Магнитно-полупроводниковый датчик положения

Магнитно-полупроводниковый датчик положения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении. Целью изобретения является повышение точности и информативности путем регулирования моментов срабатывания датчика при прямом и обратном ходе подвижного штока и формирования сигналов о двух фиксируемых положениях подвижного штока и о его уходе из этих положений. В датчике, содержащем два магнитопроводов с размещенными на них обмотками и с осевыми Отверстиями, подвижный шток, установленный с возможностью перемещения вдоль отверстий магнитопроводов, постоянный магнит, закрепленный ча подвижном штоке и блок преобразования, постоянный магнит расположен между магнитолр оводами, а блок преобразования выполнен в виде четырех элементов И, четырех триггеров, двенадцати диодов, двух инверторов и двух усилителей-формирователей . 1 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 В 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

I»

)м (21) 4789047/28 (22) 05.02.90 (46) 30.06.92. Бюл; М 24 (72) В.B. Харламов и В.А. Брянцев (53) 531.717.7 (088:8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1335802, кл. G 01 В 7/00, 1987. (54) МАГНИТНО-ПОЛЧПРОВОДНИКОВЫЙ

ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении. Целью изобретения являетСя повышение точности и информативности путем регулирования моментов срабатывания дат ика при прямом и обратИзобретение относится к измеритель. ной технике и может быть использовано в машиностроении.

Известно устройство, содержащее LCгенератор, индуктивностью колебательного контура которого служит катушка соленоидного типа с сердечником, связанным с объектом перемещения, подключенные к входам фильтра-смесителя.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению следует считать магнитно-полупроводниковый датчик положения, содержащий два магнитопровода с размещенными на них обмотками с осевыми отверстиями, подвижный шток, установленный с возможностью перемещения вдоль отверстий магнитопроводов, постоянный магнит. закрепленный на. подвижном штоке, и блок преобразования, „„SU ÄÄ 1744432 A 1 ном ходе подвижного штока и формирования сигналов о двух фиксируемых положениях подвижного штока и о его уходе из этих положений. В датчике, содержащем два магнитопроводов с размещенными на них обмотками и с осевыми отверстиями, подвижный шток, установленный с возможностью перемещения вдоль отверстий магнитопроводов, постоянный магнит, закрепленный на подвижном штоке и блок преобразования, постоянный магнит расположен между магнитопроводами, а блок преобразования выполнен в виде четырех элементов И, четырех триггеров, двенадцати диодов, двух инверторов и двух усилителей-формирователей., 1 ил.

Недостатками прототипа является то, что.его порог срабатывания можно регулий ровать при движении штока только в одном направлении, не обеспечивается однозначное соответствие. между сигналами на выхо- Ф . де и положением подвижного штока: фы сигнал, соответствующий фиксируемому по- ф, ложению штока (срыв генерации), сохраня- (Д ется до достижения штоком положения, соответствующего началу генерации, так как сигналы ухода штока из крайних поло жений (срыв и начало генерации) не формируются. Это снижает информативность выходного сигнала датчика. Кроме того, отсутствие возможности формирования сигналов при выходе из крайних левого и правого положений снижает точность при определении положении обьекта контроля.

Целью изобретения является повышение точности и информативности его рабо1744432 ты путем регулирования момента его сраба. тывания при прямом и обратном ходе штока и формирования сигналов о двух фиксируемых положениях штока и о его уходе из этих положений, Для этого в магнитно-полупроводниковом датчике положения, содержащем два магнитопровода с размещенными на них обмотками с осевыми отверстиями, подви>кный шток, установленный с возмо>кностью перемещения вдоль отверстий магнитопрооодов. постоянный магнит, закрепленный на подвижном штоке, и блок преобразования, постоянный магнит расположен между магнитопроводами, а блок преобразования выполнен в виде двух усилителей-формирователей. двух инверторов, четырех триггеров. четырех элементов И и двенадцати диодов. Входы усилителей-формирователей соединены с первыми выводами обмоток первого и второго магнитопроводов соответственно, вторые выводы обмоток магнитопроводов соединены с шиной нулевого потенциала, выход первого усилителя-формирователя — с входом первого инвертора и анодом первого диода, катод которого соединен с анодом двенадцатого диода и пер.вым входом первого триггера, второй вход которого соединен с катодом второго диска и катодом третьего диода, анод которого соединен с катодом четвертого диода и перBbfM входом BTQpoTo триггера, второй вход которого соединен с катодом пятого диода и катодом шестого диода, анод которого соединен с катодом седьмого диода и первым входом третьего триггера, второй вход которого соединен с катодом восьмого диода и катодом девятого диода, анод которого соединен с катодом девятого диода и первым входом четвертого триггера, второй вход которого соединен с катодами одиннадцатого и двенадцатого диодов. Анод десятого диода соединен с выходом второго усилителяформиро"атолл и входом инвергора, аноды четвертого и седьмого диодов соединены с выходами первого и второго инверторов соответственно, единичные выходы первого, второго, третьего и.четвертого триггеров соединены с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого элементов И соответственно, вторые входы которых сое-. динены с нулевыми выходами четвертого, первого, второго, третьего триггеров соответственно, аноды второго, пятого, восьмо,го и одиннадцатого диодов соединены с шиной начальной установки датчика, а выходы элементов И являются выходами датчика.

25

30 тора 10 и анодом диода 12, катод которого соединен с анодом диода 23 и единичным

На чертеже показано схемное и конструктивное исполнение магнитно-полупроводникового датчика положений.

Датчик содер>кит первый магнитопровод 1 с первой обмоткой 2, второй магнитопровод 3 со второй обмоткой 4. подвижный шток 5 с закрепленными на нем с помощью резьбового соединения постоянным магнитом 6, блок 7 преобразования, содержащий первый 8 и второй 9 усилители-формирователи, первый 10 и второй 11 инверторы, первый 12, второй 13, третий 14, четвертый 15,. пятый 16, шестой 17, седьмой 18, восьмой

19, девятый 20, деся гый 21, одиннадцатый

22, двенадцатый 23 диоды, первый 24, второй 25, третий 26, четвертый 27 триггеры, первый 28; второй 29, третий 30, четвертый

31 элементы И. выход 32 сигнала "Крайнее левое положение", выход 33 сигнала "Начало движения вправо", выход 34 сигнала

"Крайнее правое положение", выход 35 сигнала "Начало движения влево", вход 36 сигнала "Исходное", Входы усилителей-формирователей 8 и

9 соединены с первыми выводами 37 и, 38 обмоток 2 и 4 соответственно. Вторые выводы 39 и 40 этих обмоток соединены с шиной нулевого потенциала, Выход усилителяформирователя 8 соединен с входом инвервходом 41 триггера 24, Нулевой вход 42 этого триггера соединен с катодами диодов 13 и 14.

Анод диода 14 соединен с катодом диода 15 и единичным входом 43 триггера 25.

Нулевой вход 14 этого триггера соединен с катодом 16 и с катодом диода 17, анод которого соединен с катодом диода 18 и единичным входом 45 три гера 26. Нулевой вход 46 триггера 26 соединен с катодом диода 19 и катодом диода 20, анод которого соединен с катодом диода 21 и единичным входом 47 триггера 27. Нулевой вход 48 этого триггера соединен с катодами диодов 22 и 23.

Анод диода 21 соединен с выходом усилителя-формирователя 9 и входом инвертора 11, аноды диодов 15 и 18 — с выходами инверторов 10 и 11 соответственно. Единичные выходы 49, 50, 51, 52 всех четырех триггеров соединены с первыми входами элементов И 28, 29, 30, 31 соответственно.

Вторые входы этих элементов соединены с нулевыми выходами 56, 53, 54, 55 триггеров

27, 24, 25, 26. Выходы элементов И 28, 29, 30, 31 являются выходами 32, 33, 34. 35 датчика сигналов "Крайнее левое положение", "Начало движения вправо", "Крайнее правое положение", "Начало движения влево" соответственно. Вход 36 датчика сигна1744432

20

30

40

50

55 ла начальной установки датчика в исходное состояние соединен с анодами диодов 13.

16. 19 и 23.

Устройство работает следующим обра- зом. 5

B исходном состоянии триггеры 24-27 установлены импульсом "Исходное", поступающим на вход 36 и вырабатываемым в блоке питания при его включении, в положение, при котором на их нулевых выходах 53, 54, 55, 56 имеются высокие потенциалы.

При этом на выходах 32 — 35 магнитно-полупроводниковогоо датчика положения и рисутствуют низкие потенциалы, что, свидетельствует об отсутствии сигналов 1

"Крайнее левое положение", "Начало движения вправо", "Крайнее правое положение", "Начало движения влево", В зависимости от того, какой из перечисленных сигналов формируется вначале, постоянный магнит б, закрепленный на подвижном штоке 5, занимает одно из трех исходных положений.

Для формирования сигналов "Крайнее левое положение" и "Крайнее правое положение" магнит б размещается на измеряемых расстояниях Х1 и .Х2 от магнитопроводов 1 и 3 соответственно.

Для формирования сигнала "Начало движения вправо" магнит 6 соприкасается с магнитопроводом 1, Для формирования сигнала "Начало движения влево" магнит б соприкасается с магнитопроводом 3.

Приведение датчика в исходное состояние после формирования каждого сигнала при дальнейшей работе не требуется.

Рассмотрим работу датчика при последовательном формировании сигналов

"Крайнее левое положение" и "Начало движения вправо" после первоначального приведения датчика в исходное состояние.

Формирование сигнала "Крайнее левое положение" осуществляется следующим образом. При движении штока 5 влево в момент касания постоянным магнитом 6 мэгнитопровода 1 в обмотке 2 возникает импульс тока положительной полярности. который поступает на вход усилителя-формирователя 8.

Сформированный по амплитуде и длительности импульс через диод 12 поступает на единичный вход 41 триггера 24, перебрасывая его в единичное состояние, а через диод 23 — на нулевой вход 48 триггера 27, состояние которого в этом случае не изменяется. На выходе элемента И 28 и соответственно на выходе 32 датчика появляется высокий потенциал, что соответствует сигналу "Крайнее левое положение" и свидетельствует о прохождении. штоком 5 первого фиксируемого расстояния Х1,.

С началом движения штока 5 вправо происходит отрыв магнита 6 от магнитопроводэ 1, при этом в обмотке 2 возникает импульс тока отрицательной полярности, который поступает на вход усилителя-формирователя 8. С его выхода импульс, сформированный по амплитуде и длительности, поступает на вход инвертора 10. Полученный в результате инвертирования импульс положительной полярности через диод 15 поступает на единичный вход 14 триггера 25 и через диод 14 — на нулевой вход 42 триггера 24, перебрасывая триггер 25 в единичное, а триггер 24 — в нулевое состояние. На выходе элемента И 28 и соответственно на выходе 32 датчика появляется низкий. а на выходе элемента И 29 и соответственно на выходе 33 датчика — высокий потенциал. что соответствует сигналу "Начало движения вправо".

Формирование сигналов "Крайнее правое положение" и "Начало движения влево" осуществляет аналогично формированию сигналов "Крайнее левое положение" и "Начало движения вправо", но в этом случае в момент касания постоянным магнитом б магнитопровода 3 в обмотке 4 возникает импульс отрицательной полярности, а в момент отрыва постоянного магнита 6 от магнитопровода 3 — импульс положительной полярности.

Смена полярности формируемых импульсов обьясняется тем, что магнитопроводы 1 и 3 с обмотками 2 и 4 соответственно взаимодействуют с разными полюсами постоянного магнита б. При движении штока 5 вправо в момент касания постоянным магнитом 6 магнитопровода 3 в обмотке 4 возникает импульс тока отрицательной полярности, который поступает на вход усилителя-формирователя 9, Сформированный по амплитуде и длительности импульс через инвертор 11 и диод 18 поступает на единичный вход. 45 триггера 26. а через диод 17— на нулевой вход 44 триггера 25. Триггер 26 перебрасывается в единичное, а триггер 25 — в нулевое состояние.

На выходе элемента И 30 и соответственно нэ выходе 34 появляется высокий потенциал, что соответствует сигналу

"Крайнее правое положение" и свидетельствует о прохождении подвижным элементом

5 второго фиксируемого расстояния Х2.

С началом движения штока 5 влево происходит отрыв магнита 6 от магнитопровода

3, при этом в обмотке 4 возникает импульс тока положительной полярности, который через диод 21 поступает на единичный вход

1744432

47 триггера 27. а через диод 20- на нулевой вход 46 триггера 26. На выходе элемента И

31 и соответственно на выходе 35 датчика появляется высокий потенциал, что соответствует сигналу "Начало движения влево". В это же время на.выходе 34 датчика устанавливается нулевой потенциал, что соответствует отсутствию сигнала "Крайнее правое положение".

Формула изобретения

Ф

Магнитно-полупроводниковый датчик положения, содержащий два магнитопровода с размещенными на них обмотками и с осевыми отверстиями, подвижный шток, установленный с возможностью перемещения вдоль отверстий магнитопроводов, постоянный магнит, закрепленный на подвижном штоке, и блок преобразования, о т л ич а ю шийся тем, что. с целью повышения точности и информативности, постоянный магнит расположен между магнитопроводами, а блок преобразования выполнен в виде двух усилителей-формирователей, двух инверторов, четырех триггеров, четырех элементов И и двенадцати диодов, входы усилителей-формирователей соединены с первыми выводами обмоток первого и второго. магнитопроводов соответственно, вторые выводы обмоток магнитопроводов — с шиной нулевого потенциала, выход первого усилителя-формирователя — с входом первого ийвертора и анодом первого диода, катод которого соединен с анодом двенадцатого диода и первым входом первого триггера, второй вход которого соединен с катодом

5 второго диода и катодом третьего диода, -анод которого соединен с катодом четвертого диода и первым входом второго триггера, второй вход которого соединен с катодом пятого диода и катодом шестого диода, анод

10 которого соединен с катодом седьмого дио-, да и первым входом третьего триггера, второй вход которого соединен с катодом восьмого диода и катодом девятого диода, анод которого соединен с катодом десятого

15 диода и первым входом четвертого триггера, второй вход которого соединен с катодами одиннадцатого и двенадцатого диодов. анод . десятого диода соединен с выходом второго усилителя-формирователя и входом инверто20 ра, аноды четвертого и седьмого диодов — с выходами первого и второго инверторов соответственно. единичные выходьi первого, второго, третьего, четвертого триггеров — с первыми входами первого. второго. третьего

25 и четвертого элементов И соответственно. вторые, входы которых соединены с нулевыми выходами четвертого, первого, второго. третьего триггеров соответственно, аноды второго, пятого, восьмого и одиннадцатого

30 диодов соединены с шиной начальной установки датчика, а выходы элементов И являются выходами датчика.

1744432

Редактор Л. Народная

Заказ 2185 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5!

1 !

1

I, I

l

1

1

Составитель B.Õàðëàìoâ

Тахред ММоргентал Корректор Н.Ревская

Производственно-издательский комбийат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101