вибрационный датчик

Формула изобретения

ВИБРАЦИОННЫЙ ДАТЧИК , содеpжащий коpпус, в котоpом соосно pазмещены веpхний и нижний контакты, между котоpыми pазмещен сфеpический элемент из электpопpоводящего матеpиала, в веpхней части коpпуса pазмещена с возможностью пеpемещения кpышка, веpхний контакт соединен с кpышкой, а нижний контакт - с коpпусом, отличающийся тем, что, с целью pасшиpения области использования датчика, нижний и веpхний контакты выполнены в фоpме шайбы, пpичем опоpная повеpхность веpхнего контакта выполнена в виде углубления конической фоpмы, а опоpная повеpхность нижнего контакта выполнена в виде углубления сфеpической фоpмы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к виброизмерительной технике и предназначено для использования в устройствах тревожной сигнализации и защиты машин от механических перегрузок.

Известен вибрационный пороговый датчик, состоящий из корпуса, крышки, двух контактов, сферического элемента (шарика) и магнита. Недостатком датчика является малый диапазон действия.

Известен также вибрационный пороговый датчик, который включает те же элементы, что и вышеописанный датчик, но имеет дополнительные устройства, позволяющие регулировать величину диапазона ускорений срабатывания. Его недостатки являются сложность регулирующих устройств, необходимость периодической подстройки датчика на заданный предел срабатывания вследствие размагничивания постоянного магнита в условиях вибрационных нагрузок.

В вышеуказанных датчиках одна контактная поверхность (нижняя, служащая опорой для шарика) выполнена в виде горизонтально расположенного диска, а другая (верхняя) имеет форму полого усеченного конуса. Такое выполнение контактных поверхностей не позволяет без дополнительных сложных устройств плавно регулировать широкий диапазон ускорений срабатывания датчика.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является датчик наклона (крена) кузова. Он состоит из корпуса, прозрачной крышки, сферического элемента (шарика), двух контактов, один из которых (нижний, служащий опорой для шарика) выполнен в виде полого конуса, а другой (верхний) имеет форму кольца. Такое выполнение контактных поверхностей не позволяет плавно регулировать широкий диапазон ускорений срабатывания датчика.

Недостатками данного датчика являются дискретная регулировка его чувствительности на воздействующие ускорения, связанная с предварительной полной разборкой датчика, заменой нижнего контакта и в соответствии с ним конфигурации корпуса, а также отсутствие защиты от механического износа нижнего и верхнего контактов и электропроводящей поверхности шарика в период отключения датчика от электрической схемы.

Целью изобретения является расширение области применения датчика за счет обеспечения плавной регулировки его чувствительности в широком диапазоне ускорений срабатывания.

Цель достигается тем, что в корпус с крышкой помещен инерционный сферический элемент в виде шарика из электропроводящего материала, опорой для которого служит нижний контакт, выполненный в форме шайбы, причем опорная поверхность для шарика в нем выполнена в виде вогнутой нелинейчатой поверхности (например, в виде углубления сферической формы), линией пересечения которой с вертикальной плоскостью является плавная кривая, соответствующая одной определенной математической формуле (например, у= х², где х - абсцисса - любое действительное число, а у>0 - ордината в прямоугольной системе координат), так как в зависимости от поставленной задачи форма нижнего контакта может быть такой, что чувствительность датчика будет наивысшей при малых вибрациях и наименьшей при больших вибрациях и наоборот, а верхний контакт выполнен в виде шайбы, причем опорная поверхность его выполнена в виде углубления конической формы. Верхний и нижний контакты размещены в корпусе соосно.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленный датчик отличается от прототипа формами верхнего и нижнего контактов, позволяющими плавно изменять расстояние между нижним и верхним контактами, а следовательно, и производить плавную регулировку порога срабатывания датчика. Таким образом, заявленный датчик соответствует критерию изобретения "новизна".

Не обнаружены по известным источникам информации технические решения или признаки, сходные с признаками отличительной части формулы, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На чертеже показан датчик в разрезе.

Датчик содержит корпус 1 и крышку-ручку 2. В корпус 1 помещены нижний контакт 3, выполненный в форме шайбы с углублением в виде сферической формы, соединенный с корпусом 1 посредством резьбового соединения, верхний контакт 4, выполненный в форме шайбы с углублением в виде конической формы с сальниковым уплотнением 5, электропроводная втулка 6 с резьбой, жестко соединенная с корпусом 1 и отделенная от нижнего контакта 3 диэлектрической прокладкой 7. Инерционный элемент в виде шаpика 8 свободно располагается на контакте 3. Контакты имеют выводы 9 и 10. Последний, соединенный с втулкой 6 через резьбовое соединение, постоянно контактирует с верхним контактом 4. Регулировочная крышка-ручка 2 жестко соединена с контактом 4. Датчик крепится к контролируемому объекту 11 с помощью винтов 12.

Датчик работает следующим образом.

Под действием собственного веса шарик 8 фиксируется в центре углубления контакта 3. Когда амплитуда или частота колебаний контролируемого объекта превысит допустимую величину, шарик 8 смещается от центра, касается контакта 4 и замыкает электрическую цепь. При устранении воздействия на объект внешних сил, вызывающих предельное колебание, шарик 8 возвращается в исходное положение, т. е. датчик автоматически переналаживается. Датчик может функционировать в любом диапазоне инерционных воздействий. Плавную регулировку порога срабатывания его осуществляют поворотом крышки-ручки 2 на соответствующий угол. Изменяя расстояние между контактами 4 и 3, плавно изменяют величину ускорения.

Корпус 1 и крышка-ручка 2 датчика могут быть изготовлены из пластмассы, а шарик 8 - из любого материала с токопроводящим покрытием, например шарики - отходы шарикоподшипниковых заводов, не соответствующие установленным полям допусков. С целью продления срока службы датчика контактные поверхности желательно покрыть материалом, обладающим высоким электропроводным свойством, например серебром. Защиту контактов датчика от механического износа в период отсутствия надобности в пользовании им осуществляют легким зажатием шарика 8 между нижним 3 и верхним 4 контактами. При использовании датчика в виброизмерительной технике верхнюю поверхность крышки-ручки 2 можно отградуировать на предельные ускорения по тарировочным приборам. Вращая отградуированную крышку-ручку датчика с подведенным напряжением к электродам 9 и 10, можно узнать, какое ускорение действует на датчик в данный момент, не отключая датчик от сети, т. е. налицо новый положительный эффект - обратимость использования датчика, т. е. срабатывание датчика при достижении предельного ускорения и определение ускорения, действующего на датчик.

Металлообработка конической поверхности верхнего электроконтакта 4 отличается простотой, так как полый конус можно сделать одним сверлом за один проход.

Датчик можно использовать не только для защиты машин от механических перегрузок (например, сепараторов для осветления пива), но и в противоугонных устройствах транспортных средств, так как защита электроконтактов 3 и 4 "работает" и при отклонении положения датчика от горизонтального положения.

Предложенный датчик универсален, область его применения расширена за счет обеспечения плавной регулировки его чувствительности в широком диапазоне ускорений срабатывания. Изменяя расстояние между нижним и верхним контактами, можно в широком диапазоне плавно изменять величину ускорения, при которой срабатывает датчик без предварительной его разборки. Датчик прост в изготовлении, миниатюрный, надежен и удобен в эксплуатации, защищен от тепловых, акустических, атмосферных (при наличии сальникового уплотнения) и магнитных (если материал шарика не феррромагнетик) воздействий, работоспособен в широком диапазоне температур и ускорений. (56) Дробница Н. А. Электронные устройства для радиолюбителей. М. : Радио и связь, 1985, с. 32, 33.