Способ измерения силы контактного нажатия в герконе Советский патент 1984 года по МПК H01H11/04 

11 Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при производстве и испытании магнитоуправляемых герметических контак тов (герконов), Известен способ измерения силы контактного нажатия (СКН), осуществленный в устройстве, состоящем из тензодатчика, индикатора и источника питания til. Недостатком способа является раз рушение контролируемого объекта. Известен также способ измерения СКН, осуществленный в устройстве, состоящем из микрокона, осциллоскопа и флюксометра С21. Недостатками способа являются из мерение СКН косвенным путем, требующим совокупности большого числа приборов, больших затрат времени, а TaK же высокая погрешность измерения. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является спо соб измерения СКН, согласно которому геркон, содержавши пв крайней мере один неподви кный и один подвижный электроды, помещают в постоянное однородное магнитное поле под дейст,вием которого электроды геркона замыкаются, создают силовое воздействие на геркон в направлении, перпендикулярном к плоскости соприкосновения электродов, для их размыкания путем вращения геркона вокруг оси, параллельной его продольной оси, с нарастающей угловой скоростью, изме ряют угловую скорость в момент размы кания электродов и по ее значению оп ределяют СКН С.З. Недостатком известного способа является ограниченность его применения . Измерение СКН с высокой точностью возможно лишь в герконах с конструктивно одинаковыми подвижными симметричнь ми электродами равной массы, а использование известного способа для герконов с несимметричными конструктивно неодинаковыми электродами нера ной массы, с одним неподвижным электродом, а также- пepeключaюшJ x трехэлектродных герконов приводит к высо кой погрешности измерения СКН. Цель изобретения - увеличение точ ности и упрощение процесса измерения Поставленная цель достигается тем, что при способе измерения СКН в герконе, содержащем по крайней ме 18 ре один неподвижный и один подвижный электроды, путем помещения геркона в постоянное однородное магнитное поле, под действием которого электроды геркона замыкаются, и создания силового воздействия на геркон .в направлении, перпендикулярном к штоскости соприкосновения электродов, для их размыкания, силовое воздействие в направлении, перпендикулярном к плоскости соприкосновения электродов, осуществляют с помощью одиночных механических ударов плавно возрастающей силы, в момент размыкания электродов определяют силу инерции подвижного электрода и по ее значению судят о силе контактного нажатия. На фиг. 1 приведена схема реализации способа измерения СКН; на фиг. 2 - результаты экспериментальнего исследования зависимости СКН электродов герконов типа КЭМ-3 от величины магнитного поля Hj, удерживающего их в замкнутом состоянии; на фиг. 3 - схема работы электродов неравной массы. Схема реализации способа измерения СКН содержит регулятор 1 величины магнитного поля, источник 2 магнитного Поля, испытуемый геркон 3, держатель 4 геркона, устройство 5 контроля установки геркона, регулятор 6 величины силы удара, ударное устройство 7, индикатор 8 размыкания геркона, датчик 9 величины ускорения и измеритель 10 величины ускорения. I Способ осуществляется .следующим образом. С помощью регулятора 1 устанавливается заданная величина однородного постоянного магнитного поля, формируемого источником 2, под действием которого замыкаются электроды испытуемого геркона 3, помещенного в держатель 4, при этом между подвижным электродом 1 (фиг. 3) и неподвижным электродом 2 возникает сила контактного нажатия. Держатель обеспечивает перпендикулярность плоскости соприкосновения электродов, что дополнительно контролируется оптическим устройством 5. Затем в область контактирования электродов и перпендикулярно к плоскости их соприкосновения наносится механический уда;р, формируемьй устройством 7, при этом регулятор 6 обеспечивает плавное увеличение силы удара. Действие сил на подвижный электрод 1 (фиг. 3) выражается уравнением. где - сила инерции подвижного электрода, возникающая под действием удара; Еу - сила упругости подвижного электрода; FH, - сила воздействия магнитного FU - СИла контактного нажатия. Увеличивая силу удара, увеличива|ем силу инерции FO и добиваемся равенства Fy FH . Тогда К, - FM 0. Условие (1) указывает на то, что сила упругости уравновешивает магнит ную силу, что имеет место при разомк нутом состоянии электродов,, .котооое фиксируете я электронным индикатором 8 Сила инерции определяется Тсак F(ft - la. где m - та часть подвижного электро да (в баллоне геркона), кот . рая эффективно участвует в движении и обеспечивает ине цию электрода. Известно, что где m - полная масса подвижного эле трода, заключенного внутри баллона геркона. Зная значения шд на можно найти величину Fy, равную СКН в момент ра мыкания электродов геркона. Величина ускорения, соответствую щего сипе удара в момент размыкания электродов, воспринимается датчиком помещённым в держатель 4, и измеряе ся устройством 10, градуированным н посредственно в граммах СКН. Разброс соответствующих сил знач ний СКН (фиг. 2) составляет 3,7 г. 184 оценка порядка-полученнЬк значений СКН не представляется возможной. Оценим погрешность предложенного способа измерения СКН, определяемую в основном точностью нахождения величин т и а в уравнении (2) и чувствительностью датчика 9, измеряющего ускорение при ударе. Коэффициент т вычисляется как 1/4 полной массы m подвижного электрода, заключенного внутри баллона геркона. Поскольку однородность материала и геометрические размеры электродов герконов нормируются техническими условиями на изделия, разброс рассматриваемой величины т. невелик. пытное взвешивание партии 100 подижных электродов герконов типа КЭМ-3 на аналитических весах АДВ-200 измеряющих массу до 1 Ю г с погрешностью 10%, показывает, что среднее значение т,8,571-10 г, предельное абсолютное отклонение от среднего значения лт„д 0,223-10 г, т.е. 2,5%, среднее квадратичное отклонение ,11. , т.е. 1,3%. Ускорение а может быть измерено пьезоакселерометрами, например типа ABC 034-05, ABC 017-01, основная погрешность которых не более 1,0%. В сочетании с электронными блоками усиления, согласно паспортным данным, они обеспечивают чувствительность „„,. мВ-с 0,005 , т.е. позволяют различать ускорения на порядок меньше ускорения свободного падения тела. В качестве измерителя могут быть использованы промышленные вольтметры импульсного тока, например типа В4-12. Таким образом, предлагаемый способ измерения СКН позволяет обеспечить погрешность измерения порядка долей процента, в то время как для известного погрешность измерения СКН для симметричных герконов составляет 14%, а для несимметричных герконов еще больше. Кроме того, из-за уменьшения числа операций при измерении СКН упрощает-: ся процесс измерения и уменьшается время, необходимое для измерения РГ

SOO ГЮО ГЗОО 1500 .гш .

1700 1900

Фиг.2 .,,,ео .А

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ КОН ТАКТНОГО НАЖАТИЯ В ГЕРКОИЕ, содерж щем по крайней мере один неподвижный и один подвижный электроды, путем помещения геркона в постоянное однородное магнитное поле, под действием которого электроды геркона замыкаютсй, и создания силового воздействия на геркон в направлении, перпендикулярном к плоскости соприкосновения электродов, для их размыкания, отлич-ающийся тем, что, с целью увеличения точности и упрощения процесса измерения, силовое воздействие в направлении, перпендикулярном к плоскости соприкосновения электродов, осуществляют с помощью одиночных механических ударов плавно возрастающей силы, в момент размыкания электродов определяют силу инерции подвижного электрода и по ее значению судят о силе контактного нажатия.