вибрационный датчик

Формула изобретения

Вибрационный датчик, содержащий электроконтактный датчик, вычислитель, индикатор направления перегрузки, индикатор величины перегрузки, при этом электроконтактный датчик состоит из немагнитного конусообразного корпуса с крышкой, размещенной в вершине корпуса, инерционного элемента, выполненного в виде электропроводного шарика, первого электроконтакта, выполненного в виде усеченного полого конуса, закрепленного на крышке корпуса, второго электроконтакта, выполненного в виде полого конуса, размещенного на боковой поверхности корпуса так, что его основание обращено к нижнему основанию усеченного конуса первого электроконтакта и параллельно ему, изолированных между собой центрального и кольцевого электроконтактов, центральный электроконтакт размещен в вершине конуса второго электроконтакта и изолирован от него, кольцевой электроконтакт размещен по периметру вершины конуса второго электроконтакта и изолирован от него, первый электроконтакт выполнен в виде изолированных друг от друга секторов, выводы которых образуют первую группу выходов датчика, вторым выходом которого является вывод кольцевого электроконтакта, центральный и второй электроконтакты соединены с положительным выводом источника питания, первая группа входов и второй вход вычислителя соединены соответственно с первой группой выходов и вторым выходом датчика, первая группа выходов вычислителя соединена с группой входов индикатора направления перегрузки, второй выход - с входом индикатора перегрузки, вычислитель содержит группу из n триггеров, где n - число секторов первого электроконтакта датчика, первый, второй и третий элементы И, инвертор, генератор импульсов, дифференцирующую цепь, счетчик импульсов, умножитель, делитель, задатчик постоянной величины, причем информационные входы триггеров соединены с соответствующими входами первой группы входов вычислителя, второй вход которого через инвертор соединен с входом дифференцирующей цепи и первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход второго элемента И соединен с информационным входом счетчика, входы обнуления триггеров и счетчика импульсов объединены с обеспечением возможности подачи на них сигнала с плюсовой шины источника питания, прямые выходы триггеров являются соответствующими выходами первой группы выходов вычислителя, а инверсные выходы соединены с соответствующими входами группы n входов первого элемента И, выход которого соединен с третьим входом второго элемента И и вторым входом третьего элемента И, первый вход которого соединен с выходом дифференцирующей цепи, а выход третьего элемента И соединен с входом обнуления счетчика импульсов, выход которого соединен с первым и вторым входами умножителя, выход которого соединен с первым входом делителя, второй вход которого соединен с выходом задатчика постоянной величины, а выход является вторым выходом вычислителя, отличающийся тем, что введены блок обработки информации и индикатор превышения уровня перегрузки, при этом блок обработки информации состоит из n первых, n вторых пороговых устройств, n ключей, элемента ИЛИ и задатчика постоянных сигналов, причем второй выход вычислителя соединен соответственно с первым входом блока обработки информации, второй вход которого соединен с выходом датчика скорости движения транспортного средства, а выход блока обработки информации соединен с индикатором уровня перегрузки, первый и второй входы блока обработки информации соединены соответственно со вторыми входами n вторых и первыми входами n первых пороговых устройств, выходы n первых пороговых устройств соединены с первыми входами n ключей, первые и вторые выходы задатчика постоянных сигналов соединены соответственно со вторыми входами n первых пороговых устройств и вторыми входами n ключей, выходы которых через первые входы n вторых пороговых устройств соединены с n входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока обработки информации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматики и сигнализации, а также для автоматического определения исправности тормозной системы транспортного средства.

Известен вибрационный пороговый датчик, содержащий немагнитный корпус с крышкой, размещенный в нем инерционный элемент в виде электропроводного шарика и два изолированных один от другого электроконтакта, один из которых выполнен в виде усеченного полого конуса и закреплен на крышке, другой электроконтакт, закрепленный на корпусе, выполнен в виде полого конуса и обращен основанием к основанию усеченного конус (1, Авторское свидетельство СССР №1245892, Кл. G 01 H 11/00, 1986 г.).

Недостатком данного датчика является сужение эксплуатационных возможностей из-за определения только порога перегрузки и невозможности определения величины и направления перегрузки.

Наиболее близким к изобретению является вибрационный датчик, содержащий электроконтактный датчик, вычислитель, индикатор направления перегрузки, индикатор величины перегрузки, при этом электроконтактный датчик состоит из немагнитного конусообразного корпуса с крышкой, размещенной в вершине корпуса, инерционного элемента, выполненного в виде электропроводного шарика, первого электроконтакта, выполненного в виде усеченного полого конуса, закрепленного на крышке корпуса, второго электроконтакта, выполненного в виде полого конуса, размещенного по боковой поверхности корпуса так, что его основание обращено к нижнему основанию усеченного конуса первого электроконтакта и параллельно ему, изолированных между собой центрального и кольцевого электроконтактов, центральный электроконтакт размещен в вершине конуса второго электроконтакта и изолирован от него, кольцевой электроконтакт размещен по периметру вершины конуса второго электроконтакта и изолирован от него, первый электроконтакт выполнен в виде изолированных друг от друга секторов, выводы которых образуют первую группу выходов датчика, вторым выходом которого является вывод кольцевого электроконтакта, центральный и второй электроконтакты соединены с положительным выводом источника питания, первая группа входов и второй вход вычислителя соединены соответственно с первой группой выходов и вторым выходом датчика, первая группа выходов вычислителя соединена с группой входов индикатора направления перегрузки, второй выход с входом индикатора перегрузки, вычислитель содержит группу из n-триггеров, где n - число секторов первого электроконтакта вибрационного датчика, первый, второй и третий элементы И, инвертор, генератор импульсов, дифференцирующую цепь, счетчик импульсов, умножитель, делитель, задатчик постоянной величины и кнопку "Установка О", причем информационные входы триггеров соединены с соответствующими входами первой группы входов вычислителя, второй вход которого через инвертор соединен с входом дифференцирующей цепи и первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход с информационным входом счетчика, входы обнуления триггеров и счетчика импульсов объединены и через кнопку "Установка О" соединены с плюсовой шиной источника питания, прямые выходы триггеров являются соответствующими выходами первой группы выходов вычислителя, а инверсные выходы соединены с соответствующими входами группы n-входов первого элемента И, выход которого соединен с третьим входом второго элемента И и вторым входом третьего элемента И, первый вход которого соединен с выходом дифференцирующей цепи, а выход третьего элемента И соединен с входом обнуления счетчика импульсов, выход которого соединен с первым и вторым входами умножителя, выход которого соединен с первым входом делителя, второй вход которого соединен с выходом первого задатчика постоянной величины, а выход является вторым выходом вычислителя. (Ефанов В.В., Винокуров В.И., Мужичек С.М., Коряковцев B.C. Патент Российской Федерации №2044286 от 20 сентября 1995 г.)

Недостатком данного вибрационного датчика является отсутствие возможности анализа текущих значений перегрузки, что является наиболее важным параметром для осуществления контроля тормозной системы транспортных средств.

Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей вибрационного датчика путем обеспечения определения наряду с направлением, величиной перегрузки, автоматического определения исправности тормозной системы транспортного средства на основе сравнения текущих значений величин перегрузки с эталонными значениями с учетом начальных условий возникновения перегрузки.

Решение технической задачи достигается тем, что в вибрационный датчик, содержащий электроконтактный датчик, вычислитель, индикатор направления перегрузки, индикатор величины перегрузки, при этом электроконтактный датчик состоит из немагнитного конусообразного корпуса с крышкой, размещенной в вершине корпуса, инерционного элемента, выполненного в виде электропроводного шарика, первого электроконтакта, выполненного в виде усеченного полого конуса, закрепленного на крышке корпуса, второго электроконтакта, выполненного в виде полого конуса, размещенного по боковой поверхности корпуса так, что его основание обращено к нижнему основанию усеченного конуса первого электроконтакта и параллельно ему, изолированных между собой центрального и кольцевого электроконтактов, центральный электроконтакт размещен в вершине конуса второго электроконтакта и изолирован от него, кольцевой электроконтакт размещен по периметру вершины конуса второго электроконтакта и изолирован от него, первый электроконтакт выполнен в виде изолированных друг от друга секторов, выводы которых образуют первую группу выходов датчика, вторым выходом которого является вывод кольцевого электроконтакта, центральный и второй электроконтакты соединены с положительным выводом источника питания, первая группа входов и второй вход вычислителя соединены соответственно с первой группой выходов и вторым выходом датчика, первая группа выходов вычислителя соединена с группой входов индикатора направления перегрузки, второй выход с входом индикатора перегрузки, вычислитель содержит группу из n-триггеров, где n - число секторов первого электроконтакта вибрационного датчика, первый, второй и третий элементы И, инвертор, генератор импульсов, дифференцирующую цепь, счетчик импульсов, умножитель, делитель, задатчик постоянной величины, причем информационные входы триггеров соединены с соответствующими входами первой группы входов вычислителя, второй вход которого через инвертор соединен с входом дифференцирующей цепи и первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход с информационным входом счетчика, входы обнуления триггеров и счетчика импульсов объединены с обеспечением возможности подачи на них сигнала с плюсовой шиной источника питания, прямые выходы триггеров являются соответствующими выходами первой группы выходов вычислителя, а инверсные выходы соединены с соответствующими входами группы n-входов первого элемента И, выход которого соединен с третьим входом второго элемента И и вторым входом третьего элемента И, первый вход которого соединен с выходом дифференцирующей цепи, а выход третьего элемента И соединен с входом обнуления счетчика импульсов, выход которого соединен с первым и вторым входами умножителя, выход которого соединен с первым входом делителя, второй вход которого соединен с выходом первого задатчика постоянной величины, а выход является вторым выходом вычислителя, дополнительно введены блок обработки информации и индикатор превышения уровня перегрузки, блок обработки информации состоит из n-первых, n-вторых пороговых устройств, n-ключей, элемента ИЛИ и задатчика постоянных сигналов, причем второй выход вычислителя соединен соответственно с первым входом блока обработки информации, второй вход которого соединен с выходом датчика скорости движения транспортного средства, а выход блока обработки информации соединен с индикатором превышения уровня перегрузки, первый и второй входы блока обработки информации соединены соответственно со вторыми входами n-вторых и первыми входами n-первых пороговых устройств, выходы n-первых пороговых устройств соединены с первыми входами n-ключей, первые и вторые выходы задатчика постоянных сигналов соединены соответственно со вторыми входами n-первых пороговых устройств и вторыми входами n-ключей, выходы которых через первые входы n-вторых пороговых устройств соединены с n-входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока обработки информации.

Новыми признаками, обладающими существенными отличиями по устройству, являются блок обработки информации, индикатор превышения уровня перегрузки и новые связи в устройстве.

На фиг.1 изображена конструктивная схема вибрационного датчика; на фиг.2 - то же, план; на фиг 3 - структурная схема электрической части вибрационного датчика; на фиг.4 - блок обработки информации.

Вибрационный датчик содержит электроконтактный датчик 1, вычислитель 2, индикатор 3 направления перегрузки, индикатор 4 величины перегрузки, электроконтактный датчик 1 состоит из немагнитного конусообразного корпуса 5 с крышкой 6, размещенной в вершине корпуса, инерционного элемента 7, выполненного в виде электропроводного шарика, первого 8 электроконтакта, выполненного в виде усеченного полого конуса, закрепленного на крышке корпуса, второго 9 электроконтакта, выполненного в виде полого конуса, размещенного по боковой поверхности корпуса так, что его основание обращено к нижнему основанию усеченного конуса первого 8 электроконтакта и параллельно ему, изолированных между собой центрального 10 и кольцевого 11 электроконтактов, центральный 10 электроконтакт размещен в вершине конуса второго 9 электроконтакта и изолирован от него, кольцевой 11 электроконтакт размещен по периметру вершины конуса второго 9 электроконтакта и изолирован от него, первый 8 электроконтакт выполнен в виде изолированных друг от друга секторов, выводы которых образуют первую группу выходов датчика 1, вторым выходом которого является вывод кольцевого 11 электроконтакта, центральный 10 и второй 9 электроконтакты соединены с положительным выводом источника 12 питания, первая группа входов и второй вход вычислителя 2 соединены соответственно с первой группой выходов и вторым выходом датчика 1, первая группа выходов вычислителя 2 соединена с группой входов индикатора 3 направления перегрузки, второй выход с входом индикатора 4 перегрузки, вычислитель 2 содержит группу из n-триггеров 13, где n - число секторов первого 8 электроконтакта вибрационного датчика, первый 14, второй 15 и третий 16 элементы И, инвертор 17, генератор 18 импульсов, дифференцирующую цепь 19, счетчик 20 импульсов, умножитель 21, делитель 22, задатчик 23 постоянной величины, блок 24 обработки информации и индикатор 25 превышения уровня перегрузки, блок 24 обработки информации состоит из n- первых 26, n-вторых 27 пороговых устройств, n-ключей 28, элемента ИЛИ 29 и второго 30 задатчика постоянных сигналов, причем информационные входы триггеров 13 соединены с соответствующими входами первой группы входов вычислителя 2, второй вход которого через инвертор 17 соединен с входом дифференцирующей цепи 19 и первым входом второго 15 элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора 18 импульсов, а выход второго 15 элемента И соединен с информационным входом счетчика, входы обнуления триггеров 13 и счетчика 20 импульсов объединены с обеспечением возможности подачи на них сигналов с плюсовой шиной источника 12 питания, прямые выходы триггеров 13 являются соответствующими выходами первой группы выходов вычислителя 2, а инверсные выходы соединены с соответствующими входами группы п-входов первого 14 элемента И, выход которого соединен с третьим входом второго 15 элемента И и вторым входом третьего 16 элемента И, первый вход которого соединен с выходом дифференцирующей цепи 19, а выход третьего элемента 16 И соединен с входом обнуления счетчика 20 импульсов, выход которого соединен с первым и вторым входами умножителя 21, выход которого соединен с первым входом делителя 22, второй вход которого соединен с выходом первого 23 задатчика постоянной величины, а выход является вторым выходом вычислителя 2, который соединен соответственно с первым входом блока 24 обработки информации, второй вход которого соединен с выходом датчика скорости движения транспортного средства, а выход блока обработки 24 информации соединен с индикатором 25 превышения уровня перегрузки, первый и второй входы блока 24 обработки информации соединены соответственно со вторыми входами n-вторых 27 и первыми входами n-первых 26 пороговых устройств, выходы n-первых 26 пороговых устройств соединены с первыми входами n-ключей 28, первые и вторые выходы второго 30 задатчика постоянной величины соединены соответственно со вторыми входами n- первых 26 пороговых устройств и вторыми входами n-ключей 28, выходы которых через первые входы n-вторых 27 пороговых устройств соединены с n-входами элемента ИЛИ 29, выход которого является выходом блока 24 обработки информации.

Количество секторов первого электроконтакта 4 выбирается в зависимости от необходимой точности определения направления перегрузки. Чем больше количество секторов, тем выше точность. Минимальная величина сектора определяется возможностями технологии изготовления с учетом обеспечения надежного контакта шарика.

Вибрационный датчик работает следующим образом.

Вибрационный датчик устанавливается на транспортное средство.

В исходном состоянии сигнал с положительной шины питания подается на входы обнуления счетчика 20 и группы из n-триггеров 13, при этом с инверсных выходов триггера 13 сигналы через первый 14 элемент И поступают на третий вход второго 15 элемента И.

Под воздействием перегрузки инерционный элемент 7 в виде электропроводного шарика перемещается в направлении одного из секторов первого 8 электроконтакта, при этом происходит размыкание центрального 10 и кольцевого электроконтакта 11 (фиг.1 и 2), приводящее к снятию сигнала с входа инвертора 17.

Сигнал с выхода инвертора 17 поступает на вход дифференцирующей цепи 19, на первый вход второго 15 элемента И (фиг.3).

С выхода дифференцирующей цепи 19 сигнал через первый вход третьего 16 элемента И поступает на вход обнуления счетчика 20 импульсов.

С выхода генератора 18 сигнал в виде импульсов поступает через второй вход второго 15 элемента И, на первый вход счетчика 20.

В дальнейшем при движении электропроводного шарика 7 происходит замыкание второго 9 и одного из секторов первого 8 электроконтакта (фиг.2), при этом сигнал поступает на первый вход одного из n-триггеров 13, с прямого выхода которого сигнал поступает на вход индикатора 3 направлений перегрузки, а отсутствие сигнала с инверсного выхода триггера 13 приводит к прекращению подсчета импульсов счетчиком 20 через первый 14 и второй 15 элементы И.

С выхода счетчика 20 импульсов сигнал, пропорциональный времени движения электропроводного шарика t, поступает на первый и второй входы умножителя 21, с выхода которого сигнал, пропорциональный величине t² , поступает на первый вход делителя 22, на второй вход которого с выхода задатчика 23 поступает сигнал, пропорциональный величине (фиг.2).

С выхода делителя 22 сигнал, пропорциональный величине , поступает одновременно на вход индикатора 4 величины перегрузки и на первый вход блока обработки информации.

Блок 24 обработки информации предназначен для определения исправности тормозной системы транспортного средства путем сравнения текущей величины перегрузки с эталонными значениями с учетом начальных условий возникновения перегрузки (фиг.4).

С первой группы выходов второго 30 задатчика сигналы поступают на вторые входы первого 26 порогового устройства, на первые входы которого поступают сигналы, пропорциональные скорости движения транспортного средства. С выходов первых 27 пороговых устройств сигналы, соответствующие скорости движения транспортного средства, поступают на первые входы ключей 28, на вторые входы которых поступают сигналы, пропорциональные эталонным значениям перегрузки, со вторых выходов второго 30 задатчика сигналов.

С выходов n-ключей 28 сигналы поступают на первые входы n-вторых 27 пороговых устройств, на вторые входы которых поступает сигнал, пропорциональный текущей перегрузке n_тек.

В случае превышения уровня текущей перегрузки заданным эталонным значениям сигнал с выходов вторых 27 пороговых устройств через элемент ИЛИ 29 поступает на вход индикатора 25 превышения уровня перегрузки, тем самым обеспечивая автоматическое определение исправности тормозной системы транспортного средства.

Таким образом, обеспечивается автоматическое определение исправности тормозной системы транспортного средства за счет сравнения текущей величины перегрузки с заданным эталонным значением с учетом начальных условий возникновения перегрузки.