Бесконтактный выключатель

,80145 ГОСУДАРСТВЕНКЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 2 К А 8 ТОРСКОМУ С 8 ИДЕТЕЛЬСТВ(71) Специальное конструкторско- технологическое бюро Института технической механики АН УССР(56) Авторское свидетельство СССР Р 828254, кл. Н 01 Н 36/00, 1979Авторское свидетельство СССР 11 р 1274145, кл. Н 03 К 17/56, 1985. (54) БЕСКОНТАКТНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в . электронных системах слежения за положением объекта, например в путевых переключателях, устройствах аварийного контроля и т.д. Целью изобретения является расширение функциональ(51) 4 Н 03 К 17/56, Н 01 Н 36/ ных возможностей устройства, а именно увеличение дальности его действия и расширение диапазона изменения величины дифференциала хода, за счет использования ключевого режима биполярного транзистора, что позволяетнезависимо устанавливать положениеточек включения и выключения устройства и величину дифференциала хода, Цель достигается путем введения вактивный элемент генератора 1 магнитоэлектрических колебаний дополнительно биполярного транзистора 7и второго дросселя 8. Выключательсодержит также контурную обмотку 2, обмотку 3 обратной связи, контурный конденсатор 4, первый дроссель 6, Ферритоввй сердечник р. Вьводы 10 Я и 11 автогенератора 1 подключены к обкладкам конденсатора 12 фильтра.2 ил.еного конденсатора 4, затвор и база -к объединенным вторым выводам контур"ной обмотки 2 и контурного конденсатора 4, а сток и коллектор - к одному из выводов 10 автогенератора 1.Второй вывод обмотки 3 обратной связи подключен к второму выводуавтогенератора 1. Объект контроля находится на неко.тором удалении от торца сердечника 91 и в зависимости от этого расстояниявносит в колебательный контур, образованный контурным конденсатором 4 иконтурной обмоткой 2, эквивапентноесопротивление, наличие которого ведетк затуханию колебаний в контуре; Если объект контроля удален от сердечника 9, то сопротивление, вносимоев контур, минимально, добротностьконтура высока и возникшие колебанияимеют большую амплитуду,Бесконтактный выключатель работает следующим образом.При включении шины 13 источникапитания ток протекает через каналтполевого транзистора 5, дроссель 6,обмотку 3 обратной связи и выходнуюшину 14 устройства. Через биполярныйтранзистор 7 ток в это время не протекает, так как его переход база "эмиттер закорочен через контурнуюобмотку 2 и второй дроссель 8, т.е.биполярный транзистор 7 закрыт. Однако ток, проходящий через канал полевого транзистора 5, протекая черезобмотку 3, возбуждает электромагнитные колебания в параллельном контуре,образованном контурной обмоткой 2 иконтурным конденсатором 4. Колебанияв виде напряжения поступают на затворполевого транзистора 5, модулируютток, протекающий через него и,соответственно, через первый дроссель 6,который таким образом осуществляетотрицательную обратную связь по переменному току, которая повышает входное сопротивление полевого транзистора 5 и уменьшает величину сопро"тивления, вносимого входной цепьюполевого транзистора в колебательныйконтур, т,е, не снижает его добротности.Биполярно транзистор 7 по-прежнемузакрыт и не оказывает влияния на условиявозбуждения колебаний в контуре, Коэффициент усиления полевого транзистора 5Ропределяется величиной индуктивности Изобретение относится к автома- .тике и может быть использовано вэлектронных системах слежения заположением объекта, например в путевых переключателях, устройствахаварийного контроля и охраны объектов., Целью изобретения является расширение функциональных возможностей 1 Обесконтактного выключателя, а именно увеличение дальности его действияи расширение диапазона изменениявеличины дифференциала хода (шнриныпетли гистерезиса при включейии- ,15выключении бесконтактного выключателя), путем введения в активный колебательный контур автогенераторадополнительной параллельной цепи обратной связи, выполненной на биполяр1ном транзисторе с дросселем в цепиэмиттера, и использования ключевогорежима биполярного транзистора, чтопозволяет независимо, устанавливатьположение точки вклэиения-выключениябесконтактного выключателя (величинудальности работы) и величину дифференциала хода.На фиг. 1 приведена принципиальнаясхема бесконтактного выключателя; на 30Фиг. 2 - зависимость тока выходнойшины от положения (зазора) ферритового сердечника и объекта контроляпри различных значениях величин индуктивностей первого и второго дрос"селей автогеиератора.Бесконтактный выключатель содержит автогенератор 1 магнитоэлектрических колебаний, состоящий из последовательно соединенных контурной обмотки 2 и обмотки 3 обратной связи,контурного конденсатора 4, полевоготранзистора 5, первого дросселя 6,биполярного транзистора 7, второгодросселя 8 и ферритового сердечника 9. Выводы 10 и 11 автогенератора 1подключены к обкладкам конденсатора12 Фильтра и шине 13 источника питания и выходной шине 14 соответствен.но.50Автогенератор 1. выполнен по схеме индуктивной трехточки с использованием в качестве активного элемента параллельно соединенных полевого5 и биполярного 7 транзисторов, исток и эмиттер которых соответственночерез первый 6 и второй 8 дросселиподключены к точке соединения обмоток 2 и 3 и одной из обкладок контур-, первого дросселя 6 и не зависит отрый проходит по цепи: шина 13 питания, вывод 10 автогенератора 1, переход коллектор - эмиттер транзистора 7, второй дроссель 8, обмотка 3 обратной связи, вывод 11 автогенератора 1, выходная шина 14 устройства. Этот импульс тока в обмотке 3 обратной связи подкачивает дополнительное 15 количество энергии в колебательныйконтур, в результате чего увеличивается амплитуда колебаний, причемлавинообразно растет ток потребления 20 устройства. Затем в результате действия отрицательной обратной связи по переменному току, проходящему по второму дросселю 8, и нелинейности коэффициента усиления биполярного транзистора 7 по току устанавливается стационарный режим автоколебаний, соответствующий включенному состоянию выключателя, когда через выходную шину 14 протекает значительный ток.Амплитуда стационарных колебаний определяется величиной вносимых пот 30 35 терь (вносимое сопротивление) в колебательный контур со стороны объектаконтроля и глубиной отрицательнойобратной связи и слабо зависит откоэффициента усиления по току тран 40 зистора 7, так как в цепи его эмиттера действует глубокая отрицательнаясвязь по переменному току, котораяповышает входное сопротивление транзистора 7, что не снижает добротности колебательного контура. После выхода генератора на стационарный режим работы бесконтактный вы-.ключатель готов к работе и находитсяво включенном состоянии (высокий уровень выходного сигнала)При поднесении объекта контроляк торцу ферритового сердечника 9 вобъекте наводятся вихревые токи, при 55 зтрм увеличивается вносимое в колебательный контур сопротивление, уменьшается его добротность, что уменьшаразброса значений крутизны входной характеристики полевого транзистора 5При увеличении амплитуды колебаний в контуре до величины, превышающей : напряжение отпцрания биполярного транзистора 7 (т.е. около 0,5 В) во время открывающей полуволны колебаний, возникает ток базы транзистора 7, который вызывает импульс тока коллек тора биполярного транзистора 7, котоет амплитуду электромагнитных колебаний.На фиг. 2 показан вид изменения выходного сигнала при уменьшении зазора между торцом сердечника 9 и объектом контроля. Включение в активный элемент автогенератора 1 параллельно соединенных биполярного 7 и полевого 5 транзисторов позволяет, используя нелинейность их суммарной входной характеристики, получить гистерезисный характер изменения выходного сигнала при изменении положения объекта контроля. Таким образом, по мере приближения объекта контроля к сердечнику 9 вносимые потери достигают такой величины, что амплитуда колебаний уменьшается настолько, что не выполняются условия самовозбуждения, и колебания лавинообразно срываются. Ток в выходной шине 14 уменьшается. Бесконтактный выключатель выключается. Условия существования колебании при приближении объекта к сердечнику определяются только биполярным транзистором 7 и вторым дросселем 8После срыва колебаний автогенератора 1 биполярный транзистор 7 закрывается и в начальном этапе возникновения колебаний при удалении объекта контроля от сердечника 9 участия не принимает.При удалении объекта контроля от сердечника 9 снова формируются условия возникновения автоколебаний, причем они не зависят от условий существования автоколебаний при приближении объекта контроля к сердечнику 9, а зависят только от крутизны полевого транзистора 5 и величины индуктивности дросселя б. Разница в условиях срыва и возникновения колебаний позволяет сформировать гистерезисный вид характеристики переключения бесконтактного выключателя. Положение ветви включения бесконтактного выключателя устанавливают выбором индуктивности первого дросселя б, а положение ветви выключения - выбором индуктивности второго дросселя 8. При дальнейшем удалении объекта от сердечника 9 увеличивается добротность контура, амплитуда колебаний в контуре нарастает и по достижении амплитудой величины, превышающей напряжение отпирания биполярного транзистора 7, включается вторая ветвь гене5 1458969 ементуе оставитель Вехред М,Дидык ектор А. Обручар Редактор А. Лежнина Заказ 378/58 Тираж 879 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 тная иятие, г. Ужгород, ул предп зводственно-полиграфич рации через биполярный транзистор 7. Амплитуда колебаний резко возрастает, после чего из-за нелинейности входной характеристики биполярного транзистора 7 происходит переход в стационарный режим генерации электромагнитных колебаний, Бесконтактный выключатель включается.Стабильность положения точек вклю О чения и отключения бесконтактного выключателя обеспечивается наличием дросселей 6 и 8 в цепях обратной связи по переменному току транзисторов 5 и 7 соответственно, причем положе ние каждой из ветвей характеристики включения и выключения может быть выбрано независимо путем подбора вели- . чины индуктивностей дросселей 6 и 8 соответственно. Возрастает дальность 2 О действия бесконтактного выключателя, так как она определяется условием возникновения существования сравнительно небольших по амплитуде колебаний (0,5 В), создаваемых полевым тран.25 зистором 5. После их возникновения включается биполярный транзистор, который доводит их до требуемой мощности, достаточной для последующей Фиксации переключения бесконтактного 30 выключателя. формула из обр етения Бесконтактный выключатель, содержащий параллельно включенные между шиной питания и выходной шиной выключателя конденсатор Фильтра и автогенератор магнитоэлектрическнх колебаний, выполненный по схеме индуктивной трехтонки, состоящий из активного элемента, магнитной системы, содержащей Ферритовый сердечник с по-.следовательно включенными обмоткамиконтурной и обратной связи, и контурного конденсатора, причем активныйэлемент содержит полевой транзистор,включенный последовательно с первымдросселем между первым выводом автогенератора магнитоэлектрических колебаний, соединенного с шиной питаниявыключателя и точкой соединения обмоток магнитной системы, затвор полевого транзистора соединен с общей точкой контурной обмотки и контурногоконденсатора, а свободный вывод обмотки обратной связи, соединен с вторымвыводом автогенератора магнитоэлектрических колебаний,о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения Функциональнык возможностей, вактивный элемент дополнительно введены биполярный транзистор и второйдроссель, причем коллектор биполярного транзистора соединен с первымвыводом автогенератора магнитоэлектрических колебаний, база - с затворомнолевого транзистора, а эмиттер черезвторой дроссель - с точкой соединенияобмоток магнитной системы и вторымвыводом контурного конденсатора.