Поворотный переключатель

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к поворотным переключателям , управляемым бесконтактными датчиками , и может быть использовано в автоматических устройствах контроля и управления технологическими процессами Целью изобретения является быстродействие и расширение области применения переключателя . Под воздействием источника лучистой энергии 8 бесконтактные датчики 7, расположенные в зоне облучения, равной 180°, резко изменяют свое сопротивление, что приводит к открыванию транзисторных ключей, в управляющие цепи которых включены эти датчики 7, и появлению тока в секциях обмотки 4, подключенных к этим транзисторным ключам В участке статора I, равном зоне облучения, возбуждается магнитное поле При угловом перемещении источника лучистой энергии 8 относительно поворотного переключателя синхронно перемещается и магнитный участок статора 1 В результате магнитного силового взаимодействия ферромагнитного элемента 11 с магнитным участком статора I ротор 10 с управляющим постоянным магнитом 13 совершает синхронное с источником лучистой энергии 8 угловое перемещение, последовательно включая герконы 3, расположенные напротив управляющего постоянного магнита 13. 3 ил lO (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„. 1636886 (51) 5 Н О1 Н 36/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг. 7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4474240/07 (22) 15.08.88 (46) 23.03.91. Бюл. № 11 (72) И. И. Рисак и Г. В. Василенко (53) 621.318.56 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 474586, кл. Н 01 Н 36/00, 1972.

Авторское свидетельство СССР № 1241297, кл. Н 01 Н 36/00, 1984. (54) ПОВОРОТНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к IlOBopoTHblM переключателям, управляемым бесконтактными датчиками, и может быть использовано в автоматических устройствах контроля и управления технологическими процессами. Целью изобретения является быстродействие и расширение области применения переключателя. Под воздействием источника лучистой энергии 8 бесконтактные датчики 7, расположенные в зоне облучения, равной 180, резко изменяют свое сопротивление, что приводит к открыванию транзисторных ключей, в управляющие цепи которых включены эти датчики 7, и появлению тока в секциях обмотки 4, подключенных к этим транзисторным ключам. В участке статора I, равном зоне облучения, возбуждается магнитное поле. При угловом перемещении источника лучистой энергии 8 относительно поворотного переключателя синхронно перемещается и магнитный участок статора 1. В результате магнитного силового взаимодействия ферромагнитного элемента 11 с магнитным участком статора 1 ротор 10 с управляющим постоянным магнитом 13 совершает синхронное с источником лучистой энергии 8 угловое перемещение, последовательно включая герконы 3, расположенные напротив управляющего постоянного магнита 13. 3 ил.

36886

Изобретение относится к электротехнике, а именно к поворотным переключателям, управляемым бесконтактными датчиками, облучаемыми источником лучей энергии, и может быть использовано в автоматических устройствах контроля и управления технологическими процессами.

Цель изобретения — повышение быстродействия и расширение области применения.

На фиг. 1 представлен поворотный переключатель, продольный разрез; на фиг. 2— разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — электрическая схема поворотного переключателя.

Поворотный переключатель состоит из статора 1, выполненного в виде полого цилиндра, по внутренней поверхности которого закреплены полюсы 2. Статор и полюсы выпол иены из феррома гнитного материала, например из пластин электротехнической стали. Между полюсами 2 образованы пазы, в которых размещены герконы 3 и обмотка 4, выводы секций которой соединены с источником 5 тока через транзисторные ключи 6, в управляющие цепи которых подключены бесконтактные датчики 7, например фоторезисторы, размещенные на наружной поверхности статора в одних радиальных плоскостях с полюсами 2, реагирующие на источник 8 лучистой энергии, обмотка управления, например, солнечные лучи. На статоре 1 закреплена защитная бленда 9, защищающая от воздействия лучевой энергии части поворотного переключателя, расположенные за зоной размещения бесконтактных датчиков 7. Внутри статора установлен ротор 10 из немагнитного материала, например дюралюминия, на котором закреплены ферромагнитный элемент 11, выполненный в виде полукольца из ферромагнитного материала, например железа, и противовес 12, выполненный в виде полукольца из немагнитного материала, например легированной стали. Посредине ферромагнитного элемента 11 расположен управляющий постоянный магнит, имеющий трапецеидальную форму, при этом ось его намагниченности параллельна продольным осям герконов. Постоянный магнит 13 установлен таким образом, что его большее основание обращено к магнитоуправляемым контактам. Ротор 10 закреплен на оси 14 поворотного переключателя с указанной дискретностью.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении при отсутствии источника 8 лучистой энергии переключатель находится в нейтральном положении (все герконы 3 выключены). При этом все бесконтактные датчики 7 имеют большое сопротивление, вследствие чего транзисторные ключи 6 находятся в закрытом состоянии, все секции обмотки 4 обесточены, в полюсах 2 не возбуждается магнитное поле и, таким образом, в переключателе отсутствуют

4 магнитные силы взаимодействия между полюсами 2 и ферромагнитным элементом 11, закрепленным на роторе 10. В этом положении ротор 10 с ферромагнитным элементом 11 и управляющим постоянным магнитом 13 находятся в контакте вследствие магнитного силового взаимодействия управляющего постоянного магнита 13 с ближним к нему полюсом 2, в котором при этом собственное магнитное поле отсутствует. Управляющий постоянный магнит 13 вместе с ротором 10 и ферромагнитным элементом 11 смещены в сторону полюса 2, к которому обращена часть управляющего постоянного магнита 13 с большей массой, а следовательно, и большим магнитным полем, получаемым за счет асимметричной формы управляющего постоянного магнита 13. Смещение происходит по часовой стрелке (фиг. 1).

При этом управляющий постоянный магнит 13 находится напротив полюса 2 и все герконы 3 выключены (их контакты разомкнуты) .

При наличии. источника 8 лучистой энергии, например солнечных лучей, находящегося в плоскости вращения ротора 10 (источник лучистой энергии должен находиться от переключателя на расстоянии, значительно превышающем его диаметр) одновременно облучаются бесконтактные датчики 7 (фоторезисторы), расположенные на половине статора 1, обращенной к источнику 8 лучистой энергии, при этом зона облучения бесконтактных датчиков 7 составляет 180 .

В результате воздействия источника 8 лучистой энергии (солнечных лучей) на эти бесконтактные датчики (фоторезисторы) 7 их сопротивление резко изменяется, например уменьшается, что приводит к открыванию транзисторных ключей 6, в управляющие цепи которых подключены указанные бесконтактные датчики (фоторезисторы) 7, и через секции обмотки 4, подключенные в нагрузочные цепи открытых транзисторных ключей 6, протекает ток от источника 5 тока.

В результате этого в полюсах 2 статора 1, на которые намотаны секции обмотки 4 с током, возбуждается магнитное поле. Эти полюса 2 образуют в статоре 1 магнитный участок, равный зоне облучения 180, обращенный в немагнитный зазор между статором 1 и ротором 10 одним магнитным полюсом.

Вследствие магнитного силового взаимодействия между полюсами 2 статора 1, в которых возбуждено магнитное поле, и ферромагнитным элементом 11 последний притягивается к этим полюсам 2 статора 1, увлекая за собой весь ротор 10, совершая угловое перемещение относительно статора 1 вместе с осью 14. Угловое перемещение ротора 10 продолжается до совмещения ферромагнитного элемента 11 с магнитным участком, образованным полюсами 2 статора 1. Захват зоны облучения ферромагнитным элемен!

636886 том 11 происходит из любого исходного углового положения ферромагнитного элемента 11 относительно зоны облучения статора 1 за счет выполнения ферромагнитного элемента 11 в виде полукольца и, таким образом, достижения равенства угловых размеров зоны облучения (соответственно магнитного участка, образованного полюсами статора) и ферромагнитного элемента 11. вследствие чего существует дисбаланс магнитных сил в переключателе при несовме- 10 щенном положении ферромагнитного элемента 11 с магнитным участком, образованным полюсами 2 статора 1, находящимися в зоне облучения. 15

При совмещенном положении ферромагнитного элемента 11 с магнитным участком, образованным полюсами 2 статора 1, управляющий постоянный магнит 13, ось намагниченности которого направлена вдоль контактов герконов 3, оказывается напротив 20 геркона 3, расположенного посредине зоны облучения бесконтактных датчиков 7. и под действием магнитного поля управляющего постоянного магнита 13 этот геркон 3 срабатывает (его контакты замыкаются).

При угловом перемещении источника лучистой энергии (солнечных лучей) 8 относительно статора 1 с дискретностью, равной угловому размеру между радиальными осями симметрии двух соседних полюсов 2 статора 1, в зону облучения попадает соседний бесконтактный датчик 7 (фоторезистор 1, находящийся в тени, в результате чего его сопротивление резко уменьшается, транзисторный ключ 6, в управляющую цепь которого включен этот бесконтактный датчик 7 (фоторезистор), открывается. Через секцию обмотки 4, включенную в цепь нагрузки этого транзисторного., ключа 6, протекает ток от источника 5 тока и в полюсе 2 статора 1, на котором намотана эта секция обмотки 4, возбуждает магнитное поле.

Одновременно на противоположном кон- 40 це зоры облучения другой бесконтактный датчик 7 (фоторезистор) выходит из зоны облучения в тень, в результате чего его сопротивление резко увеличивается, транзисторный ключ 6, в управляющую цепь которого включен этот бесконтактный датчик 7 (фоторезистор), закрывается, в секции обмотки 4, включенной в цепь нагрузки этого транзисторного ключа 6, ток отсутствует, в полюсе 2 статора 1, на который намотана эта секция обмотки 4, исчезает магнитное 50 поле, В результате перемещения зоны облучения с указанной дискретностью магнитное поле, возбуждаемое в полюсах 2 статора 1, также перемещается с указанной дискретностью и ферромагнитный элемент 11 вместе с ротором 10 и управляющим постоянным магнитом 13 совершают угловое перемещение в сторону смещения зоны облучения б (следовательно, и магнитного у гастка статора) до нх совмещения.

При этом управляющий постоянный магнит 13 оказывается напротив геркона 3, расположенного посредине зоны облучения бесконтактных датчиков 7 (фоторезисторов) . и под действием магнитного поля управляющего постоянного магнита 13 этот геликон 3 срабатывает (его контакты замыкаются) .

При угловом перемещении источника 8 лучистой энергии относительно статора 1 поворотного переключателя с указанной дискретностью ротор 10 вместе с ферромагнитным элементом 11 и управляющим постоянным магнитом 13 отслеживают это угловое перемещение, последовательно включая герконы 3, расположенные напротив управляющего постоянного магнита 13.

Таким образом, ос .ществляется адресная коммутация электрических цепей в зависимости от углового перемещения источника 8 лучистой энергии относительно поворотного переключателя.

Поворотный переключатель устанавливается в нейтральное положение из любого последнего рабочего положения при отсутствии источника 8 лучистой энергии посредством магнитного силового взаимодействия управляющего постоянного магнита 3 с двумя расположенными рядом с ним полюсами 2, в которых собственное магнитное поле при этом отсутствует. Ротор 10 совершает угловое перемещение в сторону полюса 2, к которому обращена часть управляюгцего постоянного магнита 13 с большой массой, а следовательно, и с большим магнитным полем, получаемым за счет асимметрии формы управляющего постоянного магнита 13. Угловое перемещение ротора 10 продолжается до совмещения управляющего постоянного магнита 3 с указанным по Iroсом 2, при этом переключатель становится в нейтральное положение.

В рабочее положение поворотный переключатель устанавливается из любого нейтрального положения при наличии источника 8 лучистой энергии. Ротор 10 имеет возможность неограниченного вращения в двух противоположных направлениях путем изменения направления углового перемещения источника 8 лучистой энергии относительно поворотного переключателя. значит и герконы 3 срабатывают в двух противоположных последовательностях.

При использовании в устройстве бесконтактных датчиков, например фоторезисторов, терморезисторов, чувствител ьн ы х к различным видам лучистой энергии соответственно (световой, тепловой) . поворотный переключатель также будет чувствителен к этим видам лучистой энергии, причем его быстродействие соответствует быстродействию срабатывания бесконтактных датчиков 7 и транзисторных ключей 6. Физические процессы, происходящие в поворотном

1636886 переключателе при этом аналогичны описанным.

Поворотный переключатель можно использовать в качестве двигателя постоянного тока, работающего в следящем за источником лучистой энергии режиме, при этом его мощность регулируется путем изменения тока в секциях обмотки 4 от источника 5 тока ротор 10 совершает дискретное угловое перемещение с дискретностью, равной угловым размерам между радиальными осями симметрии, расположенных рядом полюсов 2, при равномерной скорости углового перемещения или углового перемещения с указанной дискретностью источника 8 лучистой энергии относительно статора 1.

Все это свидетельствует о повышении быстродействия и расширении области применения поворотного переключателя.

Теплозащитная бленда 9 ограничивает зону облучения поворотного переключателя в плоскости оси 14 вращения и защищает поворотный переключатель от нагрева других его частей.

Ротор 10 сбалансирован противовесом 12 от внешних возмущающих моментов и повышает точность работы поворотного переключателя.

Формула изобретения

Поворотный переключатель, содержащий статор с установленными в нем магнитоуправляемыми контактами, расположенными по образующей цилиндра, ротор с фер ромагнитным элементом, выполненным в ви8 де полукольца, с пазом и постоянным магнитом, расположенный вНутри статора на оси, причем постоянный магнит установлен в пазу ферромагнитного элемента таким образом, что его ось намагниченности параллельна продольным осям магнитоуправляемых контактов, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения области применения, он снабжен обмоткой управления статора, бесконтакт10 ными датчиками, транзисторными ключами и источником тока, статор выполнен с полюсами из ферромагнитного материала, расположенными на его внутренней поверхности таким образом, что между ними образованы пазы, в указанных пазах размещены обмотки управления статора и магнитоуправляемые контакты, указанная обмотка управления статора разделена на секции с выводами, причем число транзисторных ключей и бесконтактных датчиков соответствует числу полюсов статора, выводы секции обмотки управления статора соединены с источником тока через транзисторные ключи, указа нные бесконтактные датчики предназначены для работы от источника лучевой энергии и включены в управляющие цепи транзисторных ключей, каждый бесконтактный датчик расположен на- наружной поверхности статора в одной радиальной плоскости с соответствующим полюсом, постоянный магнит выполнен таким образом, что его поперечное сечение имеет трапецеидальную форму и установлен таким образом, что его большее основание обращено к магнитоуправляемым контактам.

1636886

Составитель М. Трофимова

Редактор Н. Лазаренко Техред А. Кравчук Кор ректор О. Ц и пле

Заказ 818 Тираж 348 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР ! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат <Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101