УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОНИТОРИНГА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ОБЪЕКТА ИЗ МАГНИТНОГО МАТЕРИАЛА

Полезная модель относится к области коммутационной техники, а именно, к устройствам позволяющим определять положение объекта из магнитного материала, регистрировать его положение, определять расстояние до него. Это дает возможность использовать полезную модель при создании датчиков и различных систем позиционирования объектов, применяемых в робототехнике, в охранной сигнализации, в контрольно-измерительном оборудовании, в средствах автоматизации обеспечения безопасности на транспорте, в машиностроении, металлургии, в других областях деятельности человека, где необходимо определять положение объектов изготовленных из магнитных материалов бесконтактным способом.
Известно техническое решение для определения положения объекта из магнитного материала и регистрации его наличия путем изменения расстояния между постоянным магнитом и герконом (патент РФ на изобретение №2304820, «Выключатель концевой герконовый» МПК H01H 36/00, приоритет от 04.07.2005). Устройство, использующее данный способ, состоит из двух отдельных частей. Одна включает в себя постоянный магнит, закрепленный на контролируемом объекте, вторая геркон. При их сближении контакты геркона входят в магнитное поле, что переводит их в противоположное логическое состояние.
Недостатком данного технического решения является обязательное наличие двух отдельных частей, постоянного магнита требующего установку на контролируемый объект и геркона, что значительно сокращает область применения данного способа на практике, а в отдельных условиях делает его применение не возможным.
Известно техническое решение, выполненное в виде датчика для определения положения объекта из магнитного материала (патент на полезную модель №126191 «Датчик определения положения объекта из магнитного материала», МПК H01H 36/00, приоритет от 10.09.2012 г.), выбранное в качестве прототипа. Устройство, используемое данное решение, состоит из корпуса с камерой, в которую установлен магнит, выполненный в виде тела вращения способным вращаться вокруг своей оси, залитой в камеру жидкостью для обеспечения смазки и демпфирования при вибрациях и магнитоуправляемого элемента установленного в зоне магнитного поля. При появлении объекта из магнитного материала в зоне магнитного поля, магнит разворачивается к нему одним из полюсов, при этом магнитоуправляемый элемент, выйдя из магнитного поля, меняет логическое состояние контактов на противоположное, регистрируя при этом появление объекта из магнитного материала в контролируемой зоне.
Недостатком известного технического решения является наличие кинематической схемы с движущимися и трущимися составляющими, что сокращает срок службы устройства, требует использование смазки. Данное техническое решение не дает возможность определять расстояние до объекта, что значительно сокращает возможность его применения.
Перед авторами ставилась задача разработать устройство для мониторинга перемещения объекта из магнитного материала выполненное в едином корпусе, и позволяющее определять расстояние до объекта из немагнитного материала.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве, включающем в себя магнит, создающий постоянное магнитное поле, хотя бы один магнитоуправляемый контакт, магнит установлен неподвижно, хотя бы один магнитоуправляемый контакт расположен в постоянном магнитном поле магнита в одной из плоскостей расположенной параллельно оси магнита, при этом к постоянному магнитному полю магнита хотя бы в одной плоскости со стороны полюсов магнита обеспечен доступ для объекта из магнитного материала.
Технический эффект заявляемого технического решения заключается в расширении арсенала средств данного назначения. Кроме того, в увеличении надежности при эксплуатации и расширении функциональных возможностей.
На фиг. 1а, б представлена схема, поясняющая работу заявляемого технического решения, где 1 - магнитное поле, 2 - магнит, 3 - магнитоуправляемый контакт, 4 - объект из магнитного материала, 5 - ось магнита.
На фиг. 2a, b, c представлена схема при использовании нескольких магнитоуправляемых контактов.
Заявляемое техническое решение работает следующим образом.
В постоянное магнитное поле 1 неподвижно установленного магнита 2 помещен хотя бы один магнитоуправляемый контакт 3, причем хотя бы в одной плоскости. Далее обеспечивают взаимодействие между хотя бы одним магнитоуправляемым контактом 3 и постоянным магнитным полем 1 в плоскости расположенной параллельно оси магнита 2. Магнит 2, создавая постоянное магнитное поле 1, воздействует на магнитоуправляемый элемент 3, контакты которого находятся в исходном состоянии. К постоянному магнитному полю 1 магнита 2 обеспечен доступ объекта из магнитного материала 4 хотя бы в одной из плоскостей расположенных со стороны полюсов магнита 2.
По мере приближения объекта из магнитного материала 4, к магниту 2 изменяется сила постоянного магнитного поля 1, уменьшаясь при этом по периметру в плоскости перпендикулярной оси магнита 5. Это приводит к тому, что магнитоуправляемый контакт 4 выходит из постоянного магнитного поля 1 магнита 2, вследствие чего меняется логическое состояние его контакта на противоположное. Это изменение позволяет регистрировать появление объекта из магнитного материала 4 в постоянном магнитном поле 1 магнита 2.
Выход объекта из магнитного материала 4 из постоянного магнитного поля 1 магнита 2 приводит к восстановлению силы постоянного магнитного поля 1, при этом контакты магнитоуправляемого контакта 4, попадая под воздействие постоянного магнитного поля 1, возвращаются в исходное логическое состояние. Это изменение позволяет регистрировать выход объекта из магнитного материала 4 из постоянного магнитного поля 1 магнита 2.
Рассмотрим вариант, когда в постоянном магнитном поле 1 неподвижно установленного магнита 2 помещены несколько, например три, магнитоуправляемых контакта 3. К постоянному магнитному полю 1 магнита 2, расположенного со стороны одного из полюсов, обеспечен доступ объекта из магнитного материала 4. Магнит 2 создает постоянное магнитное поле 1 и воздействует на все три магнитоуправляемых элемента 3, контакты которых находятся в исходном состоянии.
По мере приближения объекта из магнитного материала 4, к магниту 2 изменяется сила постоянного магнитного поля 1, уменьшаясь при этом по периметру в плоскости перпендикулярной оси магнита 5. Это приводит к тому, что магнитоуправляемые контакты 3 по очереди выходят из постоянного магнитного поля 1 магнита 2 (Фиг. 2a, b, c), вследствие чего меняется логическое состояние их контактов на противоположное. Эти изменения позволяют дискретно регистрировать приближение объекта из магнитного материала 4 к магниту 2 и рассчитать расстояние до него. Предложенное устройство, в отличие от известных, позволяет не только определить появление объекта из магнитного материала в контролируемой зоне, но и контролировать расстояние до него, что в значительной степени расширяет возможности его применения.
Таким образом, при использовании устройства для мониторинга перемещения объекта из магнитного материала, содержащего неподвижные магнит и магнитоуправляемые контакты отпадает необходимость в использовании смазочных и демпфирующих жидкостей, что значительно упрощает реализацию устройства, делает его более надежным в эксплуатации. Высокая экономичность в реализации данного технического решения обеспечена простотой изготовления, полным отсутствием кинематических схем, сложных механических и электрических составляющих, требующих для реализации дорогостоящих технологий и материалов.
Заявляемое техническое решение позволяет создавать устройства в едином корпусе с меньшим весом и габаритами, со стабильными выходными характеристиками, не требующие в процессе эксплуатации дополнительных настроек, регулировок. Это дает возможность помещать их в различного рода защитные оболочки, корпуса, кожуха и герметизировать компаундами, получая изделия с повышенной степенью защиты до IP67 по ГОСТ 14254-96 и выше, вандалоустойчивые, с высокими эксплуатационными характеристиками, предназначенными для работы в жестких условиях эксплуатации:
- в условиях повышенного давления;
- при наличии вибрации;
- в сложных климатических условиях;
- в агрессивных средах;
- в условиях повышенных и пониженных температур;
- в условиях сильных абразивных и механических воздействий.