Магнитно-полупроводниковый датчик положения

Номер патента: 1744432

Авторы: Брянцев, Харламов

ZIP архив

Текст

ООЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСКИ 4443 РЕСПУБЛИК(51)5 Д Д ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1335802, кл, 6 01 В 7/00, 1987.(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано вмашиностроении. Целью изобретения являетСя повышение точности и информативности путем р.егулирования моментовсрабатывания датчика при прямом и обратИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении.Известно устройство, содержащее .С- генератор, индуктивностью колебательного контуракоторого служит катушка соленоид- ного 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 магнитопрово- да 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,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 Ьтверстиями, 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 регулиаюзов ровать при движении штока только в одном направлении, не обеспечивается однозначное соответствие между сигналами на выхо- Фф де и положением подвижного штока; сигнал, соответствующий фиксируемому положению штока (срыв генерации), сохраняется до достижения штоком положения, соответствующего началу генерации, так как сигналы ухода штока из крайних положений (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 рабо 1744432ты путем регулирования момента ега 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, подвикный шток, установленный с возможностью перемещения вдоль отверстий магнитопраоодов, постоянный магнит, закрепленный на подвижном штоке, и блок преобразования, постоянный магнит расположен между магнитопроводами, а блок преобразования выполнен в виде двух усилителей-формирователей. двух инверторав, четырех триггеров, четырех элементов И и двенадцати диодов. Входы усилителей-формирователей соединены с первыми выводами обмоток первого и второго магнитопроводав 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 катодам четвертого диода и первым входом второго 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 восьмага 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 усилителяформирайеля и входом инвергора, аноды четвертого и седьмого диодов соединены с выходами первого и второго инверторав соответственно, единичные выходы первого, второго, третьего и.четвертого триггеров соединены с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого элементов И соответственно, вторые входы которых соединены с нулевыми выходами четвертага, 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, На чертеже показано схемнае и конструктивное исполнение магнитно-полупроводникового датчика положений. Датчик содержит первый магнитапровод 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 вый 12, второй 13, третий 14, четвертый 15,. пятый 16, шестой 17, седьмой 18, восьмой 19, девятый 20, десятый 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 15 20"Крайнее правое положение", выход 35 сигнала "Начало движения влево", вход 36 сигнала "Исходное",Входы усилителей-формирователей 8 и 25 9 соединены с первыми выводами 37 и, 38 обмоток 2 и 4 соответственно. Вторые вывады 39 и 40 этих обмоток соединены с шиной нулевого потенциала, Выход усилителя- формирователя 8 соединен с входом инвер 30 тора 10 и анодом диода 12, катод которого соединен с анодом диода 23 и единичным входом 41 триггера 24, Нулевой вход 42 этога триггера соединен с катодами диодов 13 и 14.Анод диода 14 соединен с катодом диода 15 л 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 тригера 26. Нулевой вход 46 триггера 26 соединен с катодом диода 19 и катодом диода 20, анод которого соединен с катодам диода 21 и единичным входом 47 триггера 27. Нулевой вход 48 этога триггера соединен с катодами диодов 22 и 23.Анод диода 21 соединен с выходом усилителя-фармиравателя 9 и входом инвертара 11, аноды диодов 15 и 18 - с выходами инвертаров 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 сигна 35 40 45 50 55 10 первый 8 и второй 9 усилители-формирователи, первый 10 и второй 11 инверторы, пер10 20 25 30 35 40 45 50 55 ла начальной установки датчика в исходноесостояние соединен с анодами диодов 13.16, 19 и 23.Устройство работает следующим обра- зом. 5В исходном состоянии триггеры 24-27установлены импульсом "Исходное", поступающим на вход 36 и вырабатываемым вблоке 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-полупроводникового датчика положения присутствуют 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 трехисходных положений.Для формирования сигналов "Крайнеелевое положение" и "Крайнее правое положение" магнит б размещается на измеряемых расстояниях Х 1 и .Х 2 отмагнитопроводов 1 и 3 соответственно.Для формирования сигнала "Началодвижения вправо" магнит б соприкасается смагнитопроводом 1,Для формирования сигнала "Началодвижения влево" магнит б соприкасается смагнитопроводом 3.Приведение датчика в исходное состояние после формирования каждого сигналапри дальнейшей работе не требуется,Рассмотрим работу датчика при последовательном формировании сигналов"Крайнее левое положение" и "Начало движения вправо" послепервоначального приведения датчика в исходное состояние.Формирование сигнала "Крайнее левоеположение" осуществляется следующим образом. При движении штока 5 влево в момент касания постоянным магнитом 6магнитопровода 1 в обмотке 2 возникаетимпульс тока положительной полярности.который поступает на вход усилителя-формирователя 8.Сформированный по амплитуде и длительности импульс через диод 12 поступаетна единичный вход 41 триггера 24, перебрасывая его в единичное состояние, а черездиод 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 появляетсявысокий потенциал, что соответствует сигналу "Крайнее левое положение" и свидетельствует о прохождении. штоком 5 первого фиксируемого расстояния Х 1,.С началом движения штока 5 вправо происходит отрыв магнита б от магнитопровода 1, при этом в обмотке 2 возникает импульс тока отрицательной полярности, который поступает на вход усилителя-формирователя 8. С его выходаимпульс, 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, чтосоответствует сигналу "Начало движения вправо",Формирование сигналов "Крайнее правое положение" и "Начало движения влево" осуществляет аналогично формированиюсигналов "Крайнее левое положение" и "Начало движения вправо", но вэтом случае в момент касания постоянным магнитом б магнитопровода 3 в обмотке 4 возникает импульс отрицательной полярности, а в момент отрыва постоянного магнита б 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 разнь 1 ми полюсами постоянного магнита б. При движении штока 5 вправо в момент касания постоянным магнитом б 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 26перебрасывается в единичное, а триггер 25 - в нулевое состояние.На выходе элемента И 30 и соответственно на выходе 34 появляется высокий потенциал, что соответствует сигналу "Крайнее правое положение" и свидетельствует о прохождении подвижным элементом5 второго фиксируемого расстояния Х 2.С началом движения штока 5 влево происходит отрыв магнита 6 от магнитопровода 3, при этом в обмотке 4 возникает импульстока положительной полярности, который через диод 21 поступает на единичный вход47 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 "Началодвижения влево". В это же время на.выходе 34 датчика устанавливается нулевой потенциал, что соответствует отсутствию сигнала "Крайнее правое положение".Формула изобретения(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 щ и й с я 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 второгоусилителя-формирователя и входом инверто ра, аноды четвертого и седьмого диодов - свыходами первого и второго инверторов соответственно. единичные выходы первого, второго, третьего, четвертого триггеров - с первыми входами первого. второго, третьего 25 и четвертою элементов И соответственно.вторые, входы которых соединены с нулевыми выходами четвертого, первого, второю, третьего триггеров соответственно, аноды второго,пятого, восьмого и одиннадцатого 30 диодов соединены с шиной начальной установки датчика, а выходы элементов И являются выходами датчика,1744432Составитель В.ХарламовакторЛ.Народная Тахред М Моргентал Корректор Н,Ревская Заказ 2185 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5изводственно-издательский комбийат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Смотреть

Заявка

4789047, 05.02.1990

ВОЙСКОВАЯ ЧАСТЬ 13991

ХАРЛАМОВ ВЛАДИМИР ВИКТОРОВИЧ, БРЯНЦЕВ ВЛАДИМИР АЛЕКСЕЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01B 7/00

Метки: датчик, магнитно-полупроводниковый, положения

Опубликовано: 30.06.1992

Код ссылки

<a href="https://patents.su/5-1744432-magnitno-poluprovodnikovyjj-datchik-polozheniya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Магнитно-полупроводниковый датчик положения</a>

Похожие патенты