RU6939U1

RU6939U1 - Индуктивный токовихревой датчик

Info

Publication number: RU6939U1
Application number: RU96123104/20U
Authority: RU
Inventors: Виктор Николаевич Литвинов
Original assignee: Виктор Николаевич Литвинов
Priority date: 1996-12-03
Filing date: 1996-12-03
Publication date: 1998-06-16

Abstract

1. Индуктивный токовихревой датчик, содержащий катушку с магнитопроводом и магнитный экран, установленный с возможностью обхвата катушки с магнитопроводом с боковых его сторон и с одного из торцов, при этом другой торец магнитопровода катушки выполнен свободным от магнитного экрана с возможностью электромагнитного воздействия со стороны свободного торца на катушку с магнитопроводом, отличающийся тем, что магнитопровод выполнен из ферритового сердечника, на наружной цилиндрической поверхности которого установлена катушка, а магнитный экран выполнен в виде ферритового стакана, цилиндрическая стенка которого установлена коаксиально ферритовому сердечнику.2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что дно ферритового стакана выполнено разъемным относительно его цилиндрической стенки.3. Датчик по п.1, отличающийся тем, что ферритовый сердечник выполнен в форме гантели, на упомянутой наружной цилиндрической поверхности которого установлена катушка, а торец гантели связан с дном ферритового стакана посредством клеевого соединения.4. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что длина катушки вдоль ее продольной оси выбрана меньшей, чем длина ферритового сердечника вдоль этой оси, а в зазоре между ферритовым сердечником, свободным от катушки, и цилиндрической стенкой ферритового стакана со стороны свободного торца магнитопровода установлена диэлектрическая шайба, которая выполнена из компаунда.5. Датчик по п.1, отличающийся тем, что введена втулка из металла или пластмассы, внутри которой установлен ферритовый стакан с возможностью закрепления его наружной цилиндрической поверхности с внутренней поверхностью втулки, а на

Description

ИНДУКТИВНЫЙ ТОКОВИХРЕВОЙ ДАТЧИК

Полезная модель относится к области радио и электротехники и может быть использована в приборостроении для пронедемия различного рода бесконтактных измерений и контроля в качестве датчика.

Известен индуктивный токовихревой датчик, входящий в состав бесконтактного прерывателя электронной системы зажигания, содержащий катушку с ферритовым магнитопроводом и магнитный экран, установленный с возможностью обхвата части ферритового магнитопровода, при этом другая часть ферритового магнитопровода выполнена свободной от магнитного экрана с возможностью электромагнитного воздействия на магнитопровод. Журнал Радио, N 11, 1993 г. стр. 34-35, Бесконтактный прерыватель электронной системы зажигания.

В этой конструкции ферритовый магнитопровод выполнен кольцевым со сквозным пазом, а обмотка катушки расположена на стороне кольца противоположно сквозному пазз. Магнитный экран выполнен в виде коробки из листовой латуни или меди. в которой также выполнен паз, расположенный вдоль оси сквозного паза ма1иитопровода.

Преимущества конструкции в высокой чувствительности датчика при помещении в сквозной паз какого-либо элемента из малоуглеродистой мягкой стали.

Ее ограничениями являются: сложность; недостаточная чувствительность при расположении элемента из стали не в сквозном Пс1зу магнитопровода, а со стороны паза магнитного экрана {датчик не является накладным); недостаточное качество экранирования при выполнении магнитного экрана, например, и::( стали.

Наиболее близкой конструкцией является индуктивный токовихревой датчик, входящий в состав прибора для бесконтактного измерения толщины, содержащий катушку с магнитопроводом и магнитный экран, установленный с возможностью обхвата катзшки с магнптопроводом с боковых его сторон и с одного из торцон. при этом другой торец магнитопровода катушки выполнен свободным от магнитного экрана с возможностью электромагнитного воздействия со стороны свободного торца на катушку с магнитопроводом. Авторское свидетельство СССР N 191142, Н 01 F

Н 01 F 17/04

(42 b. 12/03), опубл. 14.01.67 г.

Преимущества этой констрзкции: уменьшение краевого эффекта, высокая разрешающая способность и чувствительность, удобство установки, т.к. датчик является накладным.

Ограничения: сложность, т.к. магнитопровод выполнен броневого типа с обхватывающим катушку короткозамкнутым медным кольцом, а с боковых сторон катушка окружена магнитопроводящими накладками, связанными с боковыми частями Ш-образного магнитопровода; недостаточное качество экранирования за счет использования магнитопроводящ.их накладок и приходится дополнительно применять магнитный экран коробчатой формы: трудность сохранения постоянных параметров датчиков при их изготовлении, т.к. трудно обеспечить постоянными величины зазора между магнитным экраном и магнитопроводящими накладками: большие поперечные габариты, что связано как с использованием магнитопровода броневого типа, так и с применением медного кольца и магнитопроводящих накладок.

Задача, решаемая полезной моделью, - повышение качественных характеристик датчика.

Технический результат, который может быть получен при ее осуществлении, - упрощение конструкции, улучшен41е акр цирсйания, сохранение идентичности технико-эксплуатационнйх параметров, уменьшение поперечных габаритов.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известном индуктивном токовмхревом датчике, содержащем катушку с магнитопроводом и магнитный экран, установленный с возможностью обхвата катушки с магнитопроводом с боковых его сторон и с одного из торцов, при этом другой торец магнитопровода катушки выполнен свободным от магнитного экрана с возможностью электромагнитного воздействия со стороны свободного торца на катушку с магнитопроводом, согласно заявленной конструкции магнитопровод выполнен из ферритового сердечника, на наружной цилиндрической поверхности которого установлена катушка, а магнитгн.1Й экран выполнен Б виде ферритового стакана, цилиндрическая стенка которого установлена коаксиально ферритовому сердечнику.

Возможны дополнительные варианты выполнения полезной модели, в которых целесообразно, чтобы:

-дно ферритового стакана было выполнено разъемным относиг-ельно его цилиндрической стенки;

-ферритовый сердечник был выполнен в форме гантели, на упомянзтой наружной цилиндрической поверхности которого была бы установлена катушка, а торец ганте.Ш был связан с дном ферритового стакана посредством клеевого соединения;

-длина катушки вдоль ее продольной оси была выбрана меньшей, чем длина ферритового сердечника вдоль этой оси, а в зазоре между ферритовым сердечником, свободным от катушки, и цилиндрической стенкой ферритового стакана со стороны свободного торца магнитоировода была зстановлена диэлектрическая шайба, выполненная из компаунда;

-была введена из металла или пластмассы, внутри которой был бы установлен ферритовый стакан с возможностью закрепления его наружной цилиндрической поверхности с внутренней поверхностью втулки, а наружная поверхность втулки была снабжена элементом крепления.

Указанные преимущества, а также особенности насл-оящей полезной модели станут понятными при рассмотрении конструктивных вариа1ггов ее осуществления со ссылками на фигуры.

Фигура 1 изображает продольной сечение индуктивного токовихревого датчика;

фиг. 2 - то же, что фиг. 1, другой вариант;

фиг. 3 - блок-схему подключения датчика.

На фигурах 1 и 2 показаны; катушка 1, магнитопровод 2, магнитный экран 3. Магнитопровод 2 выполнен со свободным торцом 4. Катушка 1 установлена на наружной цилиндрической поверхности ферритового сердечника магнитоировода 2. Магнитный экран 3 выполнен в виде ферричч вого стакана. цилиндрическая стенка 5 которого установлена коаксиально ферритовому сердечнику .

За счет выполнения магнитопровода 3 и маг)1итного экрана 3 из феррита в соответствии с вышеизложенным с упомянутой формой элементов удается достигнуть заявленного технического результата.

В конструкциях, показанных на фигуре 1 и 2, ферритовый стакан эффективно выполняет функцию электромагнитного экрана 3, поэтому дополнительного введения экранирующего металличес ajYfY

кого кожуха не требуется. Ферритовый стакан и ферритовый сердечник могут быть выполнены из материалов с высокими эксплуатационными характеристиками, например, из феррита 2000 ИМ, а обмотка катушки 1 выполнена из тонкого изолированного провода, например ПЭВ-2 0,12, при этом для достижения одних и тех же эксплуатационных параметров не требуется использование сердечника броневого типа, что значительно упрощает конструкцию и уменьшает ее поперечные габариты. За уменьшения сложности конструкции и уменьшения количества деталей сложной формы удается обеспечить идентичность параме -ров датчика.

Дно б ферритового стакана (фиг.1) может быть выполнено разъемным относительно его цилиндрической стенки 5 и связано с ней посредством клеевого соединения. На фигуре 1 показан клеевой слой 7. Такое выполнение дополнительно упрощает сборку датчика, если ферритовый сердечник магнитопровода 2 выполнен простой цилиндрической формы, при этом катушка 1 может быть введена внутрь ферритового стакана и после установки в него ферритоБого сердечника за счет придания ей формы каркаса, соответствующего наружной цилиндрической поверхности ферритового сердечника магнитопровода 2.

Ферритовь й сердечник (фиг. 2) может быть выполнен в форме гантели (в виде остова в форме нитевой катушки). В этом случае торец гантели также может быть связан с дном б ферритового стакана посредством клеевого соединения. На фигуре 2 показан клеевой слой 8, расположенный между торцом гантели и дном б феррптового стакана.

Конструкция (фиг.1, 2) позволяет точно выдержать величину зазора между катушкой 1 и цилиндрической стенкой 5 ферритового стакана и легко устанавливать ферритовые сердечники различных типов и размеров, изменяя величину упомянутого зазора. Кроме того, очень просто изменять количество витков в обмотке катушки 1.

В то же время, конструкция (фиг.1) позволяет выполнить длину катушки 1 вдоль продольной оси ферритового сердечника меньшей, чем общая длина ферритового сердечника, что позво.чяет проводить дополнительное регулирование количества витков и длину катушки 1 и, как следствие, характеристических параметров всего устройства.

- 4 Для обеспечения высокой механической прочности конструкции в зазоре между ферритовым сердечником, сьзободным от катушки 1, и цилиндрической стенкой 5 ферритового стакана со стороны свободного торца магнитопровода 2 может быть установлена диэлектрическая шайба 9 (фиг.1). Такая диэлектрическая шайба 9 легко может быть выполнена заливкой комиаунда в уиомянутый зазор. Компаунд из высокопрочного пластика также может быть залит в зазор между катушкой 1, установленной на гантели, и цилиндрической стенкой 5 магнитного экрана 3 (на фиг. 2 пе показано). Для улучшения связи компаунда с цилиндрической стенкой 5 и ферритовым сердечником (фиг.1) их поверхности могут быть выполнены рифлеными, что 11о:и оляет в случае необходимости в зависимости от назначения датчика выдержать высокие величины давлений и перепады темпера i-yp.

Для крепления устройства к какому-либо корпусу может быть введена втулка 10 (фиг.1, 2). Втулка 10 в отличие от известного устройства не выполняет функцию экрана и может быть выполнена из металла или пластмассы. Внзтри втулки 10 закрепляется ферритовый стакан, например, клеем или резьбовым соединением. При этом наружная поверхность втулки 10 может быть снабжена элементом крепления, например, фланцем 11 или резьбой 12, что позволяет надежно и легко устанавливать датчик. Для удобства монтажа втулка 10 в месте сопряжения ее с дном б ферритового стакана может быть выполнена разъемной (tia фиг. не показано).

Работа датчика не отличается от известно)о ближайшего аналога. Для пояснения возможности его применения рассмотрим работз блок-схемы, включающей индуктивный токовихревой дагчик.

На фигуре 3 показаны: датчик 14, генератор 15, триггер Шмитта 16, счетчик 17, импульсный генератор 18, дешифратор 19, выходное устройство 20 (индикатор, линия связи и т.п.). На фигуре 3 также показана металлическая пластина 21, воздействующая на свободный торец магнитопровода датчика 14.

При поднесении к свободному торцз 4 магнитопронода 2 (фиг.1, 2) металлической пластины 21 (фиг.З) происходит резкое изменение электромагнитного поля, при этом датчик 14 связан с Генератором 15 таким образом, что тот или уменьшает амплитуду генерируемых колебаний или происходи их срыв.

Триггер Шмитта 16 регистрирует изменение амплитуды, причем, как правило, напряжение опрокидывания триггера выше, чем напряжение восстановления. Поэтому между циклами проходит определенное время, в течение которого схема не чувствительна к ложным срабатываниям, т.е. схемотехнически защищена от эффекта дребезга контактов.

На вход данных счетчика 17 одновременно с сигналом от триггера Шмитта 16, поступающего на запускающий вход счетчика 17, поступают сигналы от импзльсного генератора 18. Подсчитанное количество импульсных сигналов дешифрируется дешифратором 19, и эта информация может поступа1Ь на любо1-о вида выходное устройство 20, например, на индикатор, выносной счетчик, компьютер и т.п.

Таким образом, в зависимости от области назначения датчика 14 возможно измерение и контроль линейногО размера детали, их количества и т.п., или обеспечение бесконтактного прерывания в цепи зажигания, или определение каких-либо иных величин, наиример, расхода текучих сред ири пропорциональной связи количества перемещений металлической пластины 21 относительно свободного торца 4 датчика 14 со скоростью текучей среды.

Наиболее успешно заявленная конструкция индуктивного токовихревого датчика может быть использована в промышленности при проведении бесконтактных измерений, контроля пли регулирования различных параметров за счет взаимодействия с датчиком метс1ллических элементов.

/f0

- 6 ФОРМУЛА

Claims

1. Индуктивный токовихревой датчик, содержащий катушку с магнитопроводом и магнитный экран, установленный с возможностью обхвата катушки с магнитопроводом с боковых его сторон и с одного из торцов, при этом другой торец магнитопровода катушки выполнен свободным от магнитного экрана с возможностью электромагнитного воздействия со стороны свободного торца на катушку с магнитопроводом, отличающийся тем, что магнитопровод выполнен из ферритового сердечника, на наружной цилиндрической поверхности которого установлена катушка, а магнитный экран выполнен в виде ферритового стакана, цилиндрическая стенка которого установлена коаксиально ферритовому сердечнику.

2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что дно ферритового стакана выполнено разъемным относительно его цилиндрической стенки.

3. Датчик по п.1, отличающийся тем, что ферритовый сердечник выполнен в форме гантели, на упомянутой наружной цилиндрической поверхности которого установлена катушка, а торец гантели связан с дном ферритового стакана посредством клеевого соединения.

4. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что длина катушки вдоль ее продольной оси выбрана меньшей, чем длина ферритового сердечника вдоль этой оси, а в зазоре между ферритовым сердечником, свободным от катушки, и цилиндрической стенкой ферритового стакана со стороны свободного торца магнитопровода установлена диэлектрическая шайба, которая выполнена из компаунда.

5. Датчик по п.1, отличающийся тем, что введена втулка из металла или пластмассы, внутри которой установлен ферритовый стакан с возможностью закрепления его наружной цилиндрической поверхности с внутренней поверхностью втулки, а наружная поверхность втулки снабжена элементом крепления.