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

Изобретение относится к технике измерения параметров движения, в частности к устройствам, регистрирующим превышение заданного уровня ускорения при динамических воздействиях в виде ударов и вибраций, возникающих при перемещении тел.

Известен датчик максимального ускорения (см. авт. св. СССР N 934388, опубл. 07.06.82), содержащий корпус, постоянный магнит, размещенный в корпусе, инерционную массу, выполненную в виде пластины из магнитного материала, упругий элемент и регулятор его жесткости, размещенный в канале магнита и соединенный одним концом с инерционной массой, а другим - с корпусом датчика.

Данный датчик обеспечивает регистрацию превышения заданного уровня ускорения, но только в одной плоскости и только в одном направлении действия ускорения, которое совпадает с осью постоянного магнита.

Возможность регистрации превышения заданного уровня ускорения, действующего только в одной плоскости и только в одном направлении, которое совпадает с осью постоянного магнита, снижает эксплуатационные качества датчика.

Известен пороговый элемент датчика максимального ускорения (авт. св. СССР N 909643, опубл. 28.02.82 г.), содержащий подвижные магнитные тела в виде шариков, которые разделены неподвижной немагнитной перегородкой и имеют возможность перемещения по каналу, расположенному в немагнитном основании, закрепленном между полюсами U-образного магнита, имеющего отверстия.

Данный пороговый элемент датчика максимального ускорения обеспечивает достоверность информации о превышении заданного уровня ускорения в двух направлениях, но только в одной плоскости, в частности - горизонтальной, так как при использовании данного порогового элемента датчика в вертикальной плоскости его срабатывание будет происходит при разных значениях ускорений, действующих в противоположных направлениях.

Возможность регистрации превышения заданного уровня ускорения, действующего в двух направлениях, но только в одной плоскости, в которой расположена ось канала немагнитного основания, и срабатывание при разных значениях ускорений в случае использования данного порогового элемента датчика для регистрации превышения ускорения в вертикальной плоскости (разная чувствительность) снижает эксплуатационные качества датчика, снабженного данным пороговым элементом.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эксплуатационных качеств датчика за счет обеспечения возможности регистрации превышения заданного уровня ускорений, действующих в любом направлении вертикальной и горизонтальной плоскостей.

Указанная цель достигается тем, что в конструкцию датчика введены прокладка из немагнитного материала и две пластины из магнитного материала с гнездами, выполненными в виде отверстий, постоянный магнит выполнен кольцевым, с двух противоположных торцевых сторон постоянного магнита размещены пластины из магнитного материала, прокладка из немагнитного материала расположена над постоянным магнитом между его торцем и пластиной, а шарики размещены соосно друг другу и постоянному магниту в гнездах пластин с образованием угла α = 45^° между горизонтальной осевой линией шарика и линией, соединяющей его центр с краем гнезда на наружной поверхности пластины, при этом толщина прокладки из немагнитного материала выбирается из условия равенства сил, действующих на шарики, причем корпус выполнен из прозрачного материала, например оргстекла.

Введение прокладки из немагнитного материала и двух пластин из магнитного материала с гнездами, выполненными в виде отверстий, выполнение постоянного магнита кольцевым, размещение с двух противоположных торцевых сторон постоянного магнита пластин из магнитного материала, расположение прокладка из немагнитного материала над постоянным магнитом между его торцем и пластиной, размещение шариков соосно друг другу и постоянному магниту в гнездах пластин с образованием угла α = 45^° между горизонтальной осевой линией шарика и линией, соединяющей его центр с краем гнезда на наружной поверхности пластины, выбор толщины прокладки из немагнитного материала из условия равенства сил, действующих на шарики, выполнение корпуса из прозрачного материала, например оргстекла, позволяет:
обеспечить регистрацию превышения заданного уровня ускорений, действующих в любом направлении вертикальной и горизонтальной плоскостей (верхний шарик - одна полусфера, нижний шарик - вторая полусфера), путем изменения положения шариков (зафиксированное смещение из гнезд к периферии магнита). При этом в зависимости от направления действующего ускорения перемещаются либо оба шарика (превышение ускорения в горизонтальной плоскости), либо один из шариков (превышение ускорения в вертикальной плоскости);
обеспечить визуальную констатацию зафиксированного изменения положения шариков;
обеспечить настройку датчика на заданный уровень ускорения простыми конструктивными элементами (шарики и прокладка из немагнитного материала).

что повышает эксплуатационные качества датчика.

Предлагаемое устройство представлено на фиг. 1, 2, где на фиг. 1 - общий вид датчика; на фиг. 2 - расчетная схема датчика.

Датчик максимального ускорения содержит корпус 1, кольцевой постоянный магнит 2, инерционную массу в виде двух одинаковых шариков 3 из магнитного материала, прокладку 4 из немагнитного материала, пластины 5 из магнитного материала с гнездами 6, выполненными в виде отверстий и предназначенными для размещения в них шариков 3.

Пластины 5 из магнитного материала размещены с двух противоположных торцевых сторон кольцевого постоянного магнита 2, а прокладка 4 из немагнитного материала расположена над магнитом 2 между его торцем и пластиной 5.

Шарики 3 размещены соосно друг другу и магниту 2 в гнездах 6 пластин 5 с образованием угла α = 45^° между горизонтальной осевой линией шарика 3 и линией, соединяющей его центр с краем гнезда 6 на наружной поверхности пластины 5.

Выбор толщины прокладки 4 из немагнитного материала осуществляется из условия равенства сил, действующих на шарики 3.

Корпус 1 выполнен из прозрачного материала, например оргстекла, но он может быть выполнен и из непрозрачного материала с соответствующими окнами для визуальной констатации перемещения шариков 3.

Датчик работает следующим образом.

Предварительно настроенный (установкой прокладки 4 из немагнитного материала определенной толщины, обеспечив условие равенства сил, действующих на шарики 3) и тарированный датчик устанавливается на испытываемое изделие в вертикальном положении. Шарики 3 (инерционная масса) переместятся из гнезд 6 к периферии кольцевого постоянного магнита 2 при воздействии инерционной силы, удовлетворяющей условию
F_a > F_b = F_r = F_h,
где
F_a = m • a - инерционная сила;
m - инерционная масса;
a - ускорение в зоне крепления датчика при динамических нагрузках;
F_b = F_m + m • q - вертикальное усилие в верхней полусфере;
F_m - сила притяжения инерционной массы магнитом;
q - ускорение свободного падения;
F_r - горизонтальное усилие в верхней и нижней полусферах;
F_b = F_r - за счет наличия угла α, , равного 45^o;
F_h = F_m - m • q - вертикальное усилие в нижней полусфере;
F_h = F_b - за счет наличия прокладки 4.

В зависимости от направления действующего ускорения перемещаются либо оба шарика 3 (превышение ускорения в горизонтальной плоскости), либо один из шариков 3 (превышение ускорения в вертикальной плоскости), причем в зависимости от того, какой именно из шариков 3 (верхний или нижний) переместился, можно судить о направлении действия ускорения (вверх или вниз).

Для приведения датчика в исходное положение перемещают шарик 3 от периферии кольцевого постоянного магнита 2 в гнездо 6, разъединив части корпуса.

Использование: в технике измерения параметров движения, в частности для регистрации превышения заданного уровня ускорения при динамических воздействиях в виде ударов и вибраций, возникающих при перемещении тел. Сущность изобретения: в конструкцию датчика введены прокладки из немагнитного материала и две пластины из магнитного материала с гнездами, выполненными в виде отверстий, постоянный магнит выполнен кольцевым, с двух противоположных торцевых сторон постоянного магнита размещены пластины из магнитного материала, прокладка из немагнитного материала расположена над постоянным магнитом между его торцем и пластиной, а шарики размещены соосно друг другу и постоянному магниту в гнездах пластин с образованием угла α=45^o между горизонтальной осевой линией шарика и линией, соединяющей его центр с краем гнезда на наружной поверхности пластины, при этом толщина прокладки из немагнитного материала выбирается из условия равенства сил, действующих на шарики, причем корпус выполнен из прозрачного материала, например, оргстекла. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Датчик максимального ускорения, содержащий закрепленный в корпусе постоянный магнит и инерционную массу в виде двух одинаковых шариков из магнитного материала, отличающийся тем, что введена прокладка из немагнитного материала и две пластины из магнитного материала с гнездами, выполненными в виде отверстий, постоянный магнит выполнен кольцевым, с двух противоположных сторон постоянного магнита размещены пластины из магнитного материала, прокладка из немагнитного материала расположена над постоянным магнитом между ним и пластиной, а шарики размещены соосно друг другу и постоянному магниту в гнездах пластин с образованием угла α = 45^° между горизонтальной осевой линией шарика и линией, соединяющей его центр с краем гнезда на наружной поверхности пластины, при этом толщина прокладки из немагнитного материала выбирается из условия равенства сил, действующих на шарики. 2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен из прозрачного материала. 3. Датчик по п.2, отличающийся тем, что корпус выполнен из оргстекла.