ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКАЯ ИНДИКАТОРНАЯ ЯЧЕЙКА (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к автоматике, в частности к электромагнитным устройствам отображения визуальной информации пассивного типа, и может быть использовано в матричных табло коллективного пользования при разработке и изготовлении управляемых дорожных знаков, информационных табло, для дистанционной визуальной индикации состояния исполнительного механизма.
Известен индикатор, содержащий корпус в виде полой призмы из оптически прозрачного полистирола со смотровым окном, в котором установлены индикаторный элемент, выполненный на постоянных магнитах, и узел управления в виде электромагнита, сердечник которого выполнен П-образной формы, между полюсными наконечниками которого расположены постоянные магниты, при этом постоянные магниты выполнены в форме радиально выполненных из магнитного порошка, перемешанного с полистиролом намагниченных полых цилиндров, расположенных в ряд чередующимися полярностями, полюсные наконечники сердечника электромагнита выполнены со скосом, а на основании сердечника расположена его обмотка (RU №2024960, G09F 11/235, опубл. 15.12.1994).
Принцип работы такого индикатора основан на взаимодействии искусственного постоянного магнита и магнита электрического. Постоянный магнит должен изменять пространственную ориентацию в зависимости от полярности импульса тока через обмотку электромагнита.
Недостатком данного конструктивного решения является то, что оно имеет значительные габариты, обусловленные необходимость визуального восприятия состояния индикатора на значительном расстоянии от табло. В связи с этим в известном индикаторе применяются несколько полых магнитов. В настоящее время становится актуальным включение индикаторных элементов в миниатюрные системы управления или в схему управления исполнительным механизмом. В этом случае отпадает необходимость в больших габаритах, а появляются требования по возможности встраивания такой индикаторной ячейки в панель управления соизмеримо по размерам с другими органами управления или контроля или предусматривать возможность установки индикаторной ячейки на печатную плату посредством пайки. В связи с этим необходимо создать такую индикаторную ячейку, которая при сохранении функции регистрации представляла бы собой законченный модуль или электромеханическую единицу по типу транзистора или конденсатора.
Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в:
- уменьшенном энергопотреблении управляющего импульса;
- наличие дополнительной подсветки (индикатор как световой, так и светоотражающий);
- уменьшенных габаритах;
- более простая конструкция, следовательно, более надежная.
Указанный технический результат для первого варианта исполнения достигается тем, что в электромеханической индикаторной ячейке, содержащей корпус в виде полой квадратной в основании призмы из оптически прозрачного полимерного материала со смотровым окном, в котором установлен индикаторный элемент в виде постоянного магнита искусственного происхождения, и узел управления в виде электромагнита, сердечник которого выполнен П-образной формы, между полюсными наконечниками которого расположен постоянный магнит, постоянный магнит удлиненной формы, в сечении выполнен квадратным или прямоугольным или в виде эллипса, две его грани по длине постоянного магнита окрашены краской различного цвета, а выводы обмотки электромагнита выведены из корпуса наружу на противоположную смотровому окну сторону, при этом постоянный магнит расположен со стороны смотрового окна над катушкой электромагнита и его ось по его длине размещена параллельно поверхности смотрового окна.
Указанный технический результат для второго варианта исполнения достигается тем, что в электромеханической индикаторной ячейке, содержащей корпус в виде полой квадратной в основании призмы из оптически прозрачного полимерного материала со смотровым окном, в котором установлен индикаторный элемент в виде постоянного магнита искусственного происхождения, и узел управления в виде электромагнита, сердечник которого выполнен П-образной формы, между полюсными наконечниками которого расположен постоянный магнит, постоянный магнит выполнен тороидальным в плане с прямоугольным сечением, а выводы обмотки электромагнита выведены из корпуса наружу на противоположную смотровому окну сторону, при этом постоянный магнит расположен со стороны смотрового окна над катушкой электромагнита и его продольная ось размещена перпендикулярно поверхности смотрового окна для поворота магнита на 90° в плоскости смотрового окна при подаче управляющего импульса на обмотку электромагнита.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретными примерами исполнения, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг.1 показан первый пример исполнения электромеханической индикаторной ячейки, поперечный разрез;
фиг.2 - то же, что на фил. 1, вид сверху при разных положениях постоянного магнита;
фиг.3 - показан второй пример исполнения электромеханической индикаторной ячейки, поперечный разрез;
фиг.4 - то же, что на фил. 3, вид сверху при разных положениях постоянного магнита.
Согласно настоящей полезной модели рассматриваются два варианта исполнения индикаторной ячейки.
По первому варианту исполнения две грани магнит должны быть окрашены краской различных цветов. Форма корпуса ячейки квадратная. Форма подвижного магнита прямоугольная. Длина магнита максимально возможная. Сам магнит в сечении представляет собой квадрат, прямоугольник или эллипс и должен вращаться на оси вдоль длинной своей стороны и устойчиво фиксироваться в двух положениях при отсутствии управляющих импульсов. Магнит двухполюсный, полюса вдоль длинной стороны. Конструкция предусматривает установку ячейки на печатную плату посредством пайки. Материал (основной): Корпус ячейки полностью прозрачная пластмасса.
По второму варианту исполнения форма корпуса ячейки квадратная. Форма подвижного магнита тороидальная, в сечении квадратная. Сам магнит должен вращаться вокруг своего центра на оси и устойчиво фиксироваться при отсутствии управляющих импульсов. Под воздействием управляющего импульса магнит должен поворачиваться на угол 90° в любую сторону. Магнит четырехполюсный. Конструкция должна предусматривать установку ячейки на печатную плату посредством пайки.
Ниже рассматриваются конкретные исполнения вариантов с ссылками на фиг.1-4.
Электромеханическая индикаторная ячейка по первому примеру исполнения (фиг.1, 2) содержит корпус 1 в виде полой квадратной в основании призмы из оптически прозрачного полимерного материала со смотровым окном 2. Корпус выполняется в следующих габаритных размерах изделия (допустимые отклонения, размеры указаны без учета длины выводов 3 под пайку):
- максимальная длина: 20 мм
- максимальная ширина: 20 мм
- максимальная высота: 14 мм.
В корпусе 1 установлен индикаторный элемент в виде постоянного магнита 4 искусственного происхождения (например, выполнен из магнитного порошка, перемешанного с полистиролом), и узел управления в виде электромагнита, сердечник 5 которого выполнен П-образной формы, между полюсными наконечниками 6 которого расположен постоянный магнит 4. Постоянный магнит выполнен удлиненной формы с заостренными наконечниками 7 на концах, а в сечении выполнен квадратным или прямоугольным или в виде эллипса. Две его грани (для магнита квадратного или прямоугольного сечения) по длине постоянного магнита или два участка наружной поверхности (для магнита с сечением в виде эллипса) окрашены краской 8 различного цвета, а выводы 3 обмотки 9 электромагнита выведены из корпуса 1 наружу на противоположную смотровому окну 2 сторону, при этом постоянный магнит 4 расположен со стороны смотрового окна 2 над обмоткой 9 (катушкой) электромагнита и его ось 10 по его длине размещена параллельно поверхности смотрового окна.
Ячейка предназначена для использования в следующих электрических параметрах (допустимые отклонения):
- напряжение: 2-5 В (мгновенное значение)
- ток (максимальный): 0,2 А (мгновенное значение)
- длительность импульса (максимальная): 0,2 сек
Индикатор работает следующим образом.
При подаче управляющего сигнала (например, в виде импульса) на обмотку 9 электромагнита через выводы 3 в сердечнике 5 П-образной формы с полюсными наконечниками 7, выполненными со скосом, возникает направленное магнитное поле, которое замыкается через постоянный магнит 4. Если направление внешнего поля совпадает с направлением поля, создаваемым магнитом 4, то магнит не проворачивается. При подаче сигнала противоположной полярности магнит 4 практически мгновенно проворачиваются на 180°. Так как грани магнита 4 окрашены в различные цвета, то появление в смотровом окне соответствующего цвета указывает на свершившееся событие.
Электромеханическая индикаторная ячейка по второму варианту исполнения (фиг.3 и 4) содержащий корпус 1 в виде полой квадратной в основании призмы из оптически прозрачного полимерного материала со смотровым окном 2, в котором установлен индикаторный элемент в виде постоянного магнита 4 искусственного происхождения, и узел управления в виде электромагнита, сердечник 5 которого выполнен П-образной формы, между полюсными наконечниками 6 которого расположен постоянный магнит 2. В этой ячейке постоянный магнит 2 выполнен тороидальным в плане с прямоугольным сечением и прикреплен к диску 11, на котором нанесена индикаторная полоса 12. Выводы 3 обмотки 9 электромагнита выведены из корпуса 1 наружу на противоположную смотровому окну сторону.
В этом варианте исполнения постоянный магнит расположен под диском 11 со стороны смотрового окна над обмоткой электромагнита и его продольная ось 13 размещена перпендикулярно поверхности смотрового окна для поворота магнита на 90° в плоскости смотрового окна при подаче управляющего импульса на обмотку электромагнита. Данная электромеханическая ячейка имеет следующие габаритные размеры изделия (допустимые отклонения, без учета длины выводов под пайку):
- максимальная длина: 20 мм
- максимальная ширина: 20 мм
- максимальная высота: 20 мм.
Электрические параметры управляющего импульса (допустимые отклонения):
- напряжение: 2-5 В (мгновенное значение)
- ток (максимальный): 0,2 А (мгновенное значение)
- длительность импульса (максимальная): 0,2 сек
Настоящая полезная модель промышленно применима, может быть реализована на основе известных технологий, по которым осуществляют производство электромеханических единиц элементной базы.