Бесконтактный индукционный датчик

Бесконтактный индукционный датчик

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

№ 86364

Класс 21g, 2л

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С. А. Денисенко

БЕСКОНТАКТНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ ДАТЧИК

Заявлено 5 марта 1949 г. за № 392900 с присоединением заявок №№ 392885 и 393 149 в Гостехнику СССР

Изобретение относится к усовершенствованию бесконтактных индукционных датчиков с П-образным сердечником удлиненной формы.

Обычные датчики этого типа обладают невысокой чувствительностью и могут нормально действовать лишь при небольших и стабильных зазорах между полюсами датчика и воздействующей на него железной массой.

В предлагаемом бесконтактном индукционном датчике с П-образным сердечником удлиненной формы чувствительность повышена снижением потока рассеяния и получением сосредоточенного магнитного потока у полюсов сердечника.

На фиг. 1, 2 и 3 изображены три проекции индукционного датчика; на фиг. 4 — датчик в сборе с корпусом; на фиг. 5 — якорь датчика; на фиг. 6 и 7 — примерные схемы включения датчиков.

Датчик состоит из сердечника П-образной формы, на средней части которого размещена обмотка, питаемая переменным током промышленной и звуковой частоты.

Сердечник выполнен из отдельных пластин 1 листового трансформаторного или динамного железа, скрепленных между собою, например при помощи заклепок.

Для повышения чувствительности датчика полюса сердечника выполнены удлиненными и снабжены дополнительными полюсными наконечниками 2 в виде угольников, выполненных или сплошными, или набранными из отдельных пластин и прикрепленных к боковым пове р хи остя м пол юсов.

С той же целью, обмотка 8 датчика равномерно распределена по всей длине средней части датчика, что обеспечивает снижение потока рассеяния и получение сосредоточенного магнитного потока у полюсов.

Для дополнительной фокусировки магнитного потока в необходимом направлении датчик может быть заключен в массивный корпус № 86364 из то! .ОпрОВОдящеГО нема! нитнОГО материала, Охвятывя!Ощий e! o co всех сторон, кроме той, куда направляется поток (фиг. 4).

Толщина а пакета железа для облегчения выхода магнитного потока в воздух в требуемом направлении желательна возможно ббльшая, однако, чтобы не увеличивать черезмерно вес и габариты, достаточно принимать ее равной, с, ", -20 а=20+ мм, где — зазор в миллиметрах между воздействующей железной массой и датчиком, а с — коэффициент, который может приниматься в пределах 2 —;-3 в зависимости от требований, предъявляемых к чувствительности датчика, и определяемый типом схемы, условиями ее работы (колебания напряжения сети и др.), потребляемой и необходимой выходными мощностями:

При выборе оптимальных размеров частей датчика соблюдаются следующие отношения:

1. Наивысшую чувствительность можно получить от датчика большой длины. Однако практически достаточно ограничиться длиной

l= (10 †--15) а, причем большие значения, порядка 15а. целесообразно принимать только при больших и повышенных требованиях к чувствительности.

2. Принятая общая длина l датчика должна быть правильно распределена между выступающими полюсами (с условно обозначенной длиной каждого Pa) и стержнем с обмоткой (длина — та)

l=ma+2Pa= (т+2Р)а, где а — толщина пакета железа.

Дл!!На датчика в относительных единицах (по отношению к а) выразится: — — =m+2P. KaI< было указано, достаточно принимать

l а т+2Р=10 —. 15.

При малых, порядка 10 —: 20 мм, выгоднее принимать значение Р ближе к верхнему указанному пределу за счет уменьшения т до величин, близких к нижнему его пределу: При больших о — наоборот. При средних = 50 . - 150 мм можно пользоваться ориентировочными формулами та =0,6l; Ра =0,2l.

Ширина полюсной накладки b (в относительных единицах) рациональна в пределах: b=0,7: 1,3, а толщина пакета накладки g (в относительных единицах) рациональна в пределах g=0,15 —, 0,2.

3. Размер ла должен быть минимальным, определяемым конструкцией оболочки так, чтобы обмотка могла быть заключена в нее и залита там компаундом. Полюса могут быть закрыты в оболочке 4 илн слегка выступить за ее габариты, как показано пунктиром на фиг. 1.

Такая конструкция повышает чувствительность датчика, так как обеспечивает максимальное приближение воздействующего объекта не только к полюсам, но и к части сердечника, на которой намотана катушка (частично используются поля рассеяния катушки).

4. Ширина пластин стержня qa определяется исходя из требуемой мощности датчика и удобства осуществления конструкции. Наиболее рационально и удооно иметь:

q=1,0 —. -- 0,4, где большие величины q относятся к малым значениям а (порядка 20 —:30 мм), а меньшие q — к наибольшим значениям а (порядка 80 -: — 90мм).

Ширина п IBcTHII полюсов q à может быть немного менее да, но в изготовлении удобнее иметь q =q. — 3 вЂ”М 86364

Размер ra переходной части от стержня к полюсу рационально принимать равным (1,2-. - 1,5) ди, т. е.

= 1, 1,5, Обмотку датчика целесообразно выполнять цилиндрической многослойной из провода марки ПБД, ПЭБО или ПЭБД, с хорошей изоляцией! от корпуса (миканит и хлопчатобумажная лента) и с прокладкой слоя хлопчатобумажной ленты после каждого слоя обмотки.

Готовые обмотки вместе с сердечником компаундируются под вакуумом, а затем заливаются кабельной массой в оболочке.

Для некоторых специальных схем, например с одним датчиком, последний может быть выполнен с двумя и более распределительными обмотками, лежащими одна поверх другой, или в виде отдельных катушек, расположенных рядом на стержне сердечника.

Наиболее рациональной формой корпуса 4 является параллелепипед иди полуцилиндр. Корпус изготавливается из алюминия, латуни или другого немагнитного материала и снабжается плоской крышкой из изоляционного материала (гетинакс, текстолит), причем полюса сердечника могут выступать за габариты крышки. Датчик в корпусе заливается кабельной массой.

Такая форма оболочки проста и дешева в изготовлении и, облегчая герметизацию датчика, одновременно благодаря индуктируемым в ее металлической части токам Фуко отражает часть магнитного потока в сторону приближающегося объекта, заметно повышая чувствительность датчика. Потери в оболочке при этом не превышают десятков ватт, что не играет в большинстве случаев особой роли.

В ряде случаев может оказаться целесообразной полная герметизация датчика путем опрессовки его пластмассой, резиной и т. п.

В случаях, когда требуется особенно высокая чувствительность предложенных индуктивных датчиков (например, при желательности больших воздушных зазоров между воздействующим на датчик объектом и полюсами датчика или при иеобхо. имости получить повышенную Hllõoäíóþ мощность от схемы, потребляющей небольшую мощность), к воздействую!цему объекту может быть прикреплена пластина, наоранная из узких полос динамного или трансформаторного железа, которая изображена на фиг. 5.

Простейшая мостовая схема (фиг. 6), предназначенная для защиты от переподъема шахтных клетей, состоит из двух датчиков К1 и

К, устанавливаемых на копре против соответствующих подъемных клетей; двух соединительпых кабелей КБ! и КБ, идущих в здание подъемной машины; установочного сопротивления ЛБ, разделенного ползунком D на два плеча AD и РБ, и реле P.

Сопротивление и реле монтируются в здании подъемной машины.

При налаживании схемы после монтажа мост, образованный сопротивлениями К, и К, ED и DA, уравновешивается передвижением ползунка D так, что при подведении к диагонали BD переменного на!!17я кения U Tol I; другой диагона 7I! ЛЬ, кy7a nl .7Io lello pe,lc P, близок к нулю, При подъеме клети или скина выше допустимого уровня и приближении их к одному из датчиков К или К. баланс в мосте нарушается вследствие увеличения индуктивного сопротивления датчика, и реле Р срабатывает, вводя в дс!1!ствие тормоз подъема, Останавлива!ощий машину.

Г10ско. !Ьку В этОЙ схеме K датчиками! OT точ еи В nQx т два и ровода, реле P срабатывает, тормозя подъемную машину, ис тольько при

npno, !Ижепии клети или снипа к дат {и1л К1 или 1,, но п1)l! Замыка№ 86364 ниях или обрывах жил кабелей KEi и КБ>, обмоток датчиков Ki или

К и обмотки установочного сопротивления, т. е. при любом практически возможном повреждении.

Реле Р, цепь обмотки которого не защищена схемой от обрыва, выполняется с двумя одинаковыми параллельно включенными обмотками, благодаря чему обрыв одной из них не нарушает надежной работы реле.

Потеря энергии в сопротивлении АБ может быть исключена при-менением схемы с дифференциальным трансформатором TP (фиг. 7).

Дифференциальный трансформатор в этои схеме выполнен с уменьшенным сечением той части сердечника, на которой расположены две отдельные одинаковые вторичные обмотки, питающие реле Р, также имеющие две отдельные одинаковые обмотки. Благодаря этому при обрыве или замыкании жил кабелей КБ,, КБ,, обмоток датчиков Кь К или части обмоток AD, DB дифференциального трансформатора (что вызывает резкий небаланс в первичной цепи) происходит насыщение указанного участка сердечника и ограничение силы тока в реле при аварийных режимах. При этом две вторичные обмотки трансформатора обеспечивают работу схемы при обрыве одной из его обмоток.

П р едм ет изобретения

1. Бесконтактный индукционный датчик с П-образным сердечником удлиненной формы, отл и ч а ющи йс я тем, что, с целью повышения его чувствительности за счет снижения потока рассеяния и получения сосредоточенного магнитного потока у полюсов, обмотка его выполнена распределенной по всей длине средней части сердечника.

2. Форма выполнения датчика по п. 1, отл и ч а ю щ а я с я тем, что сердечник снабжен полюсными наконечниками, продольными относительно тела сердечника.

3. Форма выполнения индукционного датчика по пп. 1 и 2, от л ич а ю ща я с я тем, что на боковых поверхностях его полюсных наконечников укреплены дополнительные полюсные наконечники, выполненные в форме плоских пакетов, пластин или угольников (сплошных или из набора отдельных листов металла).

Фиг. 1

Фиг. 2 ла-20лм № 86364

Кг

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Редактор Т. Ф. Загребельная

Гр. 97

Гор, Алатырь, типография Л 2 Министерства культуры Чувашской АССР. фиг Б

Информационно-издательский отдел.

Объем 0,51 п. л, Заказ 193.

rpua i

Подп. к печ. 4/VIII-1960 г, Тираж 250. Цена 75 коп.