ДАТЧИК УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2002 года по МПК G01P3/483 

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к электронным устройствам управления.

Известно устройство для измерения угловой скорости, содержащее цилиндр с двумя электродами, один из которых выполнен в виде концентрических токопроводящих колец, поверхность которых покрыта слоем диэлектрика, частично погруженных в жидкость и электрически соединенных между собой, а другой электрод образован заполняющей сосуд токопроводящей жидкостью (а.с. 626415, МКИ G 01 Р 3/44).

К недостаткам прототипа относятся: использование электропроводной жидкости, а значит и герметичного цилиндра, ограничение применения датчика при изменении температуры окружающей среды в широком интервале.

Задачей предлагаемого изобретения является: ремонтопригодность, миниатюризация, повышение точности преобразования, емкость - угловая скорость, работа устройства в широких интервалах температуры и частоты вращения датчика.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в упрощении конструкции.

Указанный технический результат по первому варианту достигается тем, что в датчике угловых скоростей, содержащем корпус в виде цилиндра из диэлектрического материала с металлизированной поверхностью, конденсатор переменной емкости, дно корпуса и дно крышки цилиндра выполнены в форме конусов, вершины которых направлены друг к другу, в вершине конуса корпуса имеется сферическое углубление, а на вершине конуса крышки сферическая головка, в которой параллельно основанию цилиндра выполнено отверстие, между конусами на оси, установленной в отверстии сферической головки, закреплена роторная пластина из немагнитного электропроводного материала, имеющая форму диска с осевым отверстием, диаметр которого больше диаметра сферической головки, а металлизация выполнена на поверхности конусов, исключая углубление и головку.

По второму варианту изобретения технический результат достигается тем, что в датчике угловых скоростей, содержащем корпус в виде цилиндра из диэлектрического материала с металлизированной поверхностью, конденсатор переменной емкости, дно корпуса и дно крышки цилиндра выполнены в форме конусов, вершины которых направлены друг к другу, вершины конусов выполнены со сферическими углублениями, в крышке выполнено осевое отверстие и крепление для механизма вращения, на валу механизма вращения закреплена сферическая головка, в которой перпендикулярно оси вращения вала выполнено отверстие, и установлена ось, на которой закреплена роторная пластина из немагнитного электропроводного материала, имеющая форму диска с осевым отверстием, диаметр которого больше диаметра сферической головки, причем крышка закреплена на механизме вращения, а сферическая головка с роторной пластиной установлена на валу механизма вращения с возможностью вращения между конусными поверхностями корпуса и крышки цилиндра, а металлизация выполнена на поверхности конусов, исключая углубления.

По сравнению с прототипом предлагаемое техническое решение по первому варианту имеет следующие отличительные признаки:
- дно корпуса и дно крышки цилиндра выполнены в форме конусов, вершины которых направлены друг к другу;
- в вершине конуса корпуса имеется сферическое углубление, а на вершине конуса крышки - сферическая головка, в которой параллельно основанию цилиндра выполнено отверстие;
- между конусами на оси, установленной в отверстии сферической головки, закреплена роторная пластина из немагнитного электропроводного материала, имеющая форму диска с внутренним отверстием, диаметр которого несколько больше диаметра сферической головки;
- металлизация выполнена на поверхности конусов, исключая углубление и головку.

По сравнению с прототипом предлагаемое решение по второму варианту имеет следующие существенные отличия:
- дно корпуса и дно крышки цилиндра выполнены в форме конусов, вершины которых направлены друг к другу;
- вершины обеих конусов выполнены со сферическими углублениями;
- в крышке цилиндра выполнено осевое отверстие и крепление для механизма вращения;
- на валу механизма вращения закреплена сферическая головка, в которой перпендикулярно оси вращения вала выполнено отверстие и установлена ось;
- на оси закреплена роторная пластина из немагнитного электропроводного материала, имеющая форму диска с осевым отверстием, диаметр которого больше диаметра сферической головки;
- крышка цилиндра закреплена на механизме вращения;
- сферическая головка с роторной пластиной установлена на валу механизма вращения с возможностью вращения между конусными поверхностями корпуса и крышки цилиндра;
- металлизация выполнена на поверхности конусов, кроме углублений.

Перечисленные признаки позволяют упростить конструкцию устройства, что в конечном итоге приводит к повышению ресурса, ремонтопригодности и работы датчика в широких пределах температуры и частоты вращения, применение устройства в механизмах с осевым вращением и без него.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что предлагаемое техническое решение обладает "новизной" и "изобретательским уровнем".

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан датчик угловых скоростей "вариант 1"; на фиг.2 - датчик угловых скоростей "вариант 2".

Датчик угловых скоростей по первому варианту содержит корпус 1, представляющий из себя цилиндрическую чашку с дном, выполненным в виде выпуклого конуса (конус 1), в вершине которого выполнено сферическое углубление, поверхность конуса имеет металлизированное покрытие, имеющее электрическую связь с контактом 2; крышку 3, выполненную с выпуклым конусом (конус 2), в вершине которого находится сферическая головка, в которой по центральной оси параллельно основанию крышки выполнено отверстие, поверхность конуса имеет металлизированное покрытие, имеющее электрическую связь с контактом 2; ось 4, установленную в отверстие головки; прокладки 5 из фторопласта, установленные на оси, роторную пластину 6, выполненную в виде диска (диск) из немагнитного материала с осевым отверстием, состоящую из двух частей, соединенных друг с другом и имеющих пазы для установки на оси, а также радиальный выступ по кромке (ребро жесткости).

Датчик угловых скоростей по варианту 2 содержит корпус 1, представляющий из себя цилиндрическую чашку с дном, выполненным в виде выпуклого конуса (конус 1), в вершине которого выполнено сферическое углубление, поверхность конуса имеет металлизированное покрытие, имеющее электрическую связь с контактом 2; крышку 3, выполненную в форме конуса (конус 2), в вершине которого имеются сферическое углубление и осевое отверстие, а также на крышке выполнено крепление механизма вращения 4, поверхность конуса имеет металлизированное покрытие, имеющее электрическую связь с контактом 2; роторную пластину 6 установленную на оси 4, которая установлена на сферической головке 7, выполненной с втулкой для установки на валу 8 механизма вращения.

Датчик угловых скоростей предназначен для формирования сигнала, пропорционального угловой скорости колебания механизма вращения относительно его поперечных осей, и устанавливается так, чтобы ось Х-Х совпадала с продольной осью механизма вращения.

Датчик угловых скоростей по первому варианту работает следующим образом. При вращении механизма только вокруг продольной оси роторная пластина 6 под действием центробежных сил устанавливается в плоскости, перпендикулярной оси вращения механизма. Перемещение роторной пластины 6 не происходит и тем самым нет изменения емкости, образованной: конус 1- диск - конус 2. При наличии колебаний механизма относительно поперечных осей происходит перемещение роторной пластины 6 на оси 4 и тем самым изменение зазоров между конусами и диском, что приводит к изменению емкости пропорционально угловой скорости колебаний механизма вращения. Частота изменения емкости соответствует удвоенной частоте вращения вокруг продольной оси механизма вращения при условии, если металлизация поверхностей конусов полная, либо частоты равны при секторном и взаимно противоположном покрытии конусов,а фаза изменения емкости - направлению вектора абсолютной угловой скорости механизма вращения. В датчике по варианту 2 вращается только роторная пластина 5, при этом процессы изменения емкости аналогичны варианту 1.

Изобретение предназначено для использования в измерительной технике, в электронных устройствах управления. Датчик содержит корпус, представляющий цилиндрическую чашку с дном, выполненным в виде выпуклого конуса, в вершине которого имеется сферическое углубление. Поверхность конуса имеет металлизированное покрытие. Крышка выполнена с выпуклым конусом, в вершине которого находится сферическая головка. По центральной оси головки параллельно основанию крышки выполнено отверстие. Поверхность конуса имеет металлизированное покрытие. Роторная пластина выполнена в виде диска из немагнитного материала с осевым отверстием и состоит из двух частей, соединенных друг с другом и имеющих пазы для установки на оси. В крышке датчика по второму варианту выполнено осевое отверстие, а также крепление для механизма вращения. Крышка закреплена на механизме вращения. Сферическая головка с роторной пластиной установлена на валу механизма. Обеспечивается упрощение конструкции датчика. 2 с.п.ф-лы, 2 ил.

1. Датчик угловых скоростей, содержащий корпус в виде цилиндра из диэлектрического материала с металлизированной поверхностью, конденсатор переменной емкости, отличающийся тем, что дно корпуса и дно крышки цилиндра выполнены в форме конусов, вершины которых направлены друг к другу, в вершине конуса корпуса имеется сферическое углубление, а на вершине конуса крышки сферическая головка, в которой параллельно основанию цилиндра выполнено отверстие, между конусами на оси, установленной в отверстии сферической головки, закреплена роторная пластина из немагнитного электропроводного материала, имеющая форму диска с осевым отверстием, диаметр которого больше диаметра сферической головки, а металлизация выполнена на поверхности конусов, исключая углубление и головку. 2. Датчик угловых скоростей, содержащий корпус в виде цилиндра из диэлектрического материала с металлизированной поверхностью, конденсатор переменной емкости, отличающийся тем, что дно корпуса и дно крышки цилиндра выполнены в форме конусов, вершины которых направлены друг к другу, вершины конусов выполнены со сферическими углублениями, в крышке выполнены осевое отверстие и крепление для механизма вращения, на валу механизма вращения закреплена сферическая головка, в которой перпендикулярно к оси вращения вала выполнено отверстие, и установлена ось, на которой закреплена роторная пластина из немагнитного электропроводного материала, имеющая форму диска с осевым отверстием, диаметр которого больше диаметра сферической головки, причем крышка закреплена на механизме вращения, а сферическая головка с роторной пластиной установлена на валу механизма вращения с возможностью вращения между конусными поверхностями корпуса и крышки цилиндра, а металлизация выполнена на поверхности конусов, исключая углубления.