Аэродатчик Советский патент 1992 года по МПК G01P13/00 

Изобретение относится к области конструирования радиоэлектронной аппаратуры и может быть использовано для контроля потока воздуха в системах воздушного охлаждения аппаратуры.

Известен аэродатчик 1, содержащий зонды из теплопроводного материала с установленными на них нагревателями, зонды связаны с термочувствительным элементом, выполненным в виде размещенных в корпусе биметаллических пластин с контактами.

Известен аэродатчик 2, выбранный авторами за прототип, содержащий корпус, флажок, постоянный магнит, жестко закрепленный на оси поворотный фланец, магни- тоуправляемый контакт. Внутри корпуса против полюсов магнита установлены две стойки незамкнутого магнитопровода.

Аэродатчик обладает следующими недостатками:

1. При скоростях воздушного потока близких к пороговому значению за счет автоколебаний, возникающих в системе флажок - ось - фланец, происходит самопроизвольное замыкание - размыкание контактной группы.

2. При малых вариациях скорости воздушного потока вокруг порогового значения происходят частые замыкания-размыкания контактной группы, что не позволяет получить устойчивую осредненную характеристику скорости воздушного потока.

Целью изобретения является повышение чувствительности и надежности работы аэродатчика путем исключения случайных замыканий контактной группы вблизи порога срабатывания.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в аэродатчике, содержащем корпус с подшипником, в котором установлена ось, на одном конце которой закреплен флажок, а другой связан с постоянным магнитом, упор-ограничитель, контактную группу и Механизм возврата оси в исходное положение, дополнительно содержит второй постоянный магнит, контактная группа выполнена в виде двух пластин, установленных во взаимоперпендикулярных плоскостях, причем первая из пластин закреплена на корпусе в плоскости, перпендикулярной плоскости вращения флажка, а вторая - на его оси, при этом на свободном конце ее закреплен первый постоянный

VI ON Vj

ь.

44

магнит, второй постоянный магнит закреплен на первой пластине, причем магниты обращены друг к другу одноименными полюсами и находятся на одинаковом расстоянии от оси вращения флажка, а механизм возврата выполнен в виде спиральной пружины.

На фиг. 1 изображен предлагаемый аэродатчик; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - 5 - графики, поясняющие работу аэродатчика. . - ,

Устройство содержит корпус 1 с подшипником 2 и установленной в нем осью 3 с флажком 4, механизм возврата 5, пластину 6, закрепленную одним концом на оси 3, при этом на свободном конце ее закреплен постоянный магнит 9, обращенный одним из своих полюсов к одноименному полюсу второго магнита 10 установленного на пластине закрепленной на корпусе 1.

Аэродатчик работает следующим образом.

На ось аэродатчика 3 действует следующая система моментов. Момент Мвз от взаимодействия магнитов 9, 10, момент Мупр - от действия возвратной пружины 5, момент Мс - от действия воздушного потока нафла- жок аэродатчика 4.

При отсутствии действия момента Мс (скорость воздушного потока равна нулю) угол поворота оси аэродатчика 3 а «max. Другое крайнее положение оси аэродатчика 3 « «min соответствует максимальной скорости воздушного потока действующей на флажок 4. При углах «min а «max между моментами выполняется равенство:

Мвз + Мупр Мс

(1)

т.е. угол поворота оси аэродатчика 3 всегда таков, что должно быть выполнено равенство (1). Все указанные моменты являются функциями от угла поворота а оси аэродатчика 3.

На фиг. 3 представлено два положения подвижного магнита 9, при a- «ср, где Оср - угол срабатывания (угол при котором происходит замыкание контактной пружины) и при произвольном значении угла а. Момент Мвз определяется следующим соотношени- ем:

e -sln/J-slng-S)

Мвз , . (2)

(s2 + 4r2sin2#)3/2

где е- некоторая постоянная зависящая от величины заряда магнитов от абсолютной диэлектрической проницаемости среды,

г - радиус окружности определяющей траекторию движения подвижного момента 9,

ft - угол связанный с углами а, ОСР соотношением

ft а - «ср

(3)

0

5 0

5

0 5

0

5 0

5

Проанализируем соотношение (2). Величина S - мала по сравнению с г. Однако, нельзя положить 5 0 при малых значениях угла ft, т.к. при этом lim Мвз °°. При SЈ О строго говоря, если Mm Мвз 0 положение подвижного магнита 9 соответствующее/ 0() яеляется неустойчивым по Ляпунову, т.е. малые отклонения угла/ от нулевого значения приводят к конечному приращению момента Мвз. В реальной конструкции следует вместо неустойчивой точки (ft 0) говорить об некоторой области неустойчивости - Д ft ft0. За угол fto пределяющий границы области неустойчивости, можно принять величину: sin ft0

n

яг. Действительно, можно считать, что MB3-v -г-а npw ft-fto величина Мвз

является конечной величиной. При ft fto угол fto является малым, так например, если S 0,5 мм, г 20 мм, тогда ft0 0,012 рад (/ 0,8°). Изменение величины S изменяет границы области неустойчивости и величины Мвз на границе области неустойчивости.

Качественная графическая зависимость Мвз от угла a(a ft + ОСР) представлена на фиг. 4. Момент Мупр - определяется упругостью возвратной пружины 5:

Мупр С( «max - О) + М0,

где М0 - величина момента начального под- жатия пружины,

С - жесткость пружины.

В аэродатчике рассмотренные моменты действуют параллельно. На основании этого можно получить суммарный момент М Мвз + Мупр, Суммарная характеристика представлена на фиг. 5. Работа аэродатчика происходит следующим образом. При отсутствии воздушного потока суммарный момент М определяется по точке 1. При появлении воздушного потока происходит изменение величины закону 1-2 фиг. 5. При этом выполнено соотношение (1), но закон изменения такой же как и для М(по части кривой 1-2).

При воздействии воздушного потока Мс М+ малые вариации угла « (за счет автоколебаний в системе, вариаций скорости воздушного потока и прочих случайных

факторов) не вызывает замыканий-размыканий контактной группы 7, т.к. при этом угол а не проходит через угол Оср угол срабатывания контактной группы 7. Если величина воздушного потока такова, что Мс М , то за счет области неустойчивости в диапазоне Оср-/3о«2 аср+/ иза счет выполнения в любой момент соотношения (1) происходит скачок угла а до значения а- соответствующего точке 3 фиг. 5. При этом произойдет замыкание или размыкание контактной группы 7, т.к. ось аэродатчика 3 пройдет величину угла срабатывания аэродатчика «ср. При воздействии воздушного потока McsM+ малые вариации угла а около величины а (за счет автоколебаний в системе вариаций скорости воздушнбго потока и прочих случайных факторов) не вызывают замыкание-размыкание контактной группы, т.к. при этом угол а не проходит через угол Оср.

Аналогично происходит работа аэродатчика при уменьшении скорости воздушного потока соответствующие точкам 4-3-5-6-1 по фиг. 5.

Повышение чувствительности и надежности работы аэродатчика достигается путем исключения случайных замыканий

0

5

0

5

контактной группы вблизи порога срабатывания.

Формула изобретения Аэродатчик, содержащий корпус с подшипником, в котором установлена ось. на одном конце которой закреплен флажок, а другой связан с постоянным магнитом, упор-ограничитель, контакгную группу и механизм возврата оси в исходное положение, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и надежности работы аэродатчика путем исключения случайных замыканий контактной группы вблизи порога срабатывания, он дополнительно содержит второй постоянный магнит, контактная группа выполнена в виде двух пластин, установленных во взаимно перпендикулярных плоскостях, причем первая из пластин закреплена на корпусе в плоскости, перпендикулярной плоскости вращения флажка, а вторая - на его оси, при этом на свободном конце ее закреплен первый постоянный магнит, второй постоянный магнит закреплен на первой пластине, причем магниты обращены друг к другу одноименными полюсами и находятся на одинаковом расстоянии от оси вращения флажка, а механизм возврата выполнен в виде спиральной пружины.

4

Фиг.

Использование: в радиоэлектронной аппаратуре, для контроля потока воздуха в системах воздушного охлаждения аппаратуры. Сущность изобретения: устройство содержит корпус с подшипником, установленные на нем ось с флажком, механизм возврата, два постоянных магнита, контактную группу из двух пластин. 5 ил.

Подвижный.

магнит при.

значении

угла а

Неподдижныи. магнит

Wfy&NfmaJ

ofmm

Фиг.2

Ось аэродатчики

Окружность, по но/порой происходит

движение подвижного

. Подвижный магнита, магнит при

Фиг.З

of

flfcpC(mQX

Мвз/а с(гп т

Фиг. %

otmCrr

a

2

&c( +Ло

cp

Фиг. 5

a+

01 max