Бесконтактный выключатель

 

Изобретение относится к области контроля и автоматического управления и может быть использовано в электронных системах слежения за положением объекта. Цель изобретения повьшение надежности устройства за счет повышенияустойчивости его работы при изменениях напряжения питания и температуры путем обеспечения гистерезисной характеристики переключения и стабилизации положения точек перемещения и уровней выходнь х -токовых сигналов. Для этого в устройство введена цепь глубокой обратной связи по току дросселя, а в качестве активного элемента автогенератора использован полевой транзистор. Устройство содержит автогенератор 1 магюттоэлектрических колебаний, контурную обмотку 2, обмотку 3 обратной связи, контурньй конденсатор 4, полевой с транзистор 5, дроссель 6, ферритовый SS сердечник 7, выводы 8 и 9 автогенератора , шину 11 источника питания, шину 12 выходную, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3922827/24-21 (22) 04.07.85 (46) 30.11.86. Бюл.. Ф 44 (71) Специальное конструкторскотехнологическое бюро Института технической механики АН УССР (72) А. М. Гончар (53) 621.382(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

)1 484641, кл. Н 03 К 17/56, 1972.

Авторское свидетельство СССР

У 828254, кл, Н 01 Н 36/00, 1979. (54) БЕСКОНТАКТНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к области контроля и автоматического управления и может быть использовано в электронных системах слежения за положением объекта. Цель изобретения— повышение надежности устройства за д1) 4 Н 03 К 17/56, Н 01 Н 36/00 счет повышения устойчивости его работы при изменениях напряжения питания и температуры путем обеспечения гистерезисной характеристики переключения и стабилизации положения точек перемещения и уровней выходных токовых сигналов. Для этого в устройство введена цепь глубокой обратной связи по току дросселя, а в качестве активного элемента автогенератора использован полевой транзистор. Устройство содержит автогенератор 1 магнитоэлектрических колебаний, контурную обмотку 2, обмотку 3 обратной связи, контурный конденсатор 4, полевой транзистор 5, дроссель 6, ферритовый сердечник 7, выводы 8 и 9 автогенератора, шину 11 источника питания, шину 12 выходную, 2 ил, 1274145

Изобретение относится к контрб= лю и автоматическому управлению и может быть использовано в электронных системах слежения за положением объекта.

Целью изобретения является повышение надежности устройства за счет повышения устойчивости его работы при изменениях напряжения питания и температуры путем обеспечения гистерезисной характеристики переключения и стабилизации положения точек переключения и уровней выходных токовых сигналов путем использования в качестве активного элемента автоге10

25

Объект контроля находится на некотором удалении от торца сердечника 7 и в зависимости от этого расстояния вносит в колебательный конI нератора полевого транзистора и введения в цепь глубокой отрицательной обратной связи по току дросселя, На. фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 — 20 вид характеристики переключения бесконтактного переключателя.

Устройство содержит автогенератор 1 магнитоэлектрических колебаний, состоящий из последовательно соединенных контурной обмотки 2 и обмотки 3 обратной связи, контурного конденсатора 4, полевого транзистора 5, дросселя 6, ферритового сердечника 7 ° Выводы 8 и 9 автогенератора 1 подключены к обкладкам конденсатора 10 фильтра и соответственно к шине 11 источника питания и выходной шине 12, Автогенератор 1 выполнен по схеме индуктивной трехточки с использованием в качестве активного элемента полевого транзистора

5, исток которого через дроссель 6 подключен к общей точке соединения обмоток 2 и 3, затвор того же транзистора подключен к общей точке соединения контурной обмотки 2 и кон-. турного конденсатора 4, а сток — к одному из выводов 8 автогенератора

1 и к шине ll питания, Второй вывод контурного конденсатора 4 и второй вывод обмотки 3 обратной связи подключены к второму выводу 9 автогенератора 1 и выходной шине 12 выключателя.

la фиг. 2 показана зависимость тока выходной шины 12 в зависимости от положения (зазора, мм) ферритового сердечника, тур, образованный контурным конденсатором 4 и обмотками 2 и 3, эквивалентное сопротивление, наличие которого ведет к затуханию электромагнитных колебаний в контуре, Если объект контроля удален от сердечника 7, то сопротивление, вносимое в контур минимально, добротность контура высока, и возникшие колебания имеют большую амплитуду.

Устройство работает следующим образом.

При включении шины ll источника питания ток протекает через канал транзистора 5, дроссель 6, обмотку

3 обратной связи в выходную шину 12 устройства, Этот ток, протекая по обмотке 3, возбуждает электромагнитные колебания в параллельном контуре образованном обмотками 2 и 3 и конденсатором 4.

Колебания в виде напряжения поступают на затвор транзистора 5 и модулируют ток, протекающий через него и соответственно через дроссель 6, который таким образом осуществляет глубокую отрицательную обратную связь по переменному току, которая повышает входное сопротивление транзистора 5 и уменьшает величину сопротивления, вносимого вход ной цепью полевого транзистора в колебательный контур, т,е, увеличивая его добротность, Коэффициент усиления транзистора 5 определяется величиной индуктивности дросселя 6 и не зависит от разброса значений крутизны входной характеристики полевого транзистора 5, При увеличении амплитуды колебаний транзистор 5 переходит в режим работы с прямым током затвора, В этом режиме происходит вначале резкое увеличение тока и амплитуды колебаний в контуре, а затем при больших токах затвора — уменьшение. Стационарное состояние автогенератора при наличии колебаний в контуре соответствует включенному состоянию выключателя, когда через выходную шину 12 протекает значительный ток.

Амплитуда колебаний определяется величиной вносимых потерь (вносимое сопротивление) в колебательный контур со стороны объекта контроля, После выхода генератора на стационарный режим работы бесконтактный выключатель готов к работе и нахо1274145 дится во включенном состоянии (высокий уровень выходного сигнала).

При поднесении объекта контроля к торцу ферритового сердечника 7 в объекте наводятся вихревые токи„ 5 при этом увеличивается вносимое в колебательный контур сопротивление, уменьшается его добротность, что уменьшает амплитуду электромагнитных колебаний. 10

На фиг. 2 показан вид изменения выходного сигнала при уменьшении зазора между торцом сердечника 7 и объектом контроля. Включение полевого транзистора с нулевым смещением по постоянному напряжению позволяет, используя нелинейность входной характерно":ики полевого транзистора 5, получить гистерезисный характер изменения выходного сигнала при изме- щ нении положения обьекта контроля.

Таким образом, по мере приближения объекта контроля к сердечнику 7 вносимые потери достигают такой величины, что амплитуда колебаний уменьшается настолько, что транзистор выходит из режима прямых токов затвора, и колебания срываются, В выключенном состоянии устройства ток через транзистор и, следовательно, выходной ток малы.

При удалении объекта от сердечника 7 снова формируются условия воз никновения автоколебаний. Однако их возникновение начинается не в точке их исчезновения при внесении объекта, а несколько дальше. Это связано с низким значением коэффициента усиления транзистора 5, который в этот момент не находится в режиме прямых токов затвора. Разница условий срыва 40 и возникновения колебаний в контуре позволяет сформировать гистерезисный вид характеристики переключения устройства. Дальнейшее удаление объекта от сердечника 1 увеличива ет добротность колебательного контура. Энергии, подводимой транзистором 5 в обмотку 3, становится достаточно для поддержания незатухающих колебаний. Амплитуда незатухающих колебаний начинает лавинообразно возрастать, так как транзистор переходит в режим прямых токов затвора, и устройство включается.

Стабильность положения точек включения и отключения устройства при колебании питающего напряжение питания и температуры обеспечивается наличием дросселя в цепи истока полевого транзистора, что создает глубокую отрицательную обратную связь по току, t

Надежность работы и однозначность определения положения объекта в зоне дифференциала. хода обеспечивается также sa счет гистерезисного характера переключения, что позволяет использовать устройство в условиях механических вибраций и ускорений.

Формула и э о б р е т е н и я

Бесконтактный выключатель, содержащий параллельно включенные конденсатор фильтра и автогенератор маг" нитоэлектрических колебаний, выполненный по схеме индуктивной трехточки, состоящий из активного элемента, магнитной системы, содержащей ферритовый сердечник с последовательно включенными обмоткамиконтурной и обратной связи, и контурного конденсатора, включенного между свободными выводами обмоток, отличающийся тем, что, с целью повьппения надежности, в него введен дроссель, а активный элемент выполнен в виде полевого транзистора, исток которого через указанный дроссель подключен к точке соединения обмоток магнитной системы, затвор соединен с общим выводом контурной обмотки и контурного конденсатора, а сток является одним из выводов автогенератора магнитоэлектрических колебаний.

1274145 (eAJ

f,5

Составитель В. Лементуев

Редактор Э. Слиган Техред И.Попович Корректор В. Бутяга

Заказ 6490/58 Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, 11осква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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