МАЯТНИКОВЫЙ ДАТЧИК ДЛЯ СИГНАЛИЗАЦИИ Российский патент 1999 года по МПК G08B13/02 B60R25/04 

Изобретение относится к сигнализации и может быть использовано в устройствах охранной сигнализации для объектов, связанных со значительным углом наклона их начальных положений в пределах от 0 до 360^o от горизонта.

Известен маятниковый датчик, содержащий корпус, шарнирно подвешенный к корпусу диэлектрик, шарнирно подвешенный при помощи токопроводящей нити к верхнему концу диэлектрика токопроводящий шарик, токопроводящее кольцо диэлектрика с возможностью контактирования с токопроводящим шариком [1, рис. 12. 1,б].

Недостатками этого устройства являются: невозможность устойчивого формирования сигнала токопроводящим шариком при значительном угле наклона начальных положений объекта в пределах от 0 до 360^o от горизонта, из-за ограниченности поворота шарнирного соединения диэлектрика на 360^o во всех направлениях в пространстве и невозможность формирования сигнала токопроводящим шариком при значительно медленном наклонении объекта, из-за образования зазора между токопроводящим шариком и токопроводящим кольцом, обусловленного их покоем в отвесе токопроводящей нити.

Известен маятниковый датчик, содержащий токопроводящую чашу и токопроводящий шарик металлический стержень, вертикально расположенный нижним концом через отверстие в дне сферической токопроводящей чаши на диэлектрике с лункой на верхнем конце с возможностью одновременного контактирования токопроводящего шарика с внутренней поверхностью токопроводящей чаши и с металлическим стержнем после падения его с лунки металлического стержня на токопроводящую чашу [1, рис. 12. 1,а] .

Недостатками этого устройства также являются невозможность устойчивого формирования сигнала токопроводящим шариком при значительно медленном наклонении и значительном угле наклона начальных положений объекта в пределах от 0 до 360^o от горизонта, из-за задержки токопроводящего шарика в лунке, вызванной его сопротивлением момента качения через край лунки металлического стержня, невозможность установки токопроводящего шарика в лунку при значительном угле наклона объекта, невозможность контактирования токопроводящего шарика с металлическим стержнем при значительном угле падения его на токопроводящую чашу относительно оси наклона объекта, и ручная установка токопроводящего шарика в лунку для последующего формирования сигнала, что снижает функциональную чувствительность, надежность и удобство в эксплуатации устройства.

Наиболее близким заявляемому техническому решению устройством является датчик, содержащий нижний контакт с вогнутой поверхностью на верхнем конце - сферическую токопроводящую чашу, верхний контакт с конической поверхностью на нижнем конце - коническую токопроводящую чашу, токопроводящий шарик, крышка-ручка, прикрепленная к основанию верхнего контакта и первый и второй выводы датчика.

Недостатками этого датчика также являются невозможность формирования сигнала токопроводящим шариком при значительном угле наклона начальных положений объекта в пределах от 0 до 360^o от горизонта, из-за недостаточности глубины вогнутой поверхности нижнего контакта и ограничения движения токопроводящего шарика от 0 до 45^o относительно центра вогнутой поверхности нижнего контакта, что снижает его использование на объектах, связанных с углом наклона их от 0 до 360^o от горизонта и отсутствие автоматического последующего формирования сигнала токопроводящим шариком без участия человека в подготовке датчика к дежурному режиму при повторном значительно медленном наклонении объекта в одну и ту же сторону. В известном датчике формирование последующего сигнала осуществляется токопроводящим шариком каждый раз вручную, вращением крышки-ручки для выбора зазора между токопроводящим шариком и конической поверхностью верхнего контакта, что дает возможность проникновения постороннего лица в объект в случае забывчивости о подготовке датчика к дежурному режиму и снижает его функциональную чувствительность и надежность, а также удобство в его эксплуатации.

Недостатком этого датчика также является неустойчивое формирование сигнала токопроводящим шариком при незначительном толчке на объект, из-за незначительной инерции качения токопроводящего шарика, обусловленной его трением качения по вогнутой поверхности на верхнем конце нижнего контакта, что также снижает его функциональную чувствительность и надежность.

Задача, решаемая изобретением заключается в следующем. Известный датчик, содержащий токопроводящий шарик, два токопроводящих чашеобразных элемента, первый и второй выводы датчика, представляет собой диэлектрический полый шар, снабженный охватывающим его диэлектрическим корпусом и имеющий на наружной поверхности разнополярные токопроводящие проводники, а на внутренней сферической поверхности - токопроводящие чашеобразные элементы в форме шаровой сетки одной полярности, образованной токопроводящими проводниками, выполненными в виде выпуклых ломаных линий с расположенными в центрах ячеек сетки точечными выступами другой полярности, причем разнополярные токопроводящие проводники полярно соединены с выпуклыми ломаными линиями одной полярности и точечными выступами другой полярности через отверстие в стенке диэлектрического полого шара, токопроводящий шарик размещен внутри шаровой сетки с возможностью колебаний и перекатывания по токопроводящим проводникам и одновременного контактирования его с выпуклой ломаной линией одной полярности и точечным выступом другой полярности, первый и второй выводы датчика полярно соединены с разнополярными токопроводящими проводниками на наружной поверхности диэлектрического полого шара.

Благодаря такому техническому решению при значительно медленном наклонении и значительном угле наклона начальных положений объекта в пределах от 0 до 360^o от горизонта токопроводящий шарик совершает колебания и перекатывание по выпуклым ломаным линиям одной полярности и точечным выступам другой полярности, что позволяет автоматически формировать сигнал одновременным контактирования его с выпуклой ломаной линией одной полярности и точечным выступом другой полярности и автоматически прерывать сигнал в момент его перехода из одной ячейки сетки в соседнюю, отрываясь от точечного выступа другой полярности, а также в момент его отрыва от выпуклой ломаной линии одной полярности при перекатывании его по точечному выступу другой полярности в пределах одной ячейки сетки для последующего автоматического устойчивого формирования сигнала им без участия человека в подготовке к дежурному режиму датчика, что дает возможность увеличить функциональную чувствительность и надежность датчика, а также удобство в его эксплуатации при значительно медленном наклонении в одну и ту же сторону объекта и значительном угле наклона его начальных положений в пределах от 0 до 360^o от горизонта.

При неподвижно находящемся положении объекта под различным углом наклона относительно горизонта, токопроводяший шарик находится неподвижно в контакте с выпуклой ломаной линией одной полярности и точечным выступом другой полярности в любой из ячеек сетки. При этом он автоматически подготовлен к дежурному режиму датчика для последующего формирования сигнала путем его отрыва от выпуклой ломаной линии одной полярности или путем его отрыва от точечного выступа другой полярности в зависимости от его положения в ячейке сетки относительно точечного выступа другой полярности, а также от направления наклонения объекта относительно вертикали, благодаря чему при значительно медленном наклонении объекта исключает возможность проникновения в него.

Чувствительность датчика зависит от соотношения размеров токопроводящего шарика и ячеек сетки. Чем меньше размер ячеек сетки, тем выше чувствительность датчика при одном и том же размере токопроводящего шарика.

Датчик имеет возможность увеличить его чувствительность за счет снабжения его расположенным вокруг диэлектрического корпуса наружным корпусом и концентрично расположенными относительно друг друга по оси диэлектрического полого шара токопроводящими упругими витыми элементами разной полярности, у которых одни концы закреплены в диэлектрическом корпусе, а вторые - в диэлектрической части наружного корпуса, при этом диэлектрический корпус установлен с возможностью колебания на упомянутых упругих витых элементах относительно наружного корпуса, а первый и второй выводы датчика полярно соединены с разнополярными токопроводящими проводниками на наружной поверхности диэлектрического полого шара через соответствующие токопроводящие упругие витые элементы разной полярности, благодаря чему при более значительно медленном наклонении объекта и более незначительном угле наклонения его, а также более незначительном толчке на объект токопроводящий шарик с увеличенной инерцией качения быстрее совершает колебания и перекатывание по токопроводящим проводникам вниз по направлению наклонения объекта за счет дополнительного наклонения диэлектрического корпуса относительно вертикали, обусловленного упругими деформациями токопроводящих упругих витых элементов разной полярности из-за тяжести датчика, что значительно повышает его функциональную чувствительность и надежность формирования последующего сигнала токопроводящим шариком.

Датчик также имеет возможность еще более значительно увеличить его функциональную чувствительность путем выполнения токопроводящего шарика полым, в котором расположен с возможностью колебаний на его внутренней сферической поверхности шарик меньшего размера за счет увеличения амплитуды качения полого токопроводящего шарика, обусловленного дополнительной инерции качения шарика меньшего размера на внутренней сферической поверхности полого токопроводящего шарика.

Сопоставительный с прототипом анализ показывает, что заявляемое устройство отличается введением существенных, признаков, какими являются диэлектрический корпус, диэлектрический полый шар, шаровая сетка одной полярности, образованная токопроводящими проводниками, выполненными в виде выпуклых ломаных линий, точечные выступы другой полярности в центрах ячеек шаровой сетки, токопроводящий шарик с возможностью одновременного контактирования с выпуклой ломаной линией одной полярности и точечным выступом другой, наружный корпус, токопроводящие упругие витые элементы разной полярности, токопроводящий полый шарик с расположенным на его внутренней сферической поверхности шариком меньшего размера.

Таким образом заявляемое устройство соответствует критерию новизна.

Сравнение заявляемого устройства с другими техническими решениями показывает, что признаки, отличающиеся заявляемое техническое решение от прототипа, не были выявлены, следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию существенные отличия.

На фиг. 1 изображен общий вид датчика, разрез; на фиг. 2 - то же, в наружном корпусе и на токопроводящих витых элементах; на фиг. 3 - токопроводящий полый шар с расположенным на его внутренней сферической поверхности шариком меньшего размера.

Датчик (фиг .1) содержит диэлектрический корпус 1, диэлектрический полый шар 2, разнополярные токопроводящие проводники 3 и 4, токопроводящие чашеобразные элементы в виде шаровой сетки одной полярности, токопроводящий шарик 5.

Шаровая сетка одной полярности образована токопроводящими проводниками, выполненными в виде выпуклых ломаных линий 6 с расположенными в центрах ячеек сетки 7 точечными выступами 8 другой полярности, и расположена на внутренней сферической поверхности 9 диэлектрического полого шара 2. На наружной поверхности 10 диэлектрического полого шара 2 расположены разнополярные токопроводящие проводники 3 и 4, которые полярно соединены с выпуклыми ломаными линиями 6 одной полярности и точечными выступами 8 другой полярности через отверстия 11 в стенке диэлектрического полого шара 2, размещенные напротив точечных выступов 8 другой полярности. Токопроводящий шарик 5 размещен внутри шаровой сетки одной полярности с возможностью колебаний и перекатывания по выпуклым ломаным линиям 6 одной полярности и точечным выступам 8 другой полярности, и одновременного контактирования его с выпуклой ломаной линией 6 одной полярности и точечным выступом 8 другой полярности. Первый 12 и второй 13 выводы датчика полярно соединены с разнополярными токопроводящими проводниками 3 и 4 на наружной поверхности 10 диэлектрического полого шара 2.

Датчик работает следующим образом. При значительно медленном наклонении и значительном угле наклона начальных положений объекта в пределах от 0 до 360^o от горизонта токопроводящий шарик совершает колебания и перекатывание по выпуклым ломаным линиям 6 одной полярности и точечным выступам 8 другой полярности, при этом он автоматически формирует сигнал одновременным контактированием его выпуклой ломаной линией 6 одной полярности и точечным выступом 8 другой полярности и автоматически прерывает сигнал при его отрыве от точечного выступа 8 другой полярности в момент его перехода из одной ячейки сетки 7 в соседнюю, а также при отрыве его от выпуклой ломаной линии 6 одной полярности при перекатывании его по точечному выступу 8 другой полярности в пределах одной ячейки сетки 7 для формирования последующего сигнала.

При неподвижно находящемся положении объекта под различным углом наклона его начальных положений относительно горизонта токопроводящий шарик 5 находится в одновременном контактировании с выпуклой ломаной линией 6 одной полярности и точечным выступом 8 другой полярности, находясь в любой из ячеек сетки 7. При этом он автоматически подготовлен к дежурному режиму датчика без участия человека для последующего формирования сигнала путем его отрыва от выпуклой ломаной линии 6 одной полярности или путем его отрыва от точечного выступа 8 другой полярности в зависимости от направления наклонения объекта относительно вертикали, исключая возможность проникновения постороннего лица в объект при несанкционированном воздействии на него.

Чувствительность датчика при одном и том же размере токопроводящего шарика 5 увеличивается за счет уменьшения размера ячеек сетки 7.

Чувствительность датчика значительно увеличивается за счет снабжения его расположенными (фиг. 2) вокруг диэлектрического корпуса 1 наружным корпусом 14 и концентрично расположенными относительно друг друга по оси диэлектрического полого шара 2 токопроводящими упругими витыми элементами 15 и 16 разной полярности, у которых одни концы 17 и 18 закреплены в диэлектрическом корпусе 1, а вторые 19 и 20 - в диэлектрической части 21 наружного корпуса 14, причем диэлектрический корпус 1 установлен с возможностью колебания на упомянутых упругих витых элементах 15 и 16 относительно наружного корпуса 14, а первый 12 и второй 13 выводы датчика полярно соединены с разнополярными токопроводящими проводниками 3 и 4 на наружной поверхности 10 диэлектрического полого шара 2 через соответствующие токопроводящие упругие витые элементы 15 и 16 разной полярности. При более значительно медленном наклонении и более незначительном угле наклонения объекта, а также более незначительном толчке на него токопроводящий шарик 5 с увеличенной инерцией качения быстрее совершает колебания и перекатывание по выпуклым ломаным линиям 6 одной полярности и точечным выступам 8 другой полярности вниз по направлению наклонения объекта за счет дополнительного наклонения диэлектрического корпуса 1 относительно вертикали, обусловленного упругими деформациями токопроводящих упругих витых элементов 15 и 16 разной полярности из-за тяжести датчика.

Чувствительность датчика также увеличивается при выполнении токопроводящего шарика полым 22 (фиг. 3), в котором расположен с возможностью колебаний на его внутренней сферической поверхности 23 шарик меньшего размера 24 за счет дополнительной инерции качения шарика меньшего размера 24.

Источники информации
1. Войцеховский Я. Радиоэлектронные игрушки. М.: Сов. радио, 1976. С. 309, рис. 12.1, а и б.

2. Патент РФ N 2028225, опубл. 09.02.95, B 60 R 25/04.

Изобретение относится к сигнализации и может быть использовано в устройствах охранной сигнализации для объектов, связанных со значительным углом наклона их начальных положений в пределах от 0 до 360^o от горизонта. Технический результат - повышение чувствительности, надежности, удобство эксплуатации. Датчик содержит диэлектрический полый шар, размещенный в охватывающем его диэлектрическом корпусе, имеющий на его наружной поверхности разнополярные токопроводящие проводники, соединенные через отверстия в его стенке с расположенными на его внутренней сферической поверхности токопроводящими чашеобразными элементами в виде шаровой сетки одной полярности, образованной токопроводящими проводниками, выполненными в виде выпуклых ломаных линий с расположенными в центрах ячеек сетки точечными выступами другой полярности, и токопроводящий шарик, размещенный внутри шаровой сетки с возможностью колебаний и перекатывания по упомянутым выпуклым ломаным линиям и точечным выступам и одновременного контактирования с ними. Первый и второй выводы датчика соединены с разнополярными токопроводящими проводниками. Датчик снабжен наружным корпусом и увеличивающими его чувствительность токопроводящими упругими витыми элементами разной полярности, на которых установлен диэлектрический корпус с возможностью колебаний относительно наружного корпуса. Токопроводящий шарик может быть выполнен полым, в котором расположен шарик меньшего размера. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Маятниковый датчик для сигнализации, содержащий токопроводящий шарик, два токопроводящих чашеобразных элемента, первый и второй выводы датчика, отличающийся тем, что он представляет собой диэлектрический полый шар, снабженный охватывающим его диэлектрическим корпусом и имеющий на наружной поверхности разнополярные токопроводящие проводники, а на внутренней сферической поверхности - токопроводящие чашеобразные элементы в форме шаровой сетки одной полярности, образованной токопроводящими проводниками, выполненными в виде выпуклых ломаных линий с расположенными в центрах ячеек сетки точечными выступами другой полярности, причем разнополярные токопроводящие проводники полярно соединены с выпуклыми ломаными линиями одной полярности и точечными выступами другой полярности через отверстия в стенке диэлектрического полого шара, токопроводящий шарик размещен внутри шаровой сетки с возможностью колебаний и перекатывания по выпуклым ломаным линиям одной полярности и точечным выступам другой полярности и одновременного контактирования его с выпуклой ломаной линией одной полярности и точечным выступом другой полярности, первый и второй выводы датчика полярно соединены с разнополярными токопроводящими проводниками на наружной поверхности диэлектрического полого шара. 2. Маятниковый датчик по п.1, отличающийся тем, что он снабжен расположенным вокруг диэлектрического корпуса наружным корпусом и концентрично расположенными относительно друг друга по оси диэлектрического полого шара токопроводящими упругими витыми элементами разной полярности, у которых одни концы закреплены в диэлектрическом корпусе, а вторые - в диэлектрической части наружного корпуса, при этом диэлектрический корпус установлен с возможностью колебания на упомянутых упругих витых элементах относительно наружного корпуса, а первый и второй выводы датчика полярно соединены с разнополярными токопроводящими проводниками на наружной поверхности диэлектрического полого шара через соответствующие токопроводящие упругие витые элементы разной полярности. 3. Маятниковый датчик по п.1, отличающийся тем, что токопроводящий шарик выполнен полым, в котором расположен с возможностью колебаний на его внутренней сферической поверхности шарик меньшего размера.