение относится к высокочастотной технике коммутации сигналов радиочастоты и может быть использовано в качестве энергонезависимого антенного коммутатора, который содержит корпус с расположенными в нем магнитоуправляемым контактом (герконом) и постоянным магнитом, выполненным с возможностью углового перемещения в вертикальной плоскости.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в системах для управления транспортными средствами, в частности в качестве устройства, задающего по команде машиниста режим работы силового оборудования.

Изобретение относится к области автоматизации производственных процессов в машиностроении и предназначено для контроля положения неметаллических изделий и исполнительных органов технологического оборудования без механического контакта с ними.

Изобретение относится к области автоматизации производственных процессов в машиностроении и предназначено для контроля положения металлических изделий и исполнительных органов технологического оборудования без механического контакта с ними.

Изобретение относится к области измерения параметров движения объектов и может быть применено для определения положения и скорости объекта, движущегося относительно основания.

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к области определения и контроля скорости транспортных средств. .

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в магнитной навигации для определения угловых положений автоматических подводных, надводных и летательных аппаратов, в нефтепромысловой геофизике для определения углового положения буровой скважины.

Изобретение относится к приборостроению, в частности, к "черным ящикам" для транспортных средств и может быть использовано для оперативных регистрации и контроля технического состояния и функционирования автомобилей, а также психофизиологического состояния водителей при расследовании дорожно-транспортных происшествий.

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при определении параметров вращательного движения. Устройство чувствительного элемента датчика параметров движения исследуемого объекта включает основную катушку индуктивности, при этом основная катушка выполнена плоской и/или пространственно-винтовой в виде многовитковой спирали, при этом она либо имеет крепежные элементы и/или узлы для ее жесткого крепления к упомянутому объекту или к корпусу, или к основанию, или к иному конструктивному элементу датчика, жестко с ним связанному, которые предполагается жестко крепить к такому объекту, либо жестко прикреплена как минимум к одному из упомянутых конструктивных элементов, или составляет с как минимум одним таким элементом одно целое, а соответствующий элемент в этом случае сам является частью упомянутого устройства, при этом основная катушка выполнена из материала, содержащего свободные носители заряда, тогда как ось основной катушки, проходящая через ее центр и перпендикулярная плоскости такой катушки, если она плоская, или совпадающая с ее осью, если она пространственная, и является осью, относительно которой рассматриваются упомянутые параметры, причем основная катушка выполнена с возможностью ее замыкания либо на измерительную электрическую цепь, либо самой на себя посредством электрической цепи замыкания, при том что измерительная электрическая цепь подключается к цепи замыкания или к ее фрагменту, или к ее элементу, либо основная катушка имеет сердечник, на котором располагается как минимум одна дополнительная катушка, которая соединена с измерительной электрической цепью, тогда как основная катушка замкнута сама на себя посредством изделия из материала, содержащего свободные носители заряда, или посредством электрической цепи замыкания. Технический результат - повышение надежности работы акселерометров. 29 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области коммутационной техники, а именно к способам и устройствам, позволяющим определять положение объекта из магнитного материала, управлять постоянным магнитным полем в трех плоскостях. В способе определения положения объекта из магнитного материала, включающем использование корпуса из немагнитного материала, магнита, создающего постоянное магнитное поле хотя бы одного магнитоуправляемого элемента, расположенного хотя бы в одной плоскости, организацию взаимодействия между магнитоуправляемым элементом и магнитным полем хотя бы в одной плоскости, дополнительно создают в корпусе из немагнитного материала камеру с крышкой, последнюю наполняют демпфирующей жидкостью, а постоянный магнит выполняют в виде тела вращения с диаметральной намагниченностью и размещают в камере в свободном состоянии, способным вращаться хотя бы в одной плоскости, обеспечивают доступ объекта к корпусу в трех плоскостях, регистрируют изменение ориентации постоянного магнита хотя бы в одной плоскости, а тело вращения выполняют в виде шара либо в виде цилиндра, либо в виде диска, либо в виде кольца. Технический результат - возможность определения положения объекта из магнитного материала в трех плоскостях, повышение виброустойчивости и надежности в эксплуатиции, расширение функциональных возможностей, универсальность и простота в применении.2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх