Бесконтактный клавишный перключатель

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИПЛЬСТВУ

Союз Советсиин

Социалистичесннн

Республик (61),Пополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 03.11 75 (21) 21.86577Ю7 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Оиубликовано25.04.77.Бюллетень № 15 (46) Дата опубликования описания 26.05,77 (51) м к„

}1 03 К 1.7/00

Государственный комнтет

Совета Мнннстрое СССР по делам нзабретеннй н отнрытнй (53) УДК 6 1.3.066.63 (088,8) (72) Авторы изобретения

В. Д. Гавритенков, В. И. Садовников, И. В. Ивкин и Е. К. Горшков (71) Заявитель (54) ВГСКОН TAKTHblA КЛАВ11Ш11Ь1Й ПЕРЕКЛЮЧАТЬ!1Ь

Изобретение предназначено для использо вания в электронно-вычислительной технике, автоматике и других областях техники, где требуется высокая надежность коммутации, взрывобезопасность, отсутствие вибрации контактов ("дребезга ).

Известны конструкции бесконтактных переключателей, в которых датчиками являют ся магниточувствительные полупроводниковые элементы, а воздействуюшим элемен- И1 том — магнит. Эти датчики подключены K элек-, тронным схемам, на выходе которых при изменении воздействующего магнитного поля на датчик возникает изменение напряжения или тока,т.е. происходит коммутация напря- еб, жения или тока.

В известных конструкциях бесконтактных переключателей используется наиболее .эффективная магнитная система -кольцевой маг нит с зазором. 2Й

Недостатком этих устройств является наличие пружины возврата магнита и отсутствие быстродействия. Отсутствие быстродействия приводит к тому, что при выполнении простей него электронного ключа натран-,М зисторе, вход которого подключен к магпиточувствительному элементу, транзистор ие может использоваться в предельнь.х режимах по коммутируемому току и напряженнго.

Из известных бесконтактных переключателей наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является бескоцтакrный переключатель, содержащий подвижнь и стержневой магнит, непосредственно связанный с клавишей, магнитопроводы, между K(.торым и размещен магниточувствнтельиый датчик, корпус, на котором размещены магннтопроводы.

, Переключатель работает следующим образом.

B одном нз двух устойчивых положений магнита его полюса притянуты к магнитопроводу, образуя с ним замкнутую магнитную цепь. Магнитный поток проходит, в основном, через магниточувствительный элемент, цахс дяшийся в этой цепи. При переводе магнита в другое устойчивое состояние (этот переход совершается быстро — щелчком) образуется другая замкнутая магнитная цепь, в которой может быть также размещен .аг питочувствительный элеМент.

555542

Однако в этом переключателе полюса магнита находятся на неизменном расстоянии друг от друга, и, следовательно, для создания замкнутой магнитной цепи длина магнитопровода должна быть по крайней мере соизмерима или больше расстояния между полюсами магнита, что приводит к поте

Ре магнитной энергии в магнитопроводе, уменьшению магнитного потока в нем, увеличению габаритов магнитной системы.

Бель изобретения - уменьшение габаритов переключателя.

Эта цель достигается тем, что в бесконтактном переключателе, содержащем корпус, магнит, магнитопроводы, между которыми расположен магниточувствитедьный элемент, клавишу, жестко связанную с магнитом, магнит выполнен в виде двух неполных попуколец, обращенных навстречу друг другу торцами, являющимися полюсами противоположной полярности, одно из попуколец неподвижно закреплено в корпусе и на одном из его торцов лежит торец другого полукольца, размещенного с возможностью перемещения по наружной поверхности втулки, расположенной в пространстве, образуемом внутренними поверхностями полуколец, при этом свободный конец одного магнитопровода прилегает к участку, лежащему вблизи торца неподвиж-3р ного магнита, а свободный конец другого магнитопровода — к участку вблизи противолежащего торцу неподвижного магнита торца подвижного магнита.

На фиг. 1 показана конструкция описы- 35 ваемого бесконтактного клавишного переключателя в одном из устойчивых положений, до переключения; на фиг. 2 - констру « ция бесконтактного клавишного переключателя в другом устойчивом положении, после 4р переключения; на фиг. 3 — конструкция бесконтактного тумблера; на фиг. 4 - индукционное переключающее устройство.

Бесконтактный клавишный переключатель содержит клавишу 1, жестко связанную с 45 подвижным магнитом 2, выполненным в виде неполного полукольца, торцы которого противопежат торцам противоположной пс пярности неподвижного магнита 3, выполненного так же в виде неполного полукольца. В пространстве, образуемом внутренними поверхностями полуколец 2 и 3, размещена втулка 4, выполненная из немагнитного материала. Между направленными друг к другу концами магнитопроводов 5 и 6 расположен магниточувствительный элемент 7, свободный конец магнитопровода 5 припьгает к участку, лежащему вблизи торца подвижного магнита 2, а свободный конец магнитопровода 6 прилегает к участку, ле- 60 жашему вблизи торца неподвижного магнита 3.

Данная конструкция может быть использована для создания бесконтактного тум(. лера (см. фиг. 3), а также для создания бесконтактных индукционных переключателей (см. фиг. 4), где вместо магнитопроводов с магниточувствительным элементом исполь зуется магнитопроводяший сердечник 8 с катушкой 9.

Переключатель работает следующим образом.

Пусть исходное состояние бесконтактного клавишного переключателя такое, как изображено на фиг. 1.

Тогда магнитный поток, создаваемый маг нитом, образованным двумя неполными полу кольцами 2 и 3, с помощью магнитопроводов 5 и 6 подается к магниточувствительному элементу (магниторезистору, датчику

Холла, магнитодиоду и т.п.). В этом случае образована замкнутая магнитная цепь, маг нитный поток в которой максимальный.

Если к клавише 1, жестко связанной с подвижным магнитом 2, приложить силу в направлении его свободного движения, то при достижении сипы большей, чем сила притяжения между соприкасающимися полюсами подвижного и неподвижного магнитов, плюс сила трения покоя подвижного магнита, относительно втулки клавиша и подвижный магнит придут в движение.

С началом движения, с одной стороны, уменьшается сила трения и резко уменьшается сила притяжения между полюсами при отрыве их друг от друга, с другой стороны, увеличивается притяжение между другими полюсами, между которыми раньше был за» зор. В результате подвижный магнит и клавиша переходят в новое устойчивое положение очень быстро — щелчком.

Это положение показано на фиг. 2.

В этом случае замкнутая магнитная цепь образована лишь частью магнита, находящегося между свободными концами магнитопроводов 5 и 6. Учитывая, что величина зазора между свободными концами магнитопроводов много меньше обшей длины магнита, образованного двумя неполными полукольцами, магнитный поток, проходящий через Mar» ниточувствительный элемент 7, на фиг. 2 будет много меньше, чем в положении, показанном на фиг..1.

Изображенный на фиг. 3 бесконтактный тумблер на базе конструкции, показанной на фиг. 1 и 2, работает следующим обра.— зом.

В одном из устойчивых положений, магнитный поток через один из магниточувстви555542 тельыык элементов максимальный, а через другой - минимальный, При переключении магнитный поток в магниточувствительных элементах изменяется с минимального на максимальный,и наоборот.5

На фиг. 4 показано применение данной конструкции для создания бесконтактных индукционных переключателей, где вместо магии топроводов с магниточувствительным элементом используется магнитопрс1водяший сердеч-1О ник 8 с катушкой 9.

Как известно, наведенная в каждом витке катушки ЭДС, равна дФ / М . Чем быстрей происходит изменение магнитного потока тем больше ЭДС. 15

Как уже сказано ранее, описываемая конструкция имеет релейную характеристику переключения, т.е. при приложении силы, меньшей, чем необходимо для срабатывания, клавиша не перемешается, а при силе, превыша-20 юшей порог срабатывания, происходит быстрое переключение и, следовательно, быстрое изменение магнитного потока. Полученное напряжение с катушки может быть подано на ключевую схему, выполненную на тран- 25 ,зисторах, тиристорах и т.п.

Описываемая конструкция, обладая высоким быстродействием и малыми габаритами, обусловленными эффективным использованием магнитной энергии постоянных магии- ЗО тов, может быть легко совместима с простейшими схемами электронных ключей, не требуюших их усложнения триггерами, туннельнами диодами и другими элементами, реализующими электронным способом быстродействие переключателей. Отсутствие пружины возврата увеличивает надежность и долговечность.

Формула изобретения

Бесконтактный клавишный переключатель, содержащий корпус, магнит, магнитопроводы, между которыми расположен по меньшей мере один магниточувствительный элемент, клавишу, жестко связанную с магнитом, отличаюшийся тем, чтосцелью уменьшения габаритов переключателя, он снабжен втулкой из немагнитного материала, магнит выполнен в виде двух неполных полуколец, обрашенных навстречу друг другу торцами, являюшимися полюсами противоположной полярности, одно из полуколец неподвижно закреплено в корпусе и на одном из его торцов лежит торец другого полукольца, размешенного с возможностью перемешения по наружной поверхности втулки, расположенной в пространстве, образуемом внутренними поверхностями полуколец, причем свободный конец одного магнитопровода прилегает к участку неподвижного магнита вблизи его торца, а свободный конец другого магнитопровода — к участку вблизи противолежашего торцу неподвижного магнита торца подвижного магнита.