Устройство для преобразования напряженности магнитного поля в электрическую величину

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 30,05. 75(21) 2139452/07с присоединением заявки Мо(51)М. Кл.з Н 01 Н 51/28 С 01 В 33/00 Государственный комитет СССР ло делам изобретений и открытий(72) Автор изобретения В. А. Смирнов Московский ордена Ленина энергетический институт( 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОВРАЭОВАНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ВЕЛИЧИНУ Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для преобразования напряженности магнитного поля в электрическую величину выполненным на базе магнитоуправляемых контактов.Известны магнитоуправляемые контакты, выполненные в виде жестко ук,репленных в опоре Ферромагнитных сердечников, перекрывающихся свободными. о концами, сближающихся при увеличении тока в катушке с нуля до некоторого значения и расходящихся при дальнейшем увеличении тока 11 .При изменении напряженности маг-. 35 нитного поля изменяется величина перемещения Ферромагнитных сердечников и, как следствие, их межконтактная емкость,Использование межконтактной емкос 2 О ти свободных концов Ферромагнитных сердечников в качестве параметра, несущего информацию о величине напряженности магнитного поля, имеет ряд недостатков, связанных с нелинейнос" 25 тью ее изменения при перемещении сердечников, малой кратностью, а также незначительных абсолютных значений (0,5-3,0 пф), что требует для изменения высокой частоты. Наиболее близким из известных технических решений является магнито управляемый контакт, содержащий подвижные элементы в виде жестко укрепленных в опоре Ферромагнитных пластин, перекрывающиеся свободными концами, чувствительный элемент относительного перемещения свободных концов пластин и.измерительный элемент, связанный с чувствительным элементом, причем измерение перемещения свободных концов контактных сердечников осуществляется с помощью Фоточувствительных элементов, в частности, Фотоумножителей и осветительной лампы, установленных по разные стороны от зазора, образованного перекрывающимися концами сердечника. В этих устройствах напряженность магнитного поля преобразуется в ток Фотоумножителя 21 .Однако использование этих устройств в качестве преобразователей напряженности магнитного поля а электрическую величину требует стабильного источника напряжения, беспылевую атмосферу и точную установку геркона относительно оси фоточувствительный элемент. Эти факторы снижают надежность подобных преобразователейЕще один недостаток - узость диапазона преобразования при увеличении габаритных размеров геркона.Цель изобретения - повышение надежности и расширение диапазона преобразования.Цель достигается тем, что в иэ вестном магнитоуправляемом, контакте чувствительный элемент выполнен в виде тензорезисторов, установленных на подвижных ферромагнитных пластинах.На фиг. 1 изображен магнитоуправО ляемый контакт с одним тензорезистором; на фиг. 2 - асимметричный магнитоуправляемый контакт с двумя тензорезисторами; на фиг. 3 - симметричный магнитоуправляемый контакт с четырьмя тензорезисторами; на фиг. 4 симметричный магнитоуправляемый контакт с тензорезисторами, размещенными в корпусе; на фиг. 5 - схема соединения тензореэисторов с намагничи вающей катушкой управления.Магнитоуправляемый контакт содержит ферромагнитные сердечники 1 и 2, укрепленные в опорах 3 и 4 и перекрывающиеся свободными концами. На одном из ферромагнитных сердечников 1 (или 2,см. пунктир) установлен тензорезистор 5 с выводами 6 и 7, один тенэорезистор 8 с выводами 9 и 10, установленный как и тензорезистор 5 вблизи места крепления Ферромагнитного сердечника 1 в опоре 3, но на противоположной поверхности два тензо резистора 11 и 12 с выводами 13-16, установленные на ферромагнитном сердечнике 2,корпус 17,внутри которого он расположен, Корпус выполнен иэ изоляционных материалов и может быть выполнен как в герметичном, так и в негерметичном исполнении. В любом случае выводы 6, 7, 9 10, 13, 14, 15, 16 с 40тензорезисторов 5, 8, 11 и 12 эаизолированы от ферромагнитных сердечников 1 и 2. Кроме того, предлагаемый магнитоуправляемый контакт содержит электромагнитную катушку 18, обмотка которой через усилитель-преобразователь 19 соединена с выводами 6, 7, 9, 10, 13, 14, 15, 16 тензорезисторов 5, 8, 11 и 12.Магнитоуправляемый контакт, выпол. ненный по Фиг. 1 работает следующим образом.При подаче управляющего воздействия в виде .продольного или поперечного магнитного или электромагнитного поля на систему Ферромагнитных сер.дечников 1 и 2, последние сближаются до замыкания, если начальный зазор не превышает предельного значения, т.е. такого, при котором замыкание еще имеет место. Укаэанное сближение О сопровождается деформацией упомянутых сердечников 1 и 2 за счет их жесткого крепления в опорах 3 и 4, причем вйешние, наружные поверхности ферромагнитных сердечников растягиваются,а внутренние поверхности - сжимаются.Эта деформация вызывает изменениесопротивления тензорезистора 5. Приправильно выбранном и установленномтипе тензорезистора 5 его сопротивление изменяется пропорционально перемещению конца магнитоуправляемого сердечника 1.Такое решение позволяет преобразовать величину внешнего электромагнитного поля (протекающий по проводу ток,перемещение постоянного магнита ит.п.) в изменение величины сопротивления тенэореэистора. Наиболее целесообразное применение предлагаемогомагнитоуправляемого контакта - измерение силы тока в линиях электропередач и устройствах постоянного тока.Работа магнитоуправляемого контакта, выполненного на Фиг. 2, аналогична работе магнитоуправляемого контакта, выполненного на Фиг, 1. Однаконаличие дополнительно еще одноготензорезистора, позволяет известнымиприемами решать вопрос о компенсациитемпературных вариаций сопротивлениятензорезистора с помощью известныхсхем соединения тензорезисторов иодновременно позволяет увеличить полезный сигнал (в виде изменения сопротивления).Работа магнитоуправляемого контакта, выполненного на Фиг. З,аналогичнапредыдущему случаю. Однако наличиееще двух тенэореэисторов 11 и 12 позволяет иметь больший выходной, сигналпри том же перемещении Ферромагнитныхсердечников,Это относится и к работе магнитоуправляемого контакта, выполненногона Фиг. 4, Защищенность внутреннегообъема позволяет в какой-то мередополнительно стабилизировать характеристики магнитоуправляемого контакта при изменении давления, влажности,температуры, степени запыленности,загазованности и т.п. окружающей среды.Работа магнитоуправляемого контакта, выполненного на Фиг. 5, аналогична предыдущим вариантам. Однако вотличие от разнообразных вариантовналичие обратной связи по положениюмагнитоуправляемых сердечников, которая может быть организована как положительной, так и отрицательной,позволяет изменять характеристикимагнитоуправляемого контакта,Формула изобретенияУстройство для преобразования напряженности магнитного поля в электрическую величину, содержащее подвижные элементы в виде жестко укрепленных в опоре Ферромагнитных пластин, перекрывающиеся свободными концами, чувствительный элемент относительно773782 О; 4.1 Х Ж иварцу раж 844 Подпис ул Пр ектная каз 7520/71 ВНИИПИ о ужгород,илиал ППП "Патен свободных концов тин и измерительный элемент, соединенный с выходом чувствительного элемента, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения диапазона преобразова,ния чувствительный элемент выполнен в виде тензорезисторов, установленных на подвижных ферромагнитных пластинах. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США Р 3551860,кл.335-151,19692. Зарецкас В.-С. С. и Рагульскене В. Л. Ртутные коммутирующие элементы для устройств автоматики. "Энергия", 1971, с. 51 (прототип).