Бесконтактный сигнализатор положения

(5)5 С 01 В 7/00 ГОСУД АРСТ 8 ЕННЬпО иэОБРетениямПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ТЕЛЬСТ ВТОРСНОМ е относитс Целью из зме и ВщВай(56) Авторское свидетельство СССР У 901821, кл. С 01 В 7/00, 1980Авторское свидетельство СССР У 84699, кл. С 01 В 7/00, 1979, (54) БЕСКОНТАКТНЫЙ СИГНАЛИЗАТОР ПОЛОЖЕНИЯ(57) Изобретения к и р тельной технике обретения является повынение точности измерений. При протекании переменного тока через обмотку 4 возбуждения чувствительного элемента 1 от источника 6 переменного така в обмотках 5+.и 5йф расположенных на крайних стержнях сердечника 3; индуцируются ЭДС. В зависимости от направления перемещения якоря 2 чувствительного элемента на ,вход фазочувствительного детектора 7 поступает Фаза сигнала, совпадающая с Фазой, поступающей на его опорный вход, или противоположная ей. Го сигналам компаратора 9 0-триггер 1 0 на1551970 своих выходах Формирует сигналы "О" йЛи 1" в зависимости от направления перемещения якоря 2. Указанные сигналы поступают на первый и второй вхо 5 дь Формирователя 8 выходного сигнала. Формирователь 8 выходного сигнала исключает появление ложного сигнала о положении контролируемого иэделия на своем выходе в случае, если якорь 2 выходит из зоны взаимодействия с сердечником 3 чувствительного элемента 1. При поступлении на первый или второй вход Формирователя 8 сигнала, соответствующего изменению логиче" Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь" зовано для сигнализации положения Движущихся объектов в устройствах автоматики и телемеханики.Цель изобретения - повышение точ Ности измерений эа счет уменьшения Влияния окружающих условий и неста бильности источника питания.На чертеже представлена блок-схеМа сигнализатора, ЗОСигнализатор содержит чувствительный элемент 1, выполненный в виДе диФФеренциального трансФорматорйого датчика перемещения, включающего якорь 2 в виде Ферромагнитной35 Пластины, размещаемой на контролиРуемом изделии (не показано), П-образного сердечника 3, на котором Размещены обмотка 4 возбуждения и сигйальная обмотка 5. Обмотка 4 возбужденияподключена к источнику 6 переменного тока, сигнальная обмотка 5, представляющая собой две встречно включенные обмотки 5 и 5 - к пер 1 й Мому входу Фазочувствительного детектор 7. Выходы Фазочувствительного Детектора 7 подключены к первому и второму входам Формирователя 8 выходного сигнала, Фазочувствительный детектор 7 содержит компаратор 9 и подключенный к нему Р-триггер 10, второй вход 0-триггер 1 О образует опорный вход Фазочувствительного детектора и подключен к второму выходу источника 6 переменного тока. Формирователь 8 выходного сигнала содержит три элемента ИЛИ 11-13, эле. мент НЕ 14, вход которого образует четвертый вход Формирователя 8 выского "О" на логическую "1, и отсутствии логической "1" на третьем вхо"де соответствующего Р-триггера .1 5 или16 произойдет изменение выходногосостояния соответствующего триггераиэ "О в 1". При этом через элементИЛИ 13 сигнал поступит на Р-триггер17 и при поступлении положительногофронта на другой его вход с выходаисточника б переменного тока на выходе Формирователя 8 сФормируется сигнал о прохождении якоря 2 над сердечником 3 чувствительного элемента 1.2 з,п.Ф-лы, 1 ил. ходкого сигнала, выход подключен кодному из входов элемента ИЛИ 11,три Р-триггера 15-1, первые входытриггеров 15 и 16 образуют соответственно первый и второй входы Формирователя 8, вторые входы объединены и подключаются к плюсовой шинеисточника питания, третьи входы подключены к выходам элементов ИЛИ 1 1и 12 соответственно. Первый вход Ртриггера 17 образует третий входФормирователя 8 выходного сигнала,а выход образует выход Формирователя 8 и подключен к вторым входамэлементов ИЛИ 11 и 12.Сигнализатор работает следующимобразом,При протекании переменного токачерез обмотку 4 возбуждения чувствительного элемента 1 в обмотках 5-5расположенных на крайних стержняхШ-образного сердечника 3, индуцируются ЗРС. В связи с тем, что обмотки 5,-5 включены встречно, сигнал на выходе сигнальной обмотки магнитного чувствительного элемента соответствует разности ЗДС. При движении подвижного объекта и, следовательно,связанного с ним якоря 2например, в сторону, соответствующую знаку "1, якорь 2 магнитногочувствительного элемента располагается таким образом что уменьшаетвоздушный зазор между магнитопроводами, на которых расположена обмотка 5, и обмотка 4 возбуждения. Вэтом случае на вход Фазочувствительного детектора 7 поступает сигнал,Фаза которого определяется ЭДС обмотки 5, При этом сигнальная обмот 1551ка чувствительного элемента 1 подключена к входу фазочувствительного детектора 7 таким образом, что отри- дательная полуволна сигнала совпа 5 дает с положительным Фронтом сигнала на втором выходе источника 6 переменного тока. В определенный момент движения подвижного объекта (не показан) якорь 2 чувствительного элемента 1 примет такое положение, что ЭДС 5 превысит ЭДС обмотки 5, Фаза сигнала на первом входе фазочувствительного детектора 7 изменится нао1 80 . При этом положительная полу волна сигнала на первом входе Фазочувствительного детектора 7 совпадает с положительным Фронтом сигнала на втором выходе источника 6 переменного тока, В момент изменения фазы сигнала на первом входе детектора 7 и поступления на второй его вход положительного Фронта сигнала от источника 6 переменного тока произойдет изменение уровня логиче ского сигнала на выходе фазочувствительногб детектора 7. На выходе Формирователя 8 выходного сигнала появится сигнал, фиксирующий момент изменения фазы при прохождении яко ря 2 над Ш-образньж сердечником 3. У чувствительного элемента 1 имеется ложное состояние изменения Фазы выходного сигнала, что обусловлено некоторой несимметричностью обмоток 5, - 5, вызванной погрешностями при их изготовлении. Ложное состояние изменения Фазы может возникнуть, например, при дальнейшем движении подвижного объекта, связанного с якорем 2. В этом случае якорь 2 проходит положение максимального воздушного зазора между магнитовроводами сердечника 3, на которых расположены обмотка 4 возбуждения и сигнальная обмотка, например 5. При удалении якоря 2 от Ш-образного сердечника 3 возникает момент изменения фазы выходного сигнала, если остаточная ЭДС обмотки 5 больше остаточной ЭДС 50 обмотки 5. Под остаточной ЭДС понимается ЭДС, наводимая в обмотке на крайнем стержне сердечника 3 при достаточном удалении якоря 2, когда его влиянием можно пренебречь. Указанное изменение Фазы выходного сигнала чувствительного элемента 1 вызывает изменение уровня логического сигнала на выходе Фазочувствительно 970 6го детектора 7, но при этом на выходе Формирователя 8 выходного сигнала не появится сигнал, так как значение сигнала на четвертом входе не соответствует изменению уровня логического сигнала на выходе Фаэочувствительного детектора 7. То же самое произойдет при возвратном движении подвижного объекта и связанного с ним якоря 2, При прохождении ложного состояния изменения Фазы выходного сигнала чувствительного элемента 1 меняется уровень логического сигнала на выходе фазочувствительного детектора 7, но сигнал на выходе формирователя 8 выходного сигнала сигнализатора отсутствует по той самой причине, что и в предыдущем случае. При дальнейшем движении подвижного объекта в определенный момент времени якорь 2 чувствительного элемента 1 принимает такое положеиие, что ЭДС обмотки 5 превышает ЭДС обмотки 5, фаза сигнала на первом входе Фао зового детектора 7 меняется на 180 В момент изменения Фазы сигнала на первом входе Фазового детектораи поступлении на его второй вход сигнала от источника 6 переменного тока происходит изменение уровня логического сигнала на выходе Фазочувствительного детектора 7. Ра вьгходе Формирователя 8 выходного сигнала сигнализатора появляется сигнал, фиксирующий момент изменения Фазы при прохождении якоря 2 над Ш-образным сердечником 3 чувствительного элемента .Цифровой фазочувствительный детектор 7. работает следующим образом. Если положительный Фронт сигнала иа его опорном входе совпадает с высоким уровнем сигнала на выходе компаратора 9, происходит установление уровня логического сигнала "на первом выходе и уровня логического сигнала О на втором выходе фазочувствительного, детектора 7. Если положительный фронт сигнала на опорном входе совпадает с низким уровнем сигнала компаратора 9, происходит установление уровня логического сигнала О" на первом выходе и уровня логического сигнала 1 на втором вью" ходе Фазочувствительного детектора.Формирователь 8 выходного сигнала сигнализатора работает следующим образом. Если на четвертом входе зна1551970 детектора подклк 1 чены к первому и второму входам Формирователя выходного сигнала соответственно, источник переменного тока выполнен сдвумя входами, подключенными к опорформула изобретения 1, Бесконтактный сигнализатор положения, содержащий чувствительный элемент, подключенный к его входу источник переменного тока и Формирователь выходного сигнала, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью пьвышения точности измерения, он снабжен фазочувствительным детектором, подключенным к выходу чувствительного элемента, чувствительный элемент выполнен в виде дифференциального трансформаторного преобразователя перемещения, якорь которого вЫполнен с воэможностью установки на контролируемом иэделии, первый и второй выходы Фазочувствительного Составитель Ю,ПетраковскийРедактор Л. Зайцева Техред А.КравчукКорректор О, Ципле Тираж 500 Подписное Заказ 320 ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 чение сигнала знак "0", то состояние11 11 Э триггера 1 5 соответствует О и нЕ з ависимо от значений сигнала на пЕрвом входе не меняется . Если на ч етв ертом входе знач ение сиг нала знак " 1 " , то состояние Э-триг г ера 1 6 соответствует "0" , и независимоОт значений сигнала. на втором входе нФ меняется . При поступлении на и ер-. в 9 й или второй .входы сигнала , с оотвфтс твующег о изменению логического "ф" на логич ескую1, и отсутствии лФг ич е ск ой "на третьем входе с оОТвет с тн ующег о Э-тригг ера 1 5 или 1 б происходит изменение состояния выходн 6 го сигнала 0-тригг е ра5 или 1 б и зОв1. Логическая1через элеме нт ИЛИ 1 3 поступает на вход 0- тригг ера 1 7 и и ри пос туплении положительного Фронта сигнала с третьего взвода установит ег о в состояние логич ской " 1 " . Сигнал с выхода 0- тригг ра 1 7 поступает на выход Формиров фтеля и через элементы ИЛИ 1 1 и 1 2 обнуля ет 0- тригг еры 1 5 и 1 6, ч то вы" зыв ает через период входного сигнала .на третьем входе завершение Формйров ания выходного сигнала сигналйзатора . ному входу Фазочувствительного детектора и третьему входу Формирователя выходного сигнала, четвертый 10вход которого предназначен для подключения сигнала направления перемещения.2, Сигнализатор по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что Фазочувствительный детектор выполнен в виде 5компаратора, входы которого являются первыми входами Фазочувствительного детектора, и Э-триггера, входыкоторого соединены соответственно с 20выходом компаратора и опорным входом фазочувствительного детектора,а выходы Э-триггера являются выходами Фазочувствительного детектора.3. Сигнализатор по п. 1, о т л и 125 ч а ю щ и й с я тем, что Формирователь выходного сигнала выполнен в виде трех Э-триггеров, трех элементовИЛИ, элемента НЕ 1 первые входы первого и второго 0-триггеров образуютсоответственно первый и второй входыФормирователя, втопые входы объединены и предназначены для подключенияк плюсовому выводу источника питания,третьи входы подключены соответственно к выходам первого и второго элементов ИЛИ, первый вход первого элемента ИЛИ подключен к элементу НЕ,вход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и образуетчетвертый вход формирователя, вторыевходы первого и второго элементов ИЛИобъединены, подключены к выходу третьего 0-триггера и образуют выход Формирователя, первый вход третьего 0- 45 триггера является третьим входом формирователя, а выходы первого и второго В-триггеров через третий элементили подключены к второму входу третьего 0"триггера.