Генераторные щелевые выключатели

Так же, как и БПВ торцевого типа, широкое распространение получили щелевые выключатели (рис.8). В щелевых БПВ используются индуктивные преобразователи трансформаторного типа. В этих преобразователях управляющий элемент изменяет коэффициент взаимоиндукции между обмотками и тем самым уровень обратной связи автогенератора. Трансформаторные преобразователи щелевых БПВ характеризуются высокой стабильностью работы, поскольку коэффициент связи между катушками мало зависит от вибрации и случайных
  

перемещений управляющего элемента в направлениях, перпендикулярных направлению перемещения. На рис.9 показано, как изменяется расстояние l введения управляющего элемента в щель БПВ в зависимости от смещения управляющего элемента внутри щели в направлении y, перпендикулярном перемещению x. На графике обе величины приведены к ширине щели ∆: l / ∆ и y / ∆. Магнитное поле внутри щели в определенной степени экранируется магнитопроводом от влияния внешних полей, и поэтому щелевые БПВ обладают повышенной помехоустойчивостью.

БПВ щелевого типа могут работать как на срыв генерации при введении управляющего элемента в рабочую зону (инверсное включение) так и на возникновение генерации (прямое включение).

Виды магнитных систем, которые нашли применение в БПВ щелевого типа, и схемы их соединения показаны на рис.10. Магнитная система (рис.10а) состоит из двух стержневых соосных сердечников из феррита с обмотками L ₁ и L ₂. Она может быть применена только в БПВ, работающих на срыв генерации. Недостаток такой магнитной системы заключается во внешнем относительно магнитопровода расположении обмоток и, следовательно, чувствительности ее к соприкасающимся с БПВ металлическим массам.

Магнитная система (рис.10б) имеет магнитопровод, состоящий из броневых ферритовых сердечников, поэтому внешние металлические предметы практически не оказывают на нее влияния. Такая система может работать как на срыв, так и на

Рис.10. Магнитные системы

возникновение генерации. Кроме магнитопровода, в эту магнитную систему входят обмотки L ₁ и L ₂, создающие положительную обратную связь необходимую для работы автогенератора, и обмотки L ₃ для создания отрицательной обратной связи, обеспечивающей срыв генерации.

Помимо магнитной системы БПВ имеет определенную электронную схему. На рис.11 представлена характерная схема автогенератора, наиболее часто используемая в щелевых выключателях.

В схеме обмотка L ₁, образующая с конденсатором C колебательный контур, включена последовательно с транзистором VT. Для открывания транзистора используется обмотка положительной обратной связи L ₂, которая уложена в один паз цилиндрического броневого сердечника с контурной обмоткой L ₁ (рис.10б). Изменение тока в L ₁ вызывает появление переменной ЭДС в L ₂. Когда эта ЭДС создает на базе транзистора отрицательную полярность, VT – отпирается и в колебательный контур вводится энергия, необходимая для поддержания незатухающих колебаний. Подбором сопротивлений R ₁ и R ₂ создают на базе VT положительное напряжение, запирающее транзистор при отсутствии ЭДС в обмотке L ₂. Последовательно с L ₂ включена обмотка отрицательной обратной связи L ₃, которая уложена в паз другого броневого сердечника, отделенного от первого воздушным зазором ∆. Изменение тока в L ₁ наводит ЭДС и в L ₃, которая всегда направлена встречно ЭДС в L ₂ и значительно превышаете по величине (так как число витков L ₃ >> числа витков L ₂). В результате совместного действия обеих этих обмоток при отсутствии экрана на базе VT отрицательного потенциала нет, транзистор остается закрытым и генерации в колебательном контуре не возникает.

Если между катушками L ₂ и L ₃ ввести неферромагнитный экран, то индуктивная связь между ними ослабевает, и действие обмотки L ₃ резко уменьшается. При этом возникает генерация незатухающих колебаний в контуре, а в цепи эмиттер-коллектор VT появляется пульсирующий ток постоянного направления. При удалении экрана генерация прекращается.

Реальная схема дополняется элементами, обеспечивающими устойчивую работу БПВ при температурных воздействиях и нестабильности источника питания.

Основной параметр, которым определяются габаритные размеры и другие конструктивные элементы щелевого БПВ и от которого зависят его точностные характеристики, - это ширина щели ∆.

В таблице 2 приведены основные характеристики выпускаемых в нашей стране щелевых БПВ.

Таблица 2

Продолжение таблицы 2

Кольцевые выключатели

При необходимости контролировать количество перемещающихся металлических деталей, таких как гайки, болты, шарики подшипников и т.п., применяются генераторные БПВ с индуктивными преобразователями, имеющими кольцевую форму. Кольцевые БПВ используются также для получения путевой команды при вхождении обрабатываемой детали в рабочую зону БПВ или о возможном обрыве проводника проходящего через чувствительный элемент БПВ.

Принцип действия кольцевых БПВ подобен принципу действия торцевых БПВ. При попадании контролируемой металлической детали, несущей функцию управляющего элемента, в рабочую зону возникает возмущение электромагнитного поля преобразователя и происходит срыв генерации автогенератора.

Основным параметром кольцевых БПВ является внутренний диаметр кольца преобразователя D (рис.12). Значение основного параметра определяет габаритные размеры, конструкцию и функциональные параметры БПВ. Оптимальные параметры БПВ обеспечиваются при выборе диаметра d управляющего элемента в пределах 0,25· D £ d £ 0,5· D. Рекомендуется также придавать управляющему элементу коническую форму, придерживаясь соотношения геометрических размеров d / h =1/2, где h - высота конуса управляющего элемента, d -диаметр конического управляющего элемента. Промышленное изготовление кольцевых БПВ ведется рядом зарубежных фирм.