Электромагнитный затвор (Э/М затвор) – это устройство для преобразования энергии электромагнитного поля в механическую энергию (энергию поступательного движения). Затвор состоит из катушки индуктивности (возможно, с сердечником внутри для формирования более сильного поля), подключенной к источнику тока(элемент ИТ рисунка 1) и примагничиваемого элемента (элемент 1 рисунка 1), например, стержня из магнитного металла. При подаче тока через катушку в ней возникает магнитное поле, которое начинает притягивать металлический элемент к себе, “перекачивая” свою электромагнитную энергию в его механическую энергию. При отключении тока поле пропадает. Без внешнего воздействия элемент постепенно размагничивается до исходного состояния, его можно вернуть в исходное положение (например, с помощью силы тяжести, силы упругости пружины и т.д.). Материал притягиваемого элемента удобно делать магнитно-мягким (т.е. теряющим через некоторое время приобретенную во внешнем поле намагниченность), чтобы он после некоторого количества циклов включения/выключения затвора не остался навсегда примагничен к катушке, но возможен и вариант с использованием постоянного магнита. При достаточно больших импульсах тока затвор может работать очень быстро, также, поскольку он имеет очень простую конструкцию, шанс затвора выйти из строя чрезвычайно мал.

 

Обозначения: 1 – перемагничиваемый элемент; 2 – сердечник; 3 – катушка индуктивности; 4 – соединительные провода; 5 –возвращающие элементы; ИТ – источник тока.

Электромагнитный затвор может быть использован для удаленного переключения каких-либо механических элементов (например, если это связано с опасностью для жизни человека), для запирания замков (домофон).

Электромагнитный замок состоит из электромагнита (установленного внутри корпуса замка), примагничиваемой панели устанавливаемой на дверь и контроллера управления замком (предназначенного для установки в отсек корпуса замка).

 

Электромагнитный замок. Устанавливается на верхнюю часть дверной коробки, при этом на саму дверь устанавливается специальная металлическая пластина, служащая для притягивания двери к магнитной части замка.

Макет двухпозиционного электромагнитного (магнитоэлектрического) привода (ЭМП) с генератором импульсов управления собран для опробования схемы привода (затвора), способного находиться в одном из двух устойчивых положений без затраты энергии и переходить из одного положения в другое при подаче импульса тока в обмотку.

Схема ЭМП показана на рис. 1.

 

ЭМП состоит из трех стальных щечек (1) с отверстиями. Щечки закреплены соосно на текстолитовой втулке (2), внутри которой помещен цилиндрический постоянный самарий-кобальтовый магнит (3), намагниченный аксиально до насыщения в установке намагничивания. Магнит имеет два устойчивых положения - между соседними стальными щечками. Магнит крепится к штоку (4) из немагнитного материала, способному перемещаться во втулке с малым трением. Между щечками намотаны обмотки (5) привода. Направление намотки - встречное. При намотке осуществлена пропитка эпоксидным компаундом. Выводы обмоток припаяны к щечкам, используемым в качестве контактов для подключения ЭМП к схеме управления. Для изоляции обмоток от щечек используются прокладки из лакоткани. Обмотки включены последовательно. При подаче в обмотки импульса тока необходимой величины и соответствующей полярности на магнит действует сила, переводящая его из одного устойчивого состояния в другое. Для возврата магнита в предыдущее положение необходимо подать импульс тока противоположной полярности.

Для проверки и отлаживания ЭМП изготовлен генератор, схема которого приведена на рис. 2.

На микросхеме DD1 К561ЛЕ5 собран генератор последовательности противофазных прямоугольных импульсов. Частота генератора может изменяться от долей герца до десятков герц с помощью переменного резистора R3 470 кОм ("частота"). Дифференцирующие цепочки C2R4, C3R5 формируют управляющие импульсы с длительностью, необходимой для гарантированного перехода ЭМП из одного состояния в другое. Управляющие импульсы через ключи VT1, VT2 подаются на мостовой инвертор VT3 - VT6, в диагональ которого включены последовательно-встречно обмотки ЭМП.

Внешний вид макетной платы ЭМП с генератором импульсов управления показан на рис. 3.

Размеры ЭМП без штока 20 х 20 х 30 мм3. При необходимости размеры привода могут быть существенно уменьшены. Контроль усилий, развиваемых ЭМП при различных значенииях тока в обмотке, в зависимости от положения штока можно осуществить с помощью силоизмерительной установки.