ДАТЧИК ПРЕДЕЛЬНОГО УСКОРЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК G01P15/04 

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к измерениям параметров движения, предназначено для регистрации факта превышения предельно допустимого для изделия уровня ударного ускорения в аварийной ситуации, например, при падании, и может быть использовано в военной технике.

Известен датчик предельного ускорения (заявка Франции N 2172814, кл. G 01 P 15/00, опубл. 73), принцип действия которого основан на изменении электрического сопротивления деформируемой детали из резины с углеродистым заполнителем.

Резиновый чувствительный элемент этого датчика не обеспечивает достаточную стабильность характеристик во времени и по температуре.

Известен датчик пороговых ускорений (авт.св. СССР N 1820335, кл. G 01 P 15/04, 90), содержащий ферромагнитный шарик с контактной системой и магнитную систему, расположенные в корпусе. Превышение порогового уровня ускорения регистрируется по факту замыкания шариком контактной электрической цепи.

Известен также инерционный датчик предельного ускорения (авт.св. N 420935, кл. G 01 P 15/04, 72), содержащий корпус с направляющими, на которых размещена инерционная масса, тарированную пружину, прижимающую инерционную массу к опорной плоскости. В корпусе этого датчика размещены два световода, торцы которых в исходном состоянии поджаты к светоотражающему торцу инерционной массы, по превышении предельного уровня ускорения масса смещается и через образовавшийся зазор замыкается световой поток, что должно регистрироваться электрической схемой.

Известен датчик предельного ускорения, содержащий инерционную массу, консольно закрепленную в корпусе (патент США N 3101069, кл. C 01 P 15/06, 1963). Известный датчик обеспечивает регистрацию превышения заданного предельного ускорения, действующего перпендикулярно консоли, с сохранением сработанного состояния, что может быть установлено визуально - консоль ломается.

Это изобретение выбрано за прототип. Упругость, пластичность и разрушение - три существенно отличающиеся области деформирования, с последовательно возрастающей сложностью внутренних рабочих механизмов. Явления разрушения в этом ряду наименее изучены как теоретически, так и практически. Соответственно этому можно утверждать, что крайне трудно обеспечить стабильность уровня усилия разрушения в конструкции по патенту США. В этом отношении пластическое деформирование предпочтительнее. Согласно экспериментальным данным отожженная медная проволока дает разброс результатов в пределах 10%, что вполне приемлемо.

Таким образом, технический результат, который дает внесение отличительного признака в известную совокупность признаков, заключается в повышении точности измерения ударного ускорения и сохранении датчиком сработанного состояния при регистрации знакопеременных ударных импульсов.

Это достигается тем, что в датчике предельного ускорения содержащем инерционную массу, закрепленную в корпусе, датчика на консоли, введены подпружиненный штифт в упор, а инерционная масса выполнена пластически изгибающейся при превышении заданного уровня предельного ускорения, при этом подпружиненный штифт установлен в инерционной массе с возможностью перемещения вдоль оси консоли до упора, расположенного на корпусе соосно подпружиненному штифту, упор на корпусе датчика электрически изолирован, причем штифт и корпус датчика включены в электрическую регистрирующую цепь.

Сущность изобретения поясняется последующим описанием и чертежом, где обозначены следующие элементы: 1 - корпус, 2 - консоль, 3 - инерционная масса, 4 - штифт, 5 - пружина, 6 - упор, 7 - крышка, 8 - смотровое отверстие,9 - электрическая регистрирующая цепь.

Датчик собран в корпусе 1. В днище корпуса 1 заделана консоль 2, выполняющая функции пластически деформируемого чувствительного элемента. Инерционная масса 3 одним своим торцем крепится на конце консоли 2, а с другого торца в массу 3 вложен штифт 4, поджимаемый пружиной 5 к упору 6 на внутренней стороне крышки 7 корпуса 1. В крышке 7 сделаны смотровые отверстия 8 и просматриваемые сквозь них участки поверхности торца инерционной массы 3 окрашены под цвет внешней поверхности крышки 7, что дает вид А, остальная часть поверхности торца окрашена в иной, контрастный цвет.

Датчик работает следующим образом. При ударном воздействии в любом направлении поперек оси консоли 2 сила инерции со стороны инерционной массы 3 вызывает изгиб консоли 2. Упругий изгиб при малых ускорениях сопровождается пренебрежимо малыми смещениями инерционной массы 3. Материал и размеры консоли 2, масса 3 расчетно экспериментальным путем подбираются такими, что по превышении заданного уровня ударного ускорения в заделке консоли 2 образуется пластический шарнир в результате изгиба и происходит смещение инерционной массы 3.

Для повышения надежности сохранения датчиком сработанного состояния инерционная масса 3 может дополнительно фиксироваться в смещенном состоянии, для чего вводятся пружина 5, штифт 4 и упор 6. При смещении инерционной массы 3 штифт 4 соскакивает с упора 6 и упирается в крышку 7 под действием пружины 5. Теперь инерционная масса 3 не может случайно вернуться в исходное положение под действием ускорения обратной направленности в случае ударного импульса знакопеременной формы.

В смещенном положении против смотровых отверстий 8 оказываются уже те участки поверхности торца инерционной массы 3, которые окрашены в цвет, отличный от цвета внешней поверхности крышки 7 - это дает вид Б на чертеже. Так срабатывание фиксируется визуально.

Как вариант предлагается конструкция датчика, в которой консоль 2, инерционная масса 3, штифт 4, крышка 7 и корпус 1 включены в электрическую регистрирующую цепь 9, разомкнутую в исходном состоянии датчика изолированным упором 6. После смещения инерционной массы 3 в результате действия ускорения больше предельного штифт 4 сходит с упора 6 и упирается в крышку 7, замыкая тем самым электрическую регистрирующую цепь 9. Срабатывание датчика фиксируется по данному факту.

Датчик простой конструкции обеспечивает регистрацию превышения заданного порога ускорения с сохранением сработанного состояния, что может быть установлено визуально, причем датчик в равной мере регистрирует ускорения всех направлений, перпендикулярных его оси. Инерционная масса крепится в корпусе датчика на консоли пластически изгибающейся при превышении заданного уровня предельного ускорения. В инерционной массе установлен с возможностью перемещения вдоль оси консоли подпружиненный штифт упирающийся в расположенный соосно ему упор на корпусе. Упор электрически изолирован, причем штифт и корпус датчика включены в электрическую регистрирующую цепь. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Датчик предельного ускорения, содержащий инерционную массу, консольно закрепленную в корпусе, отличающийся тем, что введены подпружиненный штифт и упор, а инерционная масса выполнена пластически изгибающейся при превышении заданного предельного ускорения, при этом подпружиненный штифт установлен в инерционной массе с возможностью перемещения вдоль оси консоли до упора, расположенного на корпусе соосно подпружиненному штифту. 2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что подпружиненный штифт и корпус включены в электрическую регистрирующую цепь, а упор электрически изолирован.