устройство для определения движения и/или положения объекта

Формула изобретения

Устройство для определения движения и/или положении объекта, содержащее, по крайней мере, одну катушку и магнитную пару, в которой полюса магнитов ориентированы в противоположные стороны относительно друг друга, магниты расположены один за другим и выполняют движение относительно катушки, содержащей магнитопровод, отличающееся тем, что магнитропровод закреплен на оси, установленной в пазах катушки, таким образом, что ось проходит сквозь отверстие, расположенное на одном конце магнитопровода, а противоположный конец магнитопровода свободен и способен отклоняться, совершая колебательное движение, создавая импульсы напряжения при пересечении магнитной оси магнитной пары.

Описание изобретения к патенту

Заявляемое изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в различных областях промышленности в качестве источника импульсного электропитания, в частности для датчиков положения, а также как активный датчик для измерения скорости.

Известно устройство для определения движения и/или положении объекта (WO 2005052505 А2, МПК G01D 5/20, дата приоритета 11.11.2004 г.), характеризующееся тем, что определение движений и/или положений производится посредством, по крайней мере, одной катушки и магнитной пары, в которой полюса магнитов ориентированы в противоположные стороны относительно друг друга, магниты расположены одним за другим и выполняют движение относительно катушки, содержащей плоскую пружину, выполненной из магнитопроводящего материала, причем один конец пружины жестко закреплен, а другой конец (свободный) пружины под влиянием магнитов совершает возвратно-поступательные движения, создавая импульсы напряжения. В данной конструкции пружина претерпевает постоянную деформацию, которая неизбежно приводит к слому самой пружины и, как следствие, выходу из строя самого устройства. Чтобы несколько повысить надежность устройства, в одном из вариантов устройства место крепления конца пружины между монтажными платами автор дополнительно снабдил амортизирующими (демпфирующими) прокладками.

Недостатком данного устройства является низкая надежность при работе в холодных климатических условиях, например при температуре окружающей среды -40°С и ниже. Опыт эксплуатации показал, что при таких низких температурах прокладки становятся очень жесткими, и амортизирующие (демпфирующие) свойства утрачиваются, вследствие чего вероятность слома плоской пружины, постоянно подвергающейся деформации (изгибу, отклонению под действием магнитных сил), сильно возрастает, соответственно возрастает риск выхода из строя самого устройства.

Задачей заявляемого изобретения является повышение надежности за счет изменения конструкции устройства, расширение нижней границы температуры работы устройства. Техническим результатом является исключение деформации магнитопровода, повышение надежности устройства при низких температурах окружающей среды (минус 30°С и ниже).

Технический результат достигается тем, что в устройстве для определения движения и/или положения объекта, содержащем, по крайней мере, одну катушку и магнитную пару, в которой полюса магнитов ориентированы в противоположные стороны относительно друг друга, магниты расположены один за другим и выполняют движение относительно катушки, содержащей магнитопровод, согласно изобретению, который закреплен на оси, установленной в пазах катушки, таким образом, что ось проходит сквозь отверстие, расположенное на одном конце магнитопровода, а противоположный конец магнитопровода свободен и способен отклоняться, совершая колебательное движение, создавая импульсы напряжения при пересечении магнитной оси магнитной пары.

Заявленное устройство иллюстрируют:

фиг.1 - вид устройства в разрезе (магнитопровод оттянут магнитом 2);

фиг.2 - вид сверху;

фиг.3 - график изменения напряжения во времени на катушке;

фиг.4 - вид устройства в разрезе (магнитопровод оттянут магнитом 3).

Заявленное устройство содержит катушку 1, магниты 2, 3. В пазах (не показаны) катушки 1 (фиг.1, 2) установлена ось 4, на которой закрепляют магнитопровод 5, выполненный из жесткого недеформируемого магнитопроводящего материала, имеющий плоскую клинообразную или прямоугольную форму. Для крепления магнитопровода 5 на оси 4 в верхней части магнитопровода 5 выполнено отверстие (не показано), через которое пропущена ось 4. Такое крепление на оси 4 позволяет магнитопроводу 5 совершать свободное колебательное движение.

Устройство работает следующим образом.

Работу устройства поясняет фиг.1, стрелкой указано направление движения магнитов 2, 3 относительно катушки (против часовой стрелки, если смотреть на генератор сверху (фиг.2)). Магнитопровод 5 оттянут магнитом 2. Часть магнитного потока, создаваемого магнитным полем магнита 2, проходит по магнитопроводу 5, охватывая витки катушки 1. Дальнейшее движение магнитов ослабляет воздействие силы магнитного поля магнита 2 на магнитопровод 5, и происходит резкое перемещение (скачок) магнитопровода 5 к магниту 3, сопровождающееся пересечением магнитной оси магнитной пары. В это момент происходит резкое изменение магнитного поля, проходящего через витки катушки 1 согласно закону электромагнитной индукции

.

На фиг.3 показан график изменения напряжения на катушке в момент резкого перемещения магнитопровода 5.

На фиг.4 показано положение магнитопровода 5, после резкого перемещения магнитопровода 5 от магнита 2 к магниту 3 магнитный поток, проходящий по магнитопроводу 5, охватывающий витки катушки 1, уже направлен в другую сторону.

Геометрическая форма магнитопровода 5 принципиального значения не имеет, но для достижения наилучшего результата целесообразна плоская клинообразная или прямоугольная форма.

При движении магнитов 2, 3 в противоположную сторону относительно катушки 1 устройство работает аналогичным образом.

Благодаря данной конструкции в катушке исключена подвергающаяся деформации плоская пружина, способная переломится при низких температурах и вывести из строя устройство. Замещение плоской пружины жестким недеформирующимся магнитопроводом сохраняет основной принцип создания импульса напряжения за счет резкой перемены полярности магнита. Таким образом, устройство при эксплуатации работает как при высоких температурах окружающей среды, так и при низких температурах, существенно повышая надежность устройства.