Путевой выключатель

РЕТЕНИерации Комитет Российской Федерации о патентам и товарным знакам ц ОПИСАНИЕ ИЗО к патенту Российско(71) Московский машиностроительный завод "Скорость"(73) Титов Борис Григорьевич(56) Авторское свидетельство СССР й 674112, кя Н 01 Н 36/00, 1977.Авторское свидетельство СССР й 828253, кя Н 01 Н 36/00, 1979.(57) Использование: электротехника, предназначено для коммутации исполнительных цепей постоянного тока по сигналам, выдаваемым в момент достижения контролируемым перемещающимся элементом заданного положения Сущность изобретения: путевой выключатель содержит корпус с немагнитным плоским участком и размещенные, например, в кор-. пусе источник управляющего напряжения постоянного тока на кррмниевом стабилитроне, транзистор,(19) ИС (11) 17958(51) 6 Н 01 Н 36 00 первый и второй резисторы, первый и второй основные герконы и первый и второй дополнительные герконы Путевой выключатель снабжен также основным и дополнительным подвижными управляющими магнитами. Герконы собраны в плоский прямоугольный пакет и размещены на поверхности плоского немагнитного участка, обращенной внутрь корпуса выключателя Основной управляющий магнит перемещается вдоль контакт-деталей герконов, вызывая ик одновременное срабатывание или отпускание. Направление перемещения дополнительного магнита перпендикулярно контакт-деталям герконов или продольной оси баллонов герконов, Перемещение дополнительного магнита приводит к поочередному срабатыванию или отпусканию контактов герконов. Оси намагничивания основного и дополнительного магнитЬв параллельны продольной оси герконов Дополнительный магнит используется при контроле исправности герконов и технического состояния путевого выключателя. 1 табп,6 ип.Изобретение относится к электротехнике, а точнее к путевым выключателям ипредназначено для коммутации исполнительных цепей постоянного тока по сигналам, выдаваемым в момент достиженииконтролируемым перемещающимся элементом заданного положения.Известен путевой выключатель, содержащий подвижное управляющее тело, корпус с немагнитным участком и геркон.Недостатком этого выключателя является низкая надежность работы в связи с характерным для механических контактовналичием единичных самоустраняющихсяпри последующих включениях отказов (сбоев) при замыкании и размыкании контактовгеркона и хрупкостью стеклянного баллона,что препятствует применению этого выключателя в ответственных узлах и агрегатах,например, в системах уборки и выпускашасси и механизации крыла летательныхаппаратов.Наиболее близким к предложенному является выключатель, содержащий основнойподвижной управляющий магнит, корпус снемагнитным плоским участком, источникуправляющего напряжения постоянного тока, транзистор, первый и второй резисторы;первый основной геркон и второй основнойгеркон, первый вывод которого подключенк одному из выводов источника управляющего напряжения, другой вывод этого источника соединен с эмил ером транзистора,база которого соединена с первым выводом первого резистора, а коллектор транзистора подключен к выходу путевоговыключателя, связанному с одним из выводов нагрузки, другой вывод которой подключен к первому выводу источникапитания постоянного тока, при этом контакт-детали герконов расположены вдольйаправления движения основного магнита,Недостатком этого выключателя также,как и у аналога, является низкая надежностьработы в связи с характерным для механических контактов наличием единичных самоустраняющихся при последующихвключениях отказов (сбоев) при замыканиии размыкании контактов герконов и хрупкостью стеклянного баллона герконов.Другим недостатком этого путевого выключателя является его низкая контролейригодность, т,к. для контроляработоспособности герконов и выявленияотказавшего геркона необходимо введениев его схему дополнительных отводов иклемм, что также снижает надежность работы вйключателя,Указанные недостатки ухудшают эксвыключателя, что препятствует его применению в ответственных узлах и агрегатах, например, в системах уборки и выпуска шасси и механизации крыла летательных5 аппаратов.Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик путевого выключателя за счет повышенйя надежности работы и контролепригодно 10 сти.Указанная цель достигается тем, что путевой выключатель, содержащий основной подвижной управляющий магнит, корпус с немагнитным плоским участком, источник15 управляющего напряжения постоянного тока, транзистор, первый и второй резисторы, первый основной геркон и второй основной геркон, первый вывод которого подключен к одному из выводов источника управляюще 20 го напряжения, другой вывод этого источника соединен с эмиттером транзистора, база которого соединена с первым выводом первого резистора, а коллектор транзистора подключен к выходу путевого выключателя,Ж связанному с одним из выводов нагрузки,другой вывод которой подключен к первому вьеоду источника питания постоянного тока, при этом контакт-детали герконов расположены вдоль направления движенияЗ 0 основного магнита, снабжен дополнительным подвижным управляющим магнитом и первым и вторым дополнительными герконами, первые выводы которых соединены вместе и подключены к соединенным междуЭБ собой базе транзистора и первому выводупервого резистора, второй вывод первого дополнительного геркона соединен с первым выводом первого основного геркона, второй вывод которого и первый вывод вто 40 рого резистора подключены к соединенныммежду собой первому выводу источника управляющего напряжения й первому выводу источника управляющего напряжения и первому выводу второго основного геркона,45 а второй вывод второго дополнительногогеркона соединен с вторым выводом второго основного геркона, второй вывод первого резистора подключен к соединенным между собой эмиттеру транзистора и второму вы 50 воду источника управляющего напряжения,которые подключены к первому выводу на входе путевого выключателя, соединенному с вторым выводом источника питания постоянного тока, второй вывод второго резисто% ра подключен к второму выводу на входепутевого выключателя, соединенному с первым выводом источника питания постоянного тока, герконы размещены параллельно, друг другу в форме плоского прямоугольно-, плуатационныационные характеристики путевого го пакета, расположенного на поверхностидополнительных герконов соединены вместе и подключены к соединенным ме.мду собой базе транзистора 5 и первому выводу первого резистора 6. Второй вывод первого дополнительного геркона 13 соединен с первым выводом первого основного гвркона 8, второй вывод которого и первый вывод второго резистора 7 подключены к соединенным между собой катоду стабилитрана 4 и первому выводу второго основного геркона 9. Второй вывод второго дополнительного геркона 14 соединен с вторым выводом второго основного геркона 9, Второй вывод первого резистора 6 подключен к соединенным между собой эмитгеру транзистора 5 и аноду стабилитрона 4, которые подключены к первому выводу 16 на входе путевого выключателя, соединенному с отрицательным выводом источника питания постоянного тока, второй вывод второго резистора 7 подключен к второму выводу 17 на входе путевого выключателя, соединенному с положительным выводом источника питания постоянного тока,Первый 8 и второй 9 основные герконыи первый 13 и второй 14 дополнительные герконы размещены параллельно друг другу в форме плоского прямоугольного пакета 18(или матрицы), расположенного на поверхности 19 немагнитного участка 3, обращенной внутрь корпуса 2.Между баллонами герконов, а также свнешней стороны пакета 18 вдоль баллонов герконов установлены плоские шторки 20 иэ ферромагнитного материала, позволяющие концентрировать в нужном направлении управляющий магнитный поток. Каждая шторка 20 состоит из двух частей, размещенных по обе стороны от рабочего зазора между контакт-деталями 15, Корпус 2 имеет форму параллелепипеда и изготавливается, например, из алюминия или его немагнитных сплавов. При большой скорости перемещения управляющего магнита 1 для уменьшения влияния магнитного поля вихревых токов немагнитный плоский участок 3 корпуса 2 может быть выполнен иэ непроводя щего немагнитного материала, например, иэ стеклопластика.Транзистор 5, например, типа 2 Т 506 А, снабжен радиатором 21, к которому он крепится через тонкую электроиэоляционную прокладку 22 из слюды, лавсана или фторопластика толщиной 0,03 - 0,06 мм.Корпус 2 снабжен фланцем 23, к которому крепится радиатор 21, соединения между корпусом 2 и фланцем 23, а также между фланцем 23 и радиатором 21 имеют малое тепловое сопротивление, поэтому корпус 2 и фланец 23 так же; как и радиатор 19,плоского немагнитного участка, обращенной внутрь корпуса выключателя, причемконтакт-детали основных и дополнительныхгерконов расположены перпендикулярнонаправлению движения дополнительного 5магнита.На фиг, 1 схематично представлен путевой выключатель, в сечении которого видноразмещение пакета геркона, транзистора ивторого резистора; на фиг.2 -сечение А-А 10путевого выключателя в плоскости, параллельной плоскому немагнитному участкукорпуса выключателя; на фиг. 3 - электросхема путевогО, выключателя; на фиг. 4 -приспособление для перемещения дополнительного магнита; на фиг. 5- сечение Б - Бэтого приспособления в продольной плоскости, на котором представлено размещение приспособления на проверяемомпутевом выключателе; на фиг. 6 - пакет герконов и диаграмма изменения напряженияна выходе путевого выключателя в зависимости от положения дополнительного магнита относительно пакета герконов.Путевой выключатель содержит основной подвижной управляющий магнит 1, корпус 2 с немагнитным плоским участком 3.Путевой выключатель содержит также размещенные, например, в корпусе 2 источникуправляющего напряжения постоянного тока, в качестве которого используется, например, кремниевый стабилитрон 4,транзистор 5, первый 6 и второй 7 резисто-.ры, первый основной геркон 8 и второй основной геркон 9, 35В схеме путевого выключателя применяется, например, биполярный транзистор .5 типа п-р-п,Первый вывод основного геркона 9подключен к катоду стабилитрона 5, анод 40которого соединен с эмиттером транзистора 5. База транзистора 5 соединена с первым выводом первого резистора 6, аколлектор транзистора 5 подключен к выходу 10 путевого выключателя, связанному с 45одним из выводов нагрузки 11, другой вывод которой подключен к выводу положительной полярности источника питанияпостоянного тока (условно не показан).Путевой выключатель снабжен также 50дополнительным подвижным управляющиммагнитом 12 и первым 13 и вторым 14 дополнительными герконами.Контакт-детали 15 первого 8 и второго 9Основных герконов и первого 13 и второго 5514 дополнительных герконов расположенывдоль направления движения основногомагнита 1 и перпендикулярно направлениюдвижения дополнительного магнита 12.Первые выводы первого 13 и второго 14используются для отвода тепла, выделяемого транзистором 5.Электроизоляционная прокладка 22обеспечивает электрическую изоляцию между электродом транзистора 5, потенциал которого имеет теплоотводящая поверхность этого транзистора (у транзистора 2 Т 506 А таким электродом является коллектор), и радиатором 21 при минимальном тепловом сопротивлении между ними. К фланцу 23 может крепиться также второй резистор 7, выделяемая на котором мощность больше, чем на остальных элементах схемы (кроме транзистора 5).Внутри корпуса 2 при необходимостиразмещается экран из ферромагнитного материала для защиты путевого выключателя от влияния внешних посторонних магнитных полей (условно не показан).Фланец 23 имеет отверстия 24 для крепления путевого выключателя на изделии, перемещение элементов которого подлежит контролю. Выводы путевого выключателя выполняются гибким проводом 25 и имеют уплотнение 26 при проходе через стенку корпуса 2. Обьем внутри корпуса 2 заполняется компаундом, чем обеспечивается герметизация путевого выключателя.Дополнительный управляющий магнит12 испвльзуется при контроле технического состояния герконов и работоспособности путевого выключателя в целом.Дополнительный магнит.32 размещается на приспособлении 27, содержащем основание 28, направляющие 29, расположенные вдоль основания 28, винт 30 и планку 31 с резьбовым отверстием, укрепленную с одной стороны оснований 28. В центральной части основание 28 имеет прямоугольное отверстие 32, соответствующее размерам корпуса 2 путевого выключателя в сечении его плоскостью, параллельной плоскому немагнитному участку 3, К тыльной стороне основания 28 по периметру прямоугольного отверстия 32 прикреплена обойма 33, в которую помещается корпус 2 проверяемого путевого выключателя, Высота обоймы 33 выбирается такой, чтобы ее нижний край лежал на поверхности фланца 23 корпуса 2 путевого выключателя, а плоскость внешней поверхности немзгнитного участка 3 корпуса 2 путевого выключателя совпадала с плоскостью поверхности 34 основания 28 приспособления 27, обращенной к дополнительному магниту 12, или была ниже ее на глубину не более 0,2-0,5 мм.Приспособление 27 снабжено отсчетным устройством, обеспечивающим считывание информации при контролец технического состояния геркона, содержащим первую пластину 35 со шкалой, укрепленную вдоль основания 28приспособления 27, и вторую пластину 36 с5 индексом в форме стрелки, установленнуюна дополнительном магните 12. Дополнительный магнит 12 перемещается вдоль основания 28 приспособления 27 понаправляющим 29 с помощью винта 30, про 10 ходящего через отверстие с резьбой в планке 31. Приспособление 27 изготавливаетсяиз немагнитных материалов.Герконы установлены в пакете 18 в следующем порядке. Вдоль одной из сторон15 пакета 18 размещается первый основнойгеркон 8, а затем параллельно ему установлены один за другим второй основной геркон 9, первый дополнительный геркон 13 ивторой дополнительный геркон 14.20 Направление перемещения дополнительного магнита 12 перпендикулярно контакт-деталям 15 герконов (или продольнойоси баллонов герконов). При этом длина дополнительного магнита 12 или его размер в25 направлении движения не менее расстояния между контакт-деталями 15 крайнихгерконов пакета 18, т.е. расстояния междуконтакт-деталями 15 первого основного геркона 8 и второго дополнительного геркона30 14, что должно обеспечивать срабатываниевсех герконов в одном из положений дополнительного магнита 12 при его перемещении вдоль основания 28 приспособления27,35 В путевом выключателе используются,например, замыкающее микроминиапорные герконы типа МК-3 и кремниевыйстабилитрон 4 типа 2 С 433 А с напряжениемстабилизации З,З В,40 При отсутствии воздействия магнитногополя основного 1 или дополнительного магнита 12 контакты герконов разомкнуты.Цепь базы транзистора 5 разомкнута и онзакрыт, Нагрузка 11 при этом обесточена,45 Стабильность характеристик транзистора 5в этом состоянии обеспечивается подключением параллельно цепи база-эмиттер первого резистора 6, Ток в цепи управлениятранзистором 5 протекает через последова 50 тельно включенные второй резистор 7 и стабилитрон 4. Величина напряжения настабилитроне 4(3,3 В) определяет напряжение на разомкнутых контактах герконов.При замыкании контактов герконов под воз 56 действием магнитного поля основного 1 илидополнительного 12 магнита ток в цепи управления транзистором 5 начинает протекать через контакты герконов и переходбаза-эмиттер транзистора 5. Стабилитрон 4ния в указанной цепи значительно ниже напряжения пробоя стабилитрона и составляет не более 1 В.Транзистор 5 открывается и включает нагрузку 11, Реализуемая путевым выключателем переключательная функция имеет вид У=ХвХ 1 з Ч Х 9 Х 14где Ха; Х 9; Х 1 з; Х 14- входные сигналы, опре деляющие наличие или отсутствие воздействия магнитного поля на контакт-детали 15 герконов,При замыкании контактов герконов, т.е.наличии управляющего магнитного поля, 15 величина входного сигнала принимается равной логической единице. Тогда сигнал на входе транзистора 5 также равен логической единице, а сигнал на выходе путевого выключателя равен логическому нулю, На грузка 11, включенная последовательно в цепи коллектора транзистора 5, при этом включена, т.к. транзистор 5 открыт.При проверке технического состояниягерконов дополнительный магнит 12 пере мещается из исходного положения, при котором контакты всех герконов выключателя разомкнуты, в направлении от первого основного геркона 8 к второму дополнительному геркону 14, расположенному у 30 противоположного края пакета 18 геркона.Значение переключательной функции взависимости от величины входных сигналов, т,е. положения дополнительного магнита 12, а точнее его передней 35 и задней 36 35 кромки, относительно герконов указаны в таблице.Позиции А и М соответствуют исходному и конечному положению дополнительного магнита 12, В позиции А дополнительный 40 магнит 12 выведен за пределы пакета 18 герконов и его передняя кромка 37 находится перед шторкой 20 первого основного геркона 8. В позиции М дополнительный магнит 12 также выведен за пределы пакета 45 18 герконов и его задняя кромка 28 находится за шторкой 20 второго основного геркона 9, В позициях Б, В, Г, Д передняя кромка 37 дополнительного магнита 12 последовательно устанавливается над герконами со ответственно 8, 9, 13, 14, вызывая их поочередноесрабатывание. При положении дополнительного магнита 12 в позиции Д его задняя кромка 36 находится над первым основным герконом 8, причем магнитный 55 поток достаточен для удержания контактов геркона 8 в замкнутом состоянии, Дальнейшее продвижение дополнительнОго магнита 12 в позиции Е, Ж, К, Л, М вызывает последовательное отпускание контактов герконов соответственно 8, 9, 13, 14, т,к. приперемещении задней кромки 38 дополнительного магнита 12 на участке между контакт-деталями 15 и шторкой 20 герконапроисходит уменьшение магнитного потокадо величины потока отпускания.Переключательная функция принимаетзначения, равные нулю, при положении дополнительного магнита 12 в позициях Г, Д,Е. Нагрузка 11 при этом включена. Это свидетельствует об исправности герконов инормальном функционировании путевоговыключателя.Возникновение любых других сочетаний сигналов при перемещении дополнительного магнита 12 вдоль основания 28приспособления 27 свидетельствует об отказе одного или нескольких герконов и дефекте путевого выключателя, а такжепозволяет выявить при необходимости отказавший геркон.Приспособление 27 позволяет производить контроль технического состояния герконов и путевого выключателя приэксплуатации без снятия выключателя с объекта, на котором он установлен. При контроле технического состояния герконов ипутевого выключателя параллельно нагрузке 11 и вместо нее может подключаться индикатор 39, содержащий, например,светодиод 40 и элемент 41, ограничивающий ток через этот диод. При этом первыйвывод элемента 41 соединен с катодом светодиода 40 а анод светодиода 40 и второйвывод элемента 41 соединены соответственно с положительным выводом источникапитания постоянного тока и выходом 10 путЕвого выключателя,Таким образом, применение предлагаемого технического решения повышает контролепригодность выключателя,обеспечивая возможность контроля его технического состояния бесконтактными средствами.Основной магнит 1 укрепляется на поверхности механизма (условно не показано), перемещение которого контролируется.Передняя 42 и задняя 43 кромки этого магнита располагаются перпендикулярно контакт-детали 15 герконов, т,е.перпендикулярно продольной оси герконов,что Обеспечивает одновременное срабатывание и отпускание всех герконов пакета 18при управлении с помощью основного магнита 1. Ось намагничивания основного магнита 1, так же, как и дополнительногомагнита 12, параллельна продольной осигерконов.Б исходном состоянии основной магнит1 удален от рабочего зазора межлуконтакт1795810 12 правления движепервый вывод ключен к перво чения нагрузки, ключения наг коллектору транэ ра подключена вого резистора,деталями 15 герконов и его магнитный поток через контакт-детали 15 недостаточен для срабатывания геркона, При приближении основного магнита 1 часть его магнитного потока протекает через рабочий зазор между контакт-деталями 15 и при достиже; нии уровня потока срабатывания герконы замыкают свои контакты.При удалении основного магнита 1 от контактирующих участков контакт-деталей 15 его магнитный поток через эти участки уменьшается до величины потока отпускания, при котором контакт-детали 15 размыкаются и магнитный поток этого магнита начинает протекать только через одну контакт-деталь каждого геркона.При указанном выше выборе транзистора 5 путевой выключатель обеспечивает коммутацию электрических цепей постоянного тока с напряжением до 300 В и токе до 1 А.Предлагаемый выключатель может использоваться также в качестве концевого выключателя. В связи с этим в конструкции путевого выключателя для управления герконами может использоваться перемещение основного магнита 1 параллельно пакету 18 герконов при совпадении осей симметрии в вертикальной плоскости осФормула изобретения:ПУТЕВОЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ, содержащий источник питания, выводы для подключения нагрузки, основной подвижной управляющий магнит, корпус, транзистор, первый резистор, первый и второй основные герконы, причем контакты герконов расположены вдоль на 1 новного магнита 1 и пакета 18 герконов (условно не показаны).Предлагаемый путевой выключательобеспечивает также повышение вероятно сти безотказной работы герконов, котороедостигается за счетуменьшения влияния изменения параметров при разгерметизации стеклянного баллона геркона.Повышение надежности работы заявля емого путевого выключателя достигаетсятакже за счет снижения напряжения, коммутируемого герконами, до величины напряжения на выходе источника управляющего напряжения постоянного тока (стабилитро не 4), которое выбирается в пределах от 2 до6 В, и снижения величины коммутируемого тока пропорционально. коэффициенту усиления транзистора, т,е. в 10-40 раз, а для составного транзистора в 40-400 раэ.20 Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет улучшить эксплуатационные характеристики путевого выключателя эа счет повышения вероятно сти безотказной работы герконов и контролепригодности выключателя путем обеспечения контроля еготехнического состояния бесконтактными средствами ния основного магнита, источника питания подму выводу для подклювторой вывод для подруэки подключен к истора, база транзисток первому выводу пер; отличающийся тем, чтос целью улучшения эксплуатационных характеристик за счет повышения надежности работы и контролепригодности, он снабжен дополнительным подвижным управляющим магнитом, первым и вторым управляющими герконами, вторым резистором, стабилитроном, причем корпус содержит немагнитный плоский участок, герконы размещены параллельно друг другу в форме плоского прямоугольного пакета, расположенного на поверхности плоского немагнитного .участка, обращенного внутрь корпуса выключателя, причем контакт - детали основных и дополнительных герконов расположены перпендикулярно направлению движения дополнительного магнита, первые выводы первого и второго основных гер конов обьединены и подключены к катоду стабилитрона и первому выводу второго резистора, вторые выводы этих герконов подключены соответственно к первым выводам первого и второго дополнительных герконов, вторые выводы которых обьединены и подключены к базе транзистора, змиттер транзистора подключен к второму выводу источника питания и к аноду стабилитрона, вто.,рой вывод второго резистора подключен к первому выводу источника питания.