ЕМКОСТНОЙ СИГНАЛИЗАТОР Российский патент 1998 года по МПК F42C11/00 F42C13/08 

Изобретение относится к устройствам снарядов, реагирующих на сближение и контакт с внешними телами, в частности, к взрывателям, устройствам отстрела тормозных систем при приводнении (приземлении) воздушных (космических) снарядов, и может быть использовано в системах охранной сигнализации.

Известен взрыватель снаряда (см. пат. Великобритании N 1288756, F 42 C 11/00, 1968), содержащий два изолированных электрода, образующие с внешними телами входную емкость, генератор переменного тока, подключенный между названными двумя электродами последовательно с нагрузкой, и средства, чувствительные к изменению в нагрузке тока, которое вызывается изменением входной емкости при сближении снаряда с телом.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что известное устройство требует отключения исполнительного устройства на время выхода в рабочий режим и чувствительно к кратковременным помехам.

Наиболее близким устройством того же назначения к предлагаемому изобретению по совокупности признаков является известный емкостной взрыватель снаряда, содержащий два изолированных электрода, образующих с внешними телами входную емкость, схему, чувствительную к изменению этой емкости, пороговый элемент, исполнительное устройство, контур обратной связи с заданной постоянной времени, схему защиты от срабатывания при включении питания до выхода на рабочий режим (см. пат. ФРГ N 2845236, F 42 C 13/08, 1978), принятый за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что известное устройство является относительно сложным, чувствительно к кратковременным помехам, имеет контур обратной связи, размыкающийся при достижении устройством рабочего режима, что снижает устойчивость устройства.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Изобретение направлено на достижении цели более простыми средствами, повышение устойчивости устройства.

При осуществлении изобретения может быть получен технический результат, заключающийся в упрощении и удешевлении конструкции, обеспечении устойчивости устройства во все время применения к медленным входным воздействиям и изменениям параметров элементов схемы, кратковременным помехам, уменьшению входной емкости.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в емкостном сигнализаторе, содержащем два изолированных электрода, образующих с внешними телами входную емкость, схему, чувствительную к изменению входной емкости, пороговый элемент и исполнительное устройство, контур обратной связи с заданной постоянной времени, схему защиты от срабатывания при включении питания до выхода на рабочий режим, входная емкость шунтирована ключом импульсного генератора, подключена через резистор к выходу усилителя напряжения обратной связи и к одному из входов компаратора напряжения, выход которого подключен к двухвходовому интегрирующему звену RRC, соединенному вторым входом с источником питания, а выходом к соединенным последовательно пороговому элементу и исполнительному устройству и к входу усилителя напряжения обратной связи через инерционное звено RC, емкость которого одним из выводов соединена с источником питания.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается схемами преобразования изменений входной емкости в исполнительный сигнал и защиты от срабатывания при включении питания до выхода на рабочий режим, построенными на новых функциональных элементах: импульсном генераторе, компараторе напряжения, усилителе напряжения, интегрирующем, инерционном пассивных RC звеньях. Используемые элементы широко известны, однако, при их введении в указанной связи с остальными элементами схемы в предлагаемое устройство они проявляют новые свойства, что позволило получить указанный технический результат.

На чертеже представлена блок-схема емкостного сигнализатора.

Емкостной сигнализатор содержит два изолированных электрода 1 (см. чертеж), образующих с внешними телами входную емкость, шунтированную ключом импульсного генератора 2, подключенную через резистор 3 к выходу усилителя 4 напряжения обратной связи и к входу компаратора 5 напряжения. Выход компаратора 5 подключен к одному из резисторов двухвходового интегрирующего звена 6 RRC, вторым резистором подключенного к источнику питания 7. Конденсатор звена 6 соединен с входом порогового элемента 8 и к входу усилителя 4 через инерционное звено 9 RC, конденсатор которого одним выводом соединен с источником 7 питания. Выход порогового элемента 8 подключен к исполнительному устройству 10. На вторые входы усилителя 4, компаратора 5, порогового элемента 8 поданы опорные напряжения U_оп1, U_оп2 и U_оп3 соответственно.

Сигнализатор работает следующим образом.

В течение одной части периода генератора 2 входная емкость заряжается через резистор 3, в течение другой разряжается через замкнутый ключ генератора. Компаратор 5 сравнивает напряжение на входной емкости с опорным U_оп2 и при его превышении разряжает через свой выход конденсатор звена 6. Длительность разряжающих импульсов зависит от входной емкости и напряжения на выходе усилителя 4 обратной связи. Напряжение на конденсаторе звена 6 зависит от длительности разряжающих импульсов и в исходном состоянии автоматически устанавливается на уровне, заданном опорным напряжением U_оп1. При включении сигнализатора на вход усилителя 4 через конденсатор звена 9 поступает все питающее напряжение и усилитель имеет максимальное выходное напряжение, что обеспечивает обнуление конденсатора звена 6 и надежное запирание сигнализатора. Далее конденсатор звена 9 заряжается до тех пор, пока напряжение на входе усилителя 4 не выровняется с опорным U_оп1. При этом усилитель 4 выходит на линейный режим, напряжение на его выходе уменьшается, что приводит к уменьшению длительности импульсов компаратора 5, к росту напряжения на конденсаторе звена 6 до U_оп1 и установке рабочего режима. При сближении или касании электродов 1 с телом, с земной (водной) поверхностью увеличивается входная емкость и постоянная времени заряда входной цепи, что вызывает уменьшение и пропадание импульсов компаратора 5, так как напряжение на входе не успевает достичь опорного напряжения U_оп2 за отведенный для заряда интервал времени. Напряжение на конденсаторе звена 6 растет до напряжения источника питания и при достижении опорного напряжения U_оп3 срабатывают пороговый элемент 8 и исполнительное устройство 10. С помощью цепи обратной связи, содержащей усилитель 4, инерционное звено 9, автоматически устанавливается при включении и поддерживается рабочая точка (напряжение на конденсаторе звена 6, равное U_оп1 вне зависимости от разброса и медленных изменений параметров элементов схемы и внешних воздействий. Обратная связь стремится удержать рабочую точку и в момент нормального входного воздействия, но, из-за введения инерционного звена с достаточно большой постоянной времени, напряжение с выхода усилителя 4 запаздывает компенсировать рост входной емкости и сигнализатор успевает сработать. Поскольку для срабатывания требуется время для заряда емкости звена 6 от напряжения рабочей точки до опорного напряжения U_оп3, устройство защищено от кратковременных помех, чья длительность меньше указанного времени заряда емкости звена 6. Устройство не срабатывает от уменьшения входной емкости, которое вызывает временное увеличение длительности импульсов компаратора 5 и уменьшение напряжения на емкости звена 6, отрабатываемые обратной связью.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании предлагаемого устройства следующей совокупности условий: - средство, воплощающее предлагаемое устройство при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно, при производстве снарядов, реагирующих на сближение и контакт с внешними телами, в частности, взрывателях, устройствах отстрела тормозных систем при приводнении (приземлении) воздушных (космических) снарядов, и может быть использовано в системах охранной сигнализации; - для предлагаемого устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов; - средство, воплощающее изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Изобретение относится к устройствам снарядов, реагирующих на сближение и контакт с внешними телами, в частности, к взрывателям, устройствам отстрела тормозных систем, а также в системах охранной сигнализации и направлено на упрощение и удешевление конструкции, повышение устойчивости. Емкостной сигнализатор содержит два изолированных электрода, образующих входную емкость, которая шунтирована ключом импульсного генератора, подключена через резистор к выходу усилителя напряжения обратной связи и к компаратору напряжения, выход которого подключен к двухвходовому интегрирующему звену, соединенному вторым входом с источником питания, а выходом к соединенным последовательно пороговому элементу и исполнительному устройству и к входу усилителя обратной связи через инерционное звено, емкость которого одним из выводов соединена с источником питания. При сближении электродов с телом, увеличивается входная емкость, что вызывает пропадание импульсов компаратора. Напряжение на интегрирующем звене растет и вызывает срабатывание порогового элемента и исполнительного устройства. С помощью цепи обратной связи, устанавливается при включении и поддерживается рабочее напряжение на конденсаторе двухвходового интегрирующего звена. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Емкостной сигнализатор, содержащий два изолированных электрода, образующих с внешними телами входную емкость, схему, чувствительную к изменению входной емкости, пороговый элемент, исполнительное устройство, контур обратной связи с заданной постоянной времени, схему защиты от срабатывания при включении питания до выхода на рабочий режим, отличающийся тем, что входная емкость шунтирована ключом импульсного генератора, подключена через резистор к выходу усилителя напряжения обратной связи и к одному из входов компаратора напряжения, выход которого подключен к двухвходовому интегрирующему звену, соединенному вторым входом с источником питания, а выходом - к соединенным последовательно пороговому элементу и исполнительному устройству и к входу усилителя напряжения обратной связи через инерционное звено. 2. Емкостной сигнализатор по п.1, отличающийся тем, что емкость инерционного звена одним из выводов соединена с источником питания.