ITPN20080053A1 - MAGNETIC SENSOR OF BISTABLE PROXIMITY - Google Patents
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Description
Descrizione Description
del brevetto per invenzione industriale avente per titolo: of the patent for industrial invention entitled:
“SENSORE MAGNETICO DI PROSSIMITÀ BISTABILE” "BISTABLE PROXIMITY MAGNETIC SENSOR"
La presente invenzione si riferisce ad un sensore magnetico di prossimità bistabile, particolarmente adatto ad essere integrato in un sistema di controllo del movimento di una piattaforma mobile. The present invention refers to a bistable magnetic proximity sensor, particularly suitable for being integrated into a movement control system of a mobile platform.
Com’è noto, un sensore magnetico di prossimità bistabile è un dispositivo che rileva la presenza di un campo magnetico generato da un corpo magnetico esterno, commutando tra due distinti stati di stabilità a seconda di una polarità offerta dal corpo magnetico esterno e fornendo in uscita un corrispettivo segnale elettrico. As is known, a bistable proximity magnetic sensor is a device that detects the presence of a magnetic field generated by an external magnetic body, switching between two distinct states of stability according to a polarity offered by the external magnetic body and providing output a corresponding electrical signal.
Un tale sensore magnetico di prossimità bistabile è impiegato in diversi settori dell’automazione industriale, ma trova largo impiego soprattutto in impianti che rientrano nella sfera delle piattaforme mobili. Tali piattaforme mobili possono annoverare tutti i tipi di impianti di sollevamento, per esempio gli impianti ascensore, i montacarichi, i montascale, i servoscale e le piattaforme aeree, ma anche i bracci di gru, le scale e i tappeti mobili, etc. Such a bistable magnetic proximity sensor is used in various sectors of industrial automation, but is widely used especially in systems that fall within the sphere of mobile platforms. Such mobile platforms can include all types of lifting systems, for example lift systems, hoists, stairlifts, stairlifts and aerial platforms, but also crane arms, escalators and moving walkways, etc.
In particolare in un impianto ascensore, il sensore magnetico di prossimità bistabile è utilizzato per segnalare una condizione di fine corsa di una cabina di un ascensore che transita airintemo di un vano corsa, vale a dire quando la cabina raggiunge un piano estremo superiore o inferiore. In particular, in an elevator system, the bistable magnetic proximity sensor is used to signal an end-of-stroke condition of an elevator car that passes inside a shaft, that is to say when the car reaches an upper or lower extreme floor.
Il sensore magnetico di prossimità bistabile, fissato alla cabina, mantiene uno stato di attivazione quando la cabina si muove nel vano corsa, mentre mantiene uno stato di disattivazione quando la cabina è in fine corsa. Lo stato del sensore cambia quando il sensore passa in prossimità di un corpo magnetico esterno disposto nel vano corsa poco prima del piano estremo superiore o poco prima del piano estremo inferiore. La condizione di stato del sensore è poi trasmessa ad un’unità di controllo, come per esempio un microcontrollore, un DSP, un computer, un PLC, etc. con un corrispettivo segnale elettrico di uscita. The bistable magnetic proximity sensor, fixed to the car, maintains a state of activation when the car moves in the shaft, while it maintains a state of deactivation when the car is at the end of its travel. The state of the sensor changes when the sensor passes close to an external magnetic body placed in the shaft just before the upper floor or just before the bottom floor. The sensor status condition is then transmitted to a control unit, such as a microcontroller, a DSP, a computer, a PLC, etc. with a corresponding electrical output signal.
In una condizione di fine corsa, il segnale di stato di disattivazione trasmesso dal sensore all’unità di controllo indica che non esistono altri piani oltre quello che sta terminando e un successivo azionamento della cabina può avvenire solo con un senso di marcia contrario a quello che sta terminando. In an end-of-stroke condition, the deactivation status signal transmitted by the sensor to the control unit indicates that there are no other floors other than the one that is ending and a subsequent operation of the car can only take place with a direction of travel opposite to that which is ending.
Dal punto di vista costruttivo, sono noti diversi tipi di sensori magnetici di prossimità bistabili. Tra questi è diffuso un sensore magnetico dì prossimità bistabile il cui funzionamento si basa su lamelle azionate magneticamente. Tale sensore comprende sostanzialmente una custodia al cui interno è racchiuso un contatto reed. Tale contatto è costituito da due lamelle di materiale ferromagnetico, mantenute tra loro ad una determinata distanza nella zona di contatto, immerse in un gas inerte per garantire Tisolamento elettrico. La zona di contatto ed il gas inerte sono contenute alTinterno di un involucro in vetro. Il funzionamento come contatto bistabile viene indotto con l’utilizzo di uno o più magneti di polarizzazione posti a contatto o nelle vicinanze del vetro di contenimento al fine di indurre un campo magnetico che di per sé non è sufficiente per chiudere il contatto ma è in grado di mantenerlo chiuso dopo l’intervento di un magnete esterno. Le lamelle possono essere azionate quando un campo magnetico generato da un corpo magnetico esterno si combina con quello dei mezzi magnetici interni. Le lamelle possono quindi raggiungere una posizione operativa per effettuare una rispettiva apertura, chiusura o commutazione di un contatto elettrico. La posizione operativa raggiunta dalle lamelle si mantiene anche quando il sensore esce dal campo d’azione del campo magnetico generato dal corpo magnetico esterno e le lamelle possono commutare in una diversa posizione operativa quando il sensore incontra un corpo magnetico esterno di polarità opposta. From the constructive point of view, different types of bistable magnetic proximity sensors are known. Among these there is a bistable magnetic proximity sensor whose operation is based on magnetically operated slats. This sensor substantially comprises a housing inside which a reed contact is enclosed. This contact consists of two lamellae of ferromagnetic material, kept between them at a certain distance in the contact area, immersed in an inert gas to ensure electrical insulation. The contact area and the inert gas are contained within a glass envelope. Operation as a bistable contact is induced with the use of one or more polarization magnets placed in contact with or near the containment glass in order to induce a magnetic field which in itself is not sufficient to close the contact but is capable of to keep it closed after the intervention of an external magnet. The blades can be operated when a magnetic field generated by an external magnetic body combines with that of the internal magnetic means. The slats can then reach an operative position to carry out a respective opening, closing or switching of an electrical contact. The operating position reached by the blades is maintained even when the sensor leaves the field of action of the magnetic field generated by the external magnetic body and the blades can switch to a different operating position when the sensor meets an external magnetic body of opposite polarity.
Sensori bistabili realizzati secondo questa metodologia costruttiva presentano il principale svantaggio di essere fragili in funzione dell’utilizzo dell’involucro in vetro atto a contenere il gas inerte e le lamelle nella dovuta posizione. Bistable sensors made according to this construction method have the main disadvantage of being fragile due to the use of the glass envelope designed to contain the inert gas and the blades in the appropriate position.
Nel caso in cui il sensore dovesse ricevere uno shock dovuto ad una caduta da un’altezza abbastanza contenuta, nell’ordine del mezzo metro, il suo funzionamento può essere compromesso. In the event that the sensor should receive a shock due to a fall from a fairly low height, in the order of half a meter, its operation may be compromised.
Un ulteriore inconveniente è dovuto alla possibile commutazione del contatto da uno stato stabile all’altro in funzione di vibrazioni o shock anche di entità contenuta che non necessariamente possono danneggiare il contatto reed interno. Questo fenomeno induce una certa ritrosia nell’utilizzo di questi sensori in casi in cui si possano avere vibrazioni sull’apparecchiatura a cui sono destinati. A further drawback is due to the possible switching of the contact from one stable state to another as a function of vibrations or shocks, even of limited entity, which may not necessarily damage the internal reed contact. This phenomenon induces a certain reluctance in the use of these sensors in cases where there may be vibrations on the equipment for which they are intended.
Ancora un inconveniente è dovuto alla particolare difficoltà realizzativa ed agli elevati costi di produzione per ottenere un bistabile che sia anche con contatto in scambio. In questo caso la fragilità e le problematiche dovute alle vibrazioni vengono ulteriormente amplificate. Another drawback is due to the particular manufacturing difficulty and to the high production costs for obtaining a bistable which is also with exchange contact. In this case the fragility and the problems due to vibrations are further amplified.
E’ altresì diffuso l’impiego di sensori magnetici di prossimità bistabili elettronici basati sull’effetto Hall. Com’è noto, l’effetto Hall è la formazione di una differenza di potenziale tra due lati opposti di un conduttore percorso da una corrente di elettroni quando il conduttore è immerso in un campo magnetico ortogonale al verso della corrente di elettroni. Com’è noto, il funzionamento di tale sensore è sostanzialmente elettrico. Tale sensore comprende un circuito stampato supportante un chip ad effetto Hall a cui è demandato il compito di rilevare la presenza del campo magnetico del corpo magnetico esterno, il quale può offrire una delle due polarità opposte. Tramite l’elettronica è poi preservato uno dei due stati stabili corrispondente alla polarità del corpo magnetico esterno rilevata. The use of electronic bistable magnetic proximity sensors based on the Hall effect is also widespread. As is known, the Hall effect is the formation of a potential difference between two opposite sides of a conductor traversed by an electron current when the conductor is immersed in a magnetic field orthogonal to the direction of the electron current. As is known, the operation of this sensor is substantially electrical. This sensor comprises a printed circuit supporting a Hall effect chip which is entrusted with the task of detecting the presence of the magnetic field of the external magnetic body, which can offer one of the two opposite polarities. One of the two stable states corresponding to the polarity of the detected external magnetic body is then preserved through the electronics.
Tuttavia, sebbene Fu ti lizzo del sensore magnetico bistabile ad effetto Hall sia indipendente dalla velocità di spostamento di normale esercizio della piattaforma mobile, il chip ad effetto Hall deve essere alimentato e questo è un ostacolo spesso insormontabile alla sua applicazione. However, although the use of the Hall effect bistable magnetic sensor is independent of the normal operating displacement speed of the moving platform, the Hall effect chip must be powered and this is an often insurmountable obstacle to its application.
Inoltre, tale sensore non è in grado di mantenere lo stato di attivazione o disattivazione in ogni contesto operativo a causa del suo funzionamento prettamente elettrico. In caso di momentanea assenza di alimentazione elettrica, infatti, il sensore magnetico di prossimità bistabile ad effetto Hall perde lo stato che assumeva in un momento precedente airinterruzione deiralimentazione elettrica e, all’atto della sua accensione, si re-inizializza sempre allo stato di attivazione. Com’è noto ad esperto del settore, tale difetto provoca spiacevoli inconvenienti. Furthermore, this sensor is not able to maintain the activation or deactivation state in every operating context due to its purely electrical operation. In the event of a momentary absence of power supply, in fact, the Hall effect bistable magnetic proximity sensor loses the state it assumed in a moment prior to the interruption of the power supply and, when it is switched on, it always re-initializes to the state of activation. . As is known to an expert in the field, this defect causes unpleasant inconveniences.
Con riferimento all’impianto ascensore, per esempio, se l’alimentazione elettrica è interrotta e subito ripristinata mentre la cabina dell’ascensore è in una condizione di extracorsa, il sensore magnetico di prossimità bistabile ad effetto Hall, che si trovava nello stato di disattivazione, si re-inizializzarsi assumendo lo stato di attivazione anziché lo stato corretto di disattivazione, fornendo quindi il segnale di consenso all’unità di controllo per la ripresa della corsa della cabina in extra corsa, condizione che invece doveva essere evitata. With reference to the lift system, for example, if the power supply is interrupted and immediately restored while the lift car is in an overtravel condition, the Hall effect bistable magnetic proximity sensor, which was in the deactivated state , it is re-initialized assuming the activation state instead of the correct deactivation state, thus supplying the consent signal to the control unit for the resumption of the car travel in extra travel, a condition that instead had to be avoided.
Ulteriormente, un inconveniente si rileva anche quando il sensore magnetico di prossimità bistabile ad effetto Hall passa di fronte ad un corpo magnetico esterno disposto in un vano corsa poco prima del piano estremo superiore o poco prima del piano estremo inferiore durante un'assenza di alimentazione elettrica. In questo caso, il sensore non può cambiare il suo stato in quello di disattivazione essendo spento e, al ripristino dell’alimentazione elettrica, il sensore assume lo stato non corretto di attivazione. Furthermore, a drawback is also detected when the Hall effect bistable magnetic proximity sensor passes in front of an external magnetic body arranged in a shaft just before the upper end floor or just before the lower end floor during a power failure. . In this case, the sensor cannot change its state to deactivation as it is off and, when the power supply is restored, the sensor assumes the incorrect activation state.
Il compito della presente invenzione è di superare gli inconvenienti della tecnica nota proponendo un sensore magnetico di prossimità bistabile non intrinsecamente fragile e con buona resistenza alle vibrazioni senza la necessità di essere elettricamente alimentato, in modo da ampliare il suo campo di applicabilità. The object of the present invention is to overcome the drawbacks of the known art by proposing a bistable magnetic proximity sensor that is not intrinsically fragile and has good resistance to vibrations without the need to be electrically powered, so as to broaden its field of applicability.
Un ulteriore scopo di quanto forma oggetto della presente invenzione, è di fornire un sensore magnetico di prossimità bistabile che con il solo utilizzo di un cavo con 3 conduttori al posto di un cavo con solo 2 conduttori possa divenire un bistabile con contatto in scambio. A further object of what forms the object of the present invention is to provide a bistable magnetic proximity sensor which, with the sole use of a cable with 3 conductors instead of a cable with only 2 conductors, can become a bistable with exchange contact.
Ancora uno scopo è di proporre un sensore magnetico di prossimità bistabile particolarmente robusto e affidabile. Another object is to propose a particularly robust and reliable bistable magnetic proximity sensor.
Non ultimo scopo è di realizzare un sensore magnetico dì prossimità bistabile che sia ottenibile con gli usuali e noti mezzi di produzione. Not least object is to provide a bistable magnetic proximity sensor which can be obtained with the usual and known production means.
Le rivendicazioni apposte al presente documento evidenziano alcuni sviluppi vantaggiosi, in particolare è ragguardevole mettere in rilievo l’aspetto che concerne una semplicità di costruzione e assemblaggio del sensore magnetico di prossimità bistabile. The claims affixed to this document highlight some advantageous developments, in particular it is noteworthy to highlight the aspect that concerns the simplicity of construction and assembly of the bistable proximity magnetic sensor.
Un ulteriore vantaggio concerne la possibilità di aumentare una portata nominale (o campo sensibile) del sensore magnetico di prossimità bistabile, vale a dire una distanza di rilevazione del corpo magnetico esterno dal sensore magnetico di prossimità bistabile. A further advantage concerns the possibility of increasing a nominal range (or sensitive field) of the bistable proximity magnetic sensor, that is to say a detection distance of the external magnetic body from the bistable proximity magnetic sensor.
Il compito e le caratteristiche, nonché gli scopi e i vantaggi sopra indicati, e altri che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un sensore magnetico di prossimità bistabile, come definito nelle rivendicazioni indipendenti e in quelle dipendenti. The aim and characteristics, as well as the objects and advantages indicated above, and others which will become clearer hereinafter, are achieved by a bistable proximity magnetic sensor, as defined in the independent and dependent claims.
L'invenzione è spiegata nel dettaglio tramite un esempio di realizzazione nella descrizione che segue, avente solo titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, in cui: The invention is explained in detail by means of an embodiment example in the following description, having only an exemplary and non-limiting title, with reference to the attached drawings, in which:
la figura 1 mostra schematicamente una vista in prospettiva di un sensore magnetico bistabile di prossimità a coperchio sollevato secondo una realizzazione della presente invenzione; Figure 1 schematically shows a perspective view of a lid-closed bistable magnetic sensor according to an embodiment of the present invention;
figura 2 mostra schematicamente in prospettiva un particolare del sensore magnetico bistabile di prossimità di figura 1; figure 2 schematically shows in perspective a detail of the bistable magnetic proximity sensor of figure 1;
figure 3A e 3B mostrano schematicamente una lamella di azionamento rispettivamente in una prima e una seconda posizione operativa; e la Figures 3A and 3B schematically show an actuation blade in a first and a second operating position respectively; and the
figura 4 mostra schematicamente una vista in prospettiva esplosa di un elemento magnetico rotante del sensore di figura 1. Figure 4 schematically shows an exploded perspective view of a rotating magnetic element of the sensor of Figure 1.
Con riferimento siile figure 1 e 2 il sensore magnetico di prossimità bistabile secondo una realizzazione della presente invenzione, comprende una custodia 10, un coperchio (non mostrato), un gruppo interruttore 24, un circuito stampato 22, una lsimella 26 di azionamento, un magnete 70 bipolare di azionamento e almeno un primo e secondo elemento 28, 30 magnetico bipolare e rotante. With reference to Figures 1 and 2, the bistable magnetic proximity sensor according to an embodiment of the present invention comprises a housing 10, a cover (not shown), a switch unit 24, a printed circuit 22, an actuating lever 26, a magnet 70 bipolar actuation and at least one first and second bipolar and rotating magnetic element 28, 30.
La custodia 10 presenta una struttura che si sviluppa sostanzialmente longitudinalmente, vale a dire nel senso di una lunghezza secondo una direzione di un asse X contenuto in un piano di riferimento, ed è aperta da un lato che può essere chiuso tramite un congiungimento con il coperchio, in un modo di per sé noto. A tale scopo sono ricavati nella custodia 10 una pluralità di mezzi 32 di accoppiamento per abbinarsi in un modo di per sé noto ad una pluralità di mezzi di accoppiamento complementari ricavati nel coperchio. The housing 10 has a structure which develops substantially longitudinally, that is to say in the direction of a length according to a direction of an X axis contained in a reference plane, and is open on one side which can be closed by means of a junction with the lid. , in a way known per se. For this purpose, a plurality of coupling means 32 are provided in the housing 10 for coupling in a manner known per se to a plurality of complementary coupling means obtained in the lid.
La custodia 10 è composta da una prima parte 20 di alloggiamento, per esempio a forma di parallelepipedo, e da una seconda parte 80 terminale filettata per esempio di forma cilindrica, che possono essere collegate tramite un colletto 82 a forma di dado. La seconda parte 80 terminale filettata consente di fissare il sensore sia attraverso un supporto già brevettato dalla stessa richiedente, sia attraverso un dado ed un controdado in un supporto qualsiasi previsto di un foro di passaggio. The housing 10 is composed of a first housing part 20, for example in the shape of a parallelepiped, and of a second threaded terminal part 80, for example of a cylindrical shape, which can be connected by means of a collar 82 in the shape of a nut. The second threaded terminal part 80 allows the sensor to be fixed both through a support already patented by the same applicant, and through a nut and a lock nut in any support provided for a passage hole.
La prima parte 20 di alloggiamento offre internamente uno scomparto di forma e geometria confacente a contenere il circuito stampato 22, il gruppo interruttore 24, la lamella 26 di azionamento, il magnete 70 bipolare di azionamento e il primo e secondo elemento 28, 30 magnetico bipolare rotante. Tale scomparto interno è delimitato alla base da una parete 36 di fondo antistante e parallela al lato di chiusura del coperchio, mentre lateralmente da una prima e da una seconda parete 38, 40 sostanzialmente parallele tra loro che, assieme ad una parete 58 di frontiera longitudinale del sensore, uniscono i rispettivi lati della parete 36 di fondo con quelli del coperchio. The first housing part 20 offers internally a compartment of suitable shape and geometry to contain the printed circuit 22, the switch unit 24, the actuating blade 26, the bipolar actuating magnet 70 and the first and second bipolar magnetic elements 28, 30 rotating. This internal compartment is delimited at the base by a bottom wall 36 in front of and parallel to the closing side of the lid, while laterally by a first and a second wall 38, 40 substantially parallel to each other which, together with a longitudinal border wall 58 of the sensor, join the respective sides of the bottom wall 36 with those of the lid.
Sulla parete di fondo sono formati pioli 34, preferibilmente più d’uno, per esempio due, limitrofi alla zona di collegamento della prima parte 20 di alloggiamento con la seconda parte 80 terminale filettata di forma cilindrica. La disposizione dei pioli 34 è qualsiasi, per esempio, longitudinale. On the bottom wall pegs 34 are formed, preferably more than one, for example two, adjacent to the connection area of the first housing part 20 with the second cylindrical threaded terminal part 80. The arrangement of the pins 34 is any, for example, longitudinal.
Le pareti 38, 40 laterali sono entrambe formate almeno in un loro rispettivo tratto terminale 74, 76 prossimo alla parete 58 di frontiera, con uno spessore trasversale, vale a dire nel senso di una larghezza secondo una direzione di un asse Y contenuto nel piano di riferimento e sostanzialmente ortogonale all’asse X. Tale spessore trasversale, consente di ricavare nel tratto terminale 74 della parete 38 laterale una prima e una seconda tasca 42, 44 separate e disposte longitudinalmente. Le tasche 42, 44 sono rispettivamente aperte dal lato di inserimento del coperchio e con continuità anche lateralmente in modo da prospettare tale apertura verso l’intemo dello scomparto. Similmente, una terza e una quarta tasca 46, 48 separate e disposte longitudinalmente sono ricavate nel tratto terminale 76 della parete 40 in modo da essere aperte dal lato di inserimento del coperchio e con continuità anche lateralmente verso l’interno dello scomparto. La tasca 42 è sostanzialmente simmetrica alla tasca 46 rispetto all’asse X. Similmente, la tasca 44 è sostanzialmente simmetrica alla tasca 48 rispetto all’asse X. The lateral walls 38, 40 are both formed at least in their respective terminal section 74, 76 close to the border wall 58, with a transversal thickness, i.e. in the direction of a width according to a direction of an axis Y contained in the plane of reference is substantially orthogonal to the X axis. This transversal thickness allows to obtain in the terminal section 74 of the lateral wall 38 a first and a second pocket 42, 44 separated and arranged longitudinally. The pockets 42, 44 are respectively open from the side of insertion of the lid and with continuity also laterally so as to face this opening towards the inside of the compartment. Similarly, a third and a fourth pocket 46, 48 separated and arranged longitudinally are obtained in the terminal section 76 of the wall 40 so as to be opened from the insertion side of the lid and with continuity also laterally towards the inside of the compartment. The pocket 42 is substantially symmetrical to the pocket 46 with respect to the X axis. Similarly, the pocket 44 is substantially symmetrical to the pocket 48 with respect to the X axis.
Facoltativamente, una delle due pareti 38, 40 laterali, per esempio la parete 38 può essere provvista di un supporto 60 per il fissaggio di un elemento 62 magnetico bipolare opzionale. Optionally, one of the two side walls 38, 40, for example the wall 38, can be provided with a support 60 for fixing an optional bipolar magnetic element 62.
Il gruppo interruttore 24 è un qualsiasi dispositivo o struttura atta ad aprire, chiudere o scambiare collegamenti di un circuito elettrico o elettronico tramite azionamento, per esempio, di un tasto, o similari. Il gruppo interruttore 24 può essere costituito, per esempio, da un interruttore miniaturizzato (microswitch), un interruttore tipo DIP, un jumper, un contatto puro come quello di un interruttore chiuso, etc. The switch unit 24 is any device or structure suitable for opening, closing or exchanging connections of an electric or electronic circuit by actuating, for example, a button or the like. The switch unit 24 can consist, for example, of a miniaturized switch (microswitch), a DIP-type switch, a jumper, a pure contact such as that of a closed switch, etc.
Con riferimento ora anche alle figure 3A e 3B, il gruppo interruttore 24 è provvisto di cavità idonee all’inserimento dei pioli 34 e comprende un tasto 120, per esempio di tipo a molla, posto ad un lato del gruppo interruttore 24 per l’apertura/ chiusura di propri terminali di contatto. I terminali di contatto possono essere collegati a rispettive piste del circuito stampato 22, per esempio, tramite stagnatura. Per la salvaguardia di tali collegamenti, il gruppo interruttore 24 può essere unito al circuito stampato 22 in modo da formare un corpo unico con esso, per esempio tramite saldatura collante adesivo, o similari. Le piste del circuito stampato 22 sono formate in modo da prolungarsi fino a piazzole 64, 66, 68, che rimangono scoperte anche dopo il fissaggio del gruppo interruttore 24 al circuito stampato 22. With reference now also to Figures 3A and 3B, the switch unit 24 is provided with cavities suitable for inserting the pins 34 and comprises a button 120, for example of the spring type, placed on one side of the switch unit 24 for opening. / closure of own contact terminals. The contact terminals can be connected to respective tracks of the printed circuit 22, for example, by tin plating. To safeguard these connections, the switch unit 24 can be joined to the printed circuit 22 so as to form a single body with it, for example by means of adhesive glue welding, or the like. The tracks of the printed circuit 22 are formed in such a way as to extend up to pads 64, 66, 68, which remain uncovered even after the switch unit 24 has been fixed to the printed circuit 22.
Ad un punto estremo 122 del lato del gruppo interruttore 24 cui è presente il tasto 120 è imperniata una prima estremità della lamella 26 di azionamento in modo che possa oscillare formando un angolo acuto con il lato del gruppo interruttore 24. La lamella 26 di azionamento si estende quindi verso la parte del tasto 120, lo oltrepassa, e continua a svilupparsi con una geometria, per esempio a zig-zag, distanziando longitudinalmente il gruppo interruttore 24 fino a terminare con una seconda estremità su cui è formato un supporto 72 di ancoraggio. Tale supporto 72 di ancoraggio consente il fissaggio del magnete 70 bipolare di azionamento con le sue polarità orientate sostanzialmente ortogonali allo sviluppo longitudinale della lamella 26 di azionamento, in un modo di per sé noto, per esempio con collanti adesivi o similari. At an extreme point 122 of the side of the switch unit 24 where the key 120 is present a first end of the actuation blade 26 is pivoted so that it can oscillate forming an acute angle with the side of the switch unit 24. The actuation blade 26 is it therefore extends towards the part of the key 120, passes it, and continues to develop with a geometry, for example zig-zag, longitudinally spacing the switch unit 24 until it ends with a second end on which an anchoring support 72 is formed. This anchoring support 72 allows the bipolar actuation magnet 70 to be fixed with its oriented polarities substantially orthogonal to the longitudinal development of the actuation lamella 26, in a per se known way, for example with adhesive glues or the like.
Oppure, in una variante realizzativa della presente invenzione almeno una porzione della lamella 26 di azionamento può essere formata da un magnete permanente con le polarità orientate sostanzialmente ortogonali allo sviluppo della lamella 26 di azionamento. Or, in a variant embodiment of the present invention, at least a portion of the actuation blade 26 can be formed by a permanent magnet with the polarities oriented substantially orthogonal to the development of the actuation blade 26.
La porzione premibile del tasto 120 si trova, pertanto per costruzione, nello spazio racchiuso tra il lato del gruppo interruttore 24 e la lamella 26 di azionamento. Di conseguenza, facendo seguito ad una oscillazione della lamella 26 di azionamento verso il lato del gruppo interruttore 24, una porzione della lamella 26 di azionamento può premere contro il tasto 120 fino a chiuderlo, mentre una oscillazione della lamella 26 di azionamento di allontanamento dal gruppo interruttore 24 può rilasciare il tasto 120 fino a consentire una sua apertura. The pressable portion of the key 120 is therefore by construction to be found in the space enclosed between the side of the switch unit 24 and the actuation blade 26. Consequently, following an oscillation of the actuation blade 26 towards the side of the switch unit 24, a portion of the actuation blade 26 can press against the key 120 until it closes, while an oscillation of the actuation blade 26 away from the unit switch 24 can release the key 120 until it can be opened.
Un assemblato formato dal collegamento degli elementi 22, 24, 26, 70 come precedentemente descritto è introdotto nello scomparto interno della prima parte 20 di alloggiamento, avendo cura di inserire i pioli 34 nelle rispettive cavità del gruppo interruttore 24 e disporre le piazzole 64, 66, 68 prospicienti la seconda parte 80 terminale filettata di forma cilindrica. Il fissaggio delFassemblato 22, 24, 26, 70 nello scomparto può essere realizzato in un modo di per sé noto, per esempio, cospargendo di collanti adesivi, o similari, i pioli 34, oppure applicando una semplice chiusura del coperchio. An assembly formed by the connection of the elements 22, 24, 26, 70 as previously described is introduced into the internal compartment of the first housing part 20, taking care to insert the pins 34 in the respective cavities of the switch unit 24 and arrange the pads 64, 66 , 68 facing the second cylindrical threaded terminal part 80. The fixing of the assembly 22, 24, 26, 70 in the compartment can be carried out in a manner known per se, for example, by sprinkling the pegs 34 with adhesive glues or the like, or by applying a simple closure of the lid.
La lamella 26 di azionamento è pertanto sistemata nello scomparto con la sua seconda estremità diretta verso la parete 58 di frontiera e di conseguenza il magnete 70 bipolare di azionamento ad essa fissato ha le polarità NORD e SUD orientate sostanzialmente lungo la direzione dell’asse Y. The drive blade 26 is therefore arranged in the compartment with its second end directed towards the border wall 58 and consequently the bipolar drive magnet 70 fixed to it has the NORTH and SOUTH polarity oriented substantially along the direction of the Y axis.
Inoltre, la lamella 26 di azionamento dispone di uno spazio privo d’ingombro nello scomparto per essere libera di oscillare lungo la direzione dell’asse Y tra due diverse posizioni operative. Come illustrato nella figura 3A, in una prima posizione operativa, la lamella 26 di azionamento tiene premuto il tasto 120 e pertanto i terminali di contatto del gruppo interruttore 24 sono chiusi; mentre come illustrato nella figura 3B, in una seconda posizione operativa, la lamella 26 di azionamento non esercita nessuna pressione sul tasto 120 che rimane sollevato e pertanto i terminali di contatto del gruppo interruttore 24 sono aperti. In addition, the drive blade 26 has a space free of encumbrance in the compartment to be free to swing along the direction of the Y axis between two different operating positions. As illustrated in Figure 3A, in a first operative position, the actuation blade 26 keeps pressed the key 120 and therefore the contact terminals of the switch unit 24 are closed; while as illustrated in Figure 3B, in a second operating position, the actuation blade 26 does not exert any pressure on the button 120 which remains raised and therefore the contact terminals of the switch unit 24 are open.
Le piazzole 64, 66, 68 possono essere collegate, per esempio tramite stagnatura, con un primo filo conduttore (non mostrato) comune, un secondo filo conduttore di contatto normalmente aperto N.O. (non mostrato) e un terzo filo conduttore di contatto normalmente chiuso N.C. (non mostrato), tutti uscenti dalla seconda parte 80 terminale filettata. The pads 64, 66, 68 can be connected, for example by tin plating, with a first common conductor (not shown), a second normally open contact conductor N.O. (not shown) and a third normally closed contact conductor wire N.C. (not shown), all coming out from the second threaded terminal part 80.
Il sensore può funzionare da bistabile di scambio, quando sono collegati tutti i fili conduttori suddetti, mentre escludendo il collegamento del secondo filo conduttore N.O. o del terzo filo conduttore N.C. il sensore funziona da bistabile. The sensor can function as an exchange bistable when all the aforementioned conductive wires are connected, while excluding the connection of the second N.O. or of the third conductor wire N.C. the sensor works as a bistable.
Con il collegamento dei fili conduttori suddetti, il sensore magnetico di prossimità bistabile può fornire ad un’unità di controllo un segnale d’uscita che è relativo ad una delle posizioni operative assunte della lamella 26 di azionamento. Opzionalmente può essere fornita un’indicazione visiva dello stato dell’uscita con un indicatore a LED (non mostrato). With the connection of the aforementioned conductor wires, the bistable proximity magnetic sensor can provide an output signal to a control unit which is related to one of the operating positions assumed by the drive blade 26. Optionally, a visual indication of the output status can be provided with a LED indicator (not shown).
Al fine di facilitare l’oscillazione lungo l’asse Y della lamella 26 di azionamento, può essere facoltativamente fissato al supporto 60 della parete 38 l’elemento 62 magnetico bipolare opzionale, che è disposto in modo da affacciarsi al magnete 70 bipolare di azionamento. In order to facilitate the oscillation along the Y axis of the drive blade 26, the optional bipolar magnetic element 62 can be optionally fixed to the support 60 of the wall 38, which is arranged so as to face the bipolar drive magnet 70.
Con riferimento ora anche alla figura 4, ciascun primo e secondo elemento 28, 30 magnetico bipolare rotante può comprendente un perno 90, un sostegno 92, un primo frammento 94 magnetico, un secondo frammento 96 magnetico, una prima boccola 98 e una seconda boccola 100. With reference now also to Figure 4, each first and second rotating bipolar magnetic element 28, 30 may comprise a pin 90, a support 92, a first magnetic fragment 94, a second magnetic fragment 96, a first bushing 98 and a second bushing 100 .
In questa realizzazione della presente invenzione, il sostegno 92 è di forma cilindrica e presenta due cave separate da un setto entro il quale è co-stampato il perno 90, in modo che il perno 90 possa prolungarsi dal sostegno 92 da ambo le parti. In this embodiment of the present invention, the support 92 is cylindrical in shape and has two recesses separated by a septum within which the pin 90 is co-molded, so that the pin 90 can extend from the support 92 on both sides.
In una variante di realizzazione della presente invenzione, il sostegno 92 è di forma cilindrica cava e il perno 90 può essere inserito in corrispondenza di una coppia di fori formati diametralmente opposti nel sostegno 92, in modo che il perno 90 possa prolungarsi dal sostegno 92 da ambo le parti. In a variant embodiment of the present invention, the support 92 is hollow cylindrical in shape and the pin 90 can be inserted in correspondence with a pair of diametrically opposed holes in the support 92, so that the pin 90 can extend from the support 92 to be both sides.
I frammenti 94, 96 magnetici sono fissati rispettivamente all’intemo delle due cave diametralmente opposte rispetto al perno 90, in modo che la composizione assuma una forma sostanzialmente cilindrica con le basi costituite dalle superfici dei frammenti stessi. Ciascuna estremità del perno 90 si accoppia inserendosi in una delle sedi 112, 114 rispettivamente ricavate nelle boccole 98, 100, in modo che sia consentita la libera rotazione del perno 90 secondo un proprio asse. The magnetic fragments 94, 96 are respectively fixed inside the two diametrically opposite hollows with respect to the pin 90, so that the composition assumes a substantially cylindrical shape with the bases consisting of the surfaces of the fragments themselves. Each end of the pin 90 is coupled by inserting itself into one of the seats 112, 114 respectively obtained in the bushings 98, 100, so that free rotation of the pin 90 along its own axis is allowed.
Il primo elemento 28 magnetico può essere alloggiato nello scomparto interno della prima parte 20 di alloggiamento introducendo, per esempio, la boccola 98 nella tasca 42 e la boccola 100 nella tasca 46, o viceversa. Similmente, il secondo elemento 30 magnetico può essere alloggiato nello scomparto interno della prima parte 20 di alloggiamento introducendo le sue rispettive boccole nelle tasche 44, 48. Le boccole 98, 100 sono inserite in modo da risultare solidali ai rispettivi tratti terminali 74, 76 delle rispettive pareti 38, 40 laterali. The first magnetic element 28 can be housed in the internal compartment of the first housing part 20 by introducing, for example, the bushing 98 in the pocket 42 and the bushing 100 in the pocket 46, or vice versa. Similarly, the second magnetic element 30 can be housed in the internal compartment of the first housing part 20 by introducing its respective bushings into the pockets 44, 48. The bushings 98, 100 are inserted so as to be integral with the respective terminal portions 74, 76 of the respective side walls 38, 40.
Questo tipo di accoppiamento consente la libera rotazione sia del primo elemento 28 magnetico, sia del secondo elemento 30 magnetico airintemo dello scomparto della prima parte 20 di alloggiamento attorno ad un rispettivo asse ZI, Z2 contenuto nel piano di riferimento e sostanzialmente ortogonale all’asse X. This type of coupling allows free rotation of both the first magnetic element 28 and the second magnetic element 30 within the compartment of the first housing part 20 around a respective axis ZI, Z2 contained in the reference plane and substantially orthogonal to the X axis. .
Vantaggiosamente, il perno 90 è formato con un materiale metallico, per esempio acciaio inox, diverso da quello delle boccole 98, 100, che è per esempio ottone o bronzo. Di conseguenza, ogni elemento 28, 30 magnetico bipolare rotante risulta essere autolubrificante e ciò consente una perfetta rotazione di ciascun elemento 28, 30 magnetico con una riduzione di attriti e rumore. Advantageously, the pin 90 is formed with a metallic material, for example stainless steel, different from that of the bushings 98, 100, which is for example brass or bronze. Consequently, each rotating bipolar magnetic element 28, 30 is self-lubricating and this allows perfect rotation of each magnetic element 28, 30 with a reduction in friction and noise.
Da un punto di vista funzionale, il sensore magnetico di prossimità bistabile secondo la presente invenzione può rilevare la presenza di un primo corpo magnetico esterno bipolare. Nel momento in cui il sensore magnetico di prossimità bistabile è immerso in un campo magnetico del primo corpo magnetico, la superfìcie del frammento del secondo elemento 30 magnetico bipolare rotante è sede di un flusso magnetico. Il secondo elemento 30 magnetico bipolare rotante può quindi ruotare affacciandosi al primo corpo magnetico esterno con una polarità di segno opposto. From a functional point of view, the bistable magnetic proximity sensor according to the present invention can detect the presence of a first bipolar external magnetic body. When the bistable magnetic proximity sensor is immersed in a magnetic field of the first magnetic body, the surface of the fragment of the second rotating bipolar magnetic element 30 is the seat of a magnetic flux. The second rotating bipolar magnetic element 30 can therefore rotate facing the first external magnetic body with a polarity of opposite sign.
Nel momento in cui il primo elemento magnetico 28 bipolare rotante è immerso in un campo magnetico generato dal secondo elemento magnetico 30 bipolare, oppure anche dal primo corpo magnetico esterno, la superfìcie del frammento del primo elemento 28 magnetico bipolare rotante è sede di un flusso magnetico. Il primo elemento 28 magnetico bipolare rotante può a sua volta ruotare affacciandosi al secondo elemento 30 magnetico bipolare rotante con una polarità di segno opposto. When the first rotating bipolar magnetic element 28 is immersed in a magnetic field generated by the second bipolar magnetic element 30, or even by the first external magnetic body, the surface of the fragment of the first rotating bipolar magnetic element 28 is the site of a magnetic flux . The first rotating bipolar magnetic element 28 can in turn rotate facing the second rotating bipolar magnetic element 30 with a polarity of opposite sign.
Il primo e il secondo elemento 28, 30 magnetico bipolare rotante possono quindi raggiungere una prima configurazione di attrazione magnetica reciproca che risulta di stabilità, poiché gli elementi 28, 30 magnetici bipolari rotanti sono affacciati con le rispettive polarità di segno opposto. Tale prima configurazione di attrazione magnetica è quindi mantenuta anche quando il sensore magnetico di prossimità bistabile esce dairinfluenza del campo magnetico generato dal primo corpo magnetico bipolare esterno. The first and second rotating bipolar magnetic elements 28, 30 can therefore reach a first configuration of mutual magnetic attraction which results in stability, since the rotating bipolar magnetic elements 28, 30 face each other with their respective polarities of opposite sign. This first configuration of magnetic attraction is therefore maintained even when the bistable proximity magnetic sensor leaves the influence of the magnetic field generated by the first external bipolar magnetic body.
Nella prima configurazione di attrazione magnetica, il primo e secondo elemento 28, 30 magnetico bipolare rotante hanno le polarità NORD e SUD orientate lungo la direzione deli<b>asse X e una rispettiva polarità dello stesso segno NORD o SUD volta verso il magnete 70 bipolare di azionamento. Il magnete 70 bipolare di azionamento viceversa è disposto con le polarità NORD e SUD orientate sostanzialmente lungo la direzione dell’asse Y. Pertanto, presa una superficie di riferimento sostanzialmente ortogonale al piano di riferimento e contenente l’asse Y, il flusso prodotto dal primo e secondo elemento 28, 30 magnetico bipolare rotante sulla superficie di riferimento è sostanzialmente ortogonale al flusso prodotto dal magnete 70 bipolare di azionamento sulla stessa superficie di riferimento. In the first configuration of magnetic attraction, the first and second rotating bipolar magnetic elements 28, 30 have the NORTH and SOUTH polarities oriented along the direction of the X axis and a respective polarity of the same NORTH or SOUTH sign facing the bipolar 70 magnet. drive. Vice versa, the bipolar actuating magnet 70 is arranged with the NORTH and SOUTH polarities oriented substantially along the direction of the Y axis. Therefore, having taken a reference surface substantially orthogonal to the reference plane and containing the Y axis, the flux produced by the first and second bipolar magnetic element 28, 30 rotating on the reference surface is substantially orthogonal to the flux produced by the bipolar actuating magnet 70 on the same reference surface.
L'interazione magnetica che si stabilisce tra gli elementi 28, 30 magnetici rotanti con il magnete 70 bipolare di azionamento è quindi ridotta al minimo indispensabile per muovere la lamella 26 di azionamento nella prima posizione operativa, garantendo al contempo un contatto elettrico stabile che si mantiene anche quando il sensore magnetico di prossimità bistabile è uscito dal campo magnetico del primo corpo magnetico bipolare esterno. The magnetic interaction established between the rotating magnetic elements 28, 30 with the bipolar actuating magnet 70 is therefore reduced to the minimum necessary to move the actuating blade 26 into the first operating position, while ensuring a stable electrical contact which is maintained. even when the bistable proximity magnetic sensor has left the magnetic field of the first external bipolar magnetic body.
Nella prima posizione operativa della lamella 26 di azionamento è trasmesso un corrispettivo primo segnale ad un’unità di controllo. In the first operating position of the drive blade 26 a corresponding first signal is transmitted to a control unit.
Nel momento in cui il sensore magnetico di prossimità bistabile incontra un secondo corpo magnetico esterno che offre una polarità opposta a quella del primo corpo magnetico esterno, gli elementi magnetici 28, 30 possono ruotare portandosi in una seconda configurazione di attrazione magnetica reciproca allo stesso modo di come descritto in precedenza. La superficie di riferimento è quindi sede di flussi magnetici ortogonali rispettivamente relativi agli elementi 28, 30 magnetici rotanti e alla lamella 26 di azionamento, di conseguenza, lamella 26 di azionamento raggiunge la seconda posizione operativa. When the bistable proximity magnetic sensor encounters a second external magnetic body which offers a polarity opposite to that of the first external magnetic body, the magnetic elements 28, 30 can rotate taking to a second configuration of mutual magnetic attraction in the same way as as described above. The reference surface is therefore the seat of orthogonal magnetic fluxes respectively relative to the rotating magnetic elements 28, 30 and to the drive blade 26, consequently, the drive blade 26 reaches the second operating position.
La seconda posizione operativa della lamella 26 di azionamento è mantenuta anche quando il sensore esce dal campo magnetico prodotto dal secondo corpo magnetico esterno, poiché il sensore si mantiene nella seconda configurazione di attrazione magnetica. The second operative position of the actuation blade 26 is maintained even when the sensor leaves the magnetic field produced by the second external magnetic body, since the sensor remains in the second configuration of magnetic attraction.
Nella seconda posizione operativa della lamella 26 di azionamento è trasmesso un corrispettivo secondo segnale all’unità di controllo. In the second operating position of the drive blade 26 a corresponding second signal is transmitted to the control unit.
Il sensore magnetico di prossimità bistabile secondo la presente invenzione impiegato in un sistema di controllo del movimento di una piattaforma mobile, come un impianto ascensore, per segnalare una condizione di fine corsa di una cabina, può essere posizionato su una cabina ad una distanza di lavoro relativamente lunga, poiché l’interazione magnetica tra gli elementi magnetici 28, 30 bipolari rotanti e la lamella 26 di azionamento è relativamente debole. The bistable magnetic proximity sensor according to the present invention used in a movement control system of a mobile platform, such as an elevator system, to signal an end-of-stroke condition of a car, can be positioned on a car at a working distance relatively long, since the magnetic interaction between the rotating bipolar magnetic elements 28, 30 and the drive blade 26 is relatively weak.
Inoltre, il sensore magnetico di prossimità bistabile secondo la presente invenzione fornisce correttamente un segnale che indica un suo stato di attivazione o disattivazione in ogni circostanza operativa. Infatti, il corretto funzionamento in caso di momentanea assenza di alimentazione è garantito dalla posizione degli elementi magnetici rotanti che ruotano in funzione della polarità di un corpo magnetico esterno in modo indipendente dalla presenza o meno di alimentazione del sensore. Furthermore, the bistable magnetic proximity sensor according to the present invention correctly provides a signal which indicates its activation or deactivation state in every operating circumstance. In fact, correct operation in the event of a momentary power failure is guaranteed by the position of the rotating magnetic elements which rotate as a function of the polarity of an external magnetic body independently of whether or not the sensor is powered.
In particolare, quando il suddetto sensore installato nella cabina passa in prossimità di uno dei corpi magnetici esterni sistemati in un vano ascensore prima di un piano estremo inferiore o superiore durante un’assenza dell’alimentazione, lo stato di attivazione può cambiare nello stato di disattivazione grazie all’interazione magnetica degli elementi magnetici 28, 30 con il corpo magnetico esterno e tale configurazione degli elementi magnetici 28, 30 viene poi mantenuta come precedentemente descritto. Al ripristino dell’alimentazione elettrica il suddetto sensore si presenta correttamente quindi nello stato di disattivazione, fornendo quindi il corretto segnale ad un’unità di controllo del sistema di controllo suddetto. In particular, when the aforementioned sensor installed in the car passes near one of the external magnetic bodies arranged in an elevator shaft before a lower or upper floor during a power failure, the activation state can change to the deactivation state. thanks to the magnetic interaction of the magnetic elements 28, 30 with the external magnetic body and this configuration of the magnetic elements 28, 30 is then maintained as previously described. When the power supply is restored, the aforementioned sensor is then correctly presented in the deactivated state, thus providing the correct signal to a control unit of the aforementioned control system.
Da quanto precede risulta quindi evidente come il sensore magnetico di prossimità bistabile secondo l’invenzione raggiunga il compito e gli scopi inizialmente proposti. E’ ottenuto, infatti, un sensore magnetico di prossimità bistabile, particolarmente adatto ad essere integrato in sistema di controllo del movimento di una piattaforma mobile, robusto ed affidabile e con un campo di applicabilità ampliato. Inoltre, è fornito un sensore magnetico di prossimità bistabile che può divenire un bistabile con contatto in scambio. From the foregoing it is therefore evident how the bistable magnetic proximity sensor according to the invention achieves the initially proposed aim and objects. In fact, a bistable magnetic proximity sensor is obtained, particularly suitable for being integrated into the movement control system of a mobile platform, robust and reliable and with an extended field of applicability. In addition, a bistable magnetic proximity sensor is provided which can become a bistable with changeover contact.
Naturalmente l’invenzione è suscettibile di numerose applicazioni, modifiche o varianti senza con ciò uscire dall’ambito protettivo della presente domanda e tutte le forme di realizzazioni e varianti contenute nel presente documento possono essere combinate assieme. Of course, the invention is susceptible to numerous applications, modifications or variations without thereby departing from the protective scope of the present application and all forms of embodiments and variations contained in this document can be combined together.
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