Датчик для включения охранной сигнализации автомобиля Советский патент 1993 года по МПК G08B13/00 

Изобретение относится к сигнализации, а именно к устройствам для подачи сигналов тревоги, реагирующим на ускорение, и может быть использовано в автомобильном, сторожевом или коммунальном сервисе при организации охраны объектов.

Целью изобретения - повышение чувствительности датчика.

Это достигается тем, что датчик для включения охранной сигнализации автомобиля, содержащий немагнитный корпус установленный в нем полый держатель с закрепленным1 на нем элементом регулирования положения, подвес, груз, эакрепленный на одном конце подвеса, другой конец которого пропущен через полый держатель, и пружину, размещенную концен- трично подвесу, введены две группы однослойных катушек, каждая из которых выполнена с зазором между внутренними поверхностями, совпадающими с направлением намотки, в каждой группе катушки ус-- тановлены с постоянным шагом, катушки первой группы размещены внутри катушек второй группы, перпендикулярно им с возможностью образования решетки и соединены между собой последовательно, груз выполнен магнитным, концы пружины заоо

со

00

00

ю w

СА

креплены на подвесе с возможностью растяжения последнего внутри пружины, другой конец подвеса жестко связан с полым держателем, элемент регулирования положения жестко соединен с корпусом, а поверхность образованной обмотками решетки выполнена по сферической образующей, центр которой совмещен с продольной осью подвеса; при условии, что зазоры между внутренними поверхностями катушек первой группы равны 0,35.,.0,50 диаметра груза; шаг установки катушек в каждой группе равен 0,35...0,50 диаметра груза; ширина слоя каждой из катушек равна диаметру груза.

Совокупность катушек, выполненных и включенных по указанному принципу, позволяет получить колебательный контур, характеризующийся кривизной поверхности, зазорами между внутренними поверхностями катушек, их шириной намотки и шагом установки в группах. Взаимодействие колебательного контура с магнитным грузом, закрепленным на пружинистом подвесе, исключает влияние переходных сопротивлений на поверхностях контактных элементов, в узлах соединения груза с подвесом и последнего с элементом регулирования положения груза, обеспечения регистрацию колебаний не путем механического замыкания контактов, а путем наведения ЭДС индукции, возникающей в контуре исключительно при перемещении постоянного магнита под действием сил ускорения независимо от угла наклона автомобиля, точки и угла приложения внешнего раздражителя к охраняемому объекту и удаления подвеса от его центра тяжести.

Контур включает две группы однослойных катушек, каждая из которых выполнена с зазором между внутренними поверхностями, установленных в каждой группе с постоянным шагом в упомянутых зазорах таким образом, что катушки первой группы размещены в катушках второй группы, перпендикулярно им с возможностью образования решетки.

Выполнение катушек однослойными способствует достижению технического результата наведением ЭДС в каждом витке катушки при отклонении груза на величину, равную диаметру, провода катушек в продольно-поперечном направлении колебаний закрепленного на подвесе груза. Именно взаимная перпендикулярность катушек исключает зависимость регистрации ускорений от точки приложения внешнего раздражителя или. взаимоисключающей суммы векторов разносторонней направленности, обеспечивая наведение ЭДС с

любой из взаимоперпендикулярных плоскостей или вдоль результирующей любого другого направления. Использование зазоров обусловлено не только необходимостью наведения тока в катушках и получения их взаимоперпендикулярной ориентации, но и обеспечением восприятия вертикальных колебаний пружинного маятника, и наведения ЭДС индукции в катушках за счет перемещений магнита относительно их витков в вертикальной плоскости. В частности, повышение чувствительности достигается при условии, что зазоры между внутренними поверхностями катушек составляют 0,35-0,50

5 диаметра груза. Ширина зазоров менее 0,35 диаметра груза нецелесообразна. Это объясняется снижением влияния магнитных силовых линий постоянного магнита на витки катушек. Ширина зазоров более 0,50 диа0 метра груза также нецелесообразна. Это обусловлено укорочением длины подвеса, а следовательно, снижением чувствительности физического маятника к восприятию внешних раздражителей, с другой точки

5 зрения это затрудняет регистрацию вертикальных колебаний.

Катушки в группах установлены с заданным шагом и возможностью получения решетки, включающей группы катушек

0 продольной и поперечной направленности. Шаговое разделение катушек позволяет навести ЭДС индукции по меньшей мере в двух катушках одной группы и в соответствии с этим формировать суммарную ампли5 туду выходного напряжения контура и большее количество сигнальных импульсов, что особенно важно при регистрации слабых ускорений. Последовательная электрическая связь катушек в группах, как и групп

0 катушек между собой, вместе с соблюдением односторонней направленности витков при формировании Контура исключают взаимное влияние катушек в магнитном зазоре и вычитание наведенной ЭДС, что способст5 вует регистрации слабых ускорений.

Выполнение поверхности решетки, образованной обмотками катушек, по сферической образующей, центр которой совмещен с продольной осью подвеса,

0 обеспечивает восприятие колебаний груза при изменении угла наклона шасси автомобиля, с другой стороны - регистрацию вертикальных колебаний. Использование сферической вогнутости на поверхности

5 контура (решетки) нацелено на сохранение постоянства высоты магнитного зазора между основанием груза и поверхностью контура при его продольно-поперечных колебаниях. Достижение технического результата обусловлено тем, что шаг установки

упомянутых катушек равен 0,35.,.0.50 диа- Цетра груза. Уетаноока шага меньше 0,35 Диаметра груза нецелесообразна. Это обь- яЬняется снижением длительности импульсов наводимой в контуре ЭДС. Размещение катушек с шагом между собой, превышающем 0,50 диаметра груза также нецелесообразно. Это обусловлено снижением амплитуды наводимой в контуре ЭДС и ослаблением влияния магнитных силовых ли- йий на витки катушек. Ширина слоя каждой из катушек равна диаметру груза. Это по- 3 воляет исключить магнитные потери и обеспечить возможность перекрытия соседних катушек при наведении ЭДС индукции.

Жесткие связи подвеса с полым держа- тЈлем и элемента регулирования положения С: корпусом расширяют пределы регулиро- в,ания положения груза, в частности обеспечивают изменение высоты магнитного зазора между его основанием и поверхностью контура и оптимизируют чувствительность датчика к вертикальным колебаниям. Крепление концов пружины на подвесе с возможностью растяжения последнего внутри пружины, расширяет функциональнее возможности маятника, обеспечивая регистрацию как вертикальных, так и гори- зЬнтальных колебаний груза, а также воз- м ожность преобразования одних колебаний в другие, что информирует о более РЫСОКОЙ чувствительности предлагае- Mioro датчика. Выполнение груза из магнитного материала позволяет маятнику проявить сверхсуммарные свойства, в частности, направленные на наведение в контуре ЭДС индукции. Динамическая связь магнитного груза с предлагаемым контуром позволяет повысить чувствительность датчика к слабым ускорениям путем реализации явления индукции с помощью силовых линий постоянного магнита, перемещаемого относительно витков включенных последовательно катушек, исключая зависимость, амплитуды качания маятника от расстояния к центру тяжести автомобиля, точки и угла приложения, внешнего раздражителя и влияние переходных сопротивлений на чувствительность датчика, Предлагаемое техническое решение позволяет преобразовать вертикальные колебания груза в продольно-поперечные,увеличивая длительность возмущения маятника, а вместе с ним вероятность восприятия его слабых колебаний.

На фиг.1 представлен датчик для включения охранной сигнализации, вид сверху; на фиг.2 - то же. вид спереди; на фиг.З - устройство для включения охранной сигнализации.

Датчик содержит немагнитный корпус ; 1, в котором установлены полый держатель 2 с элементом регулирования положения 3. подвес 4, верхний конец которого введен в 5 полый держатель 2 с грузом 5, закрепленным на нижнем конце подвеса 4, и пружина 6, установленная с ним концентрично. В него дополнительно введены однослойные кз- тушки 7 первой.8 и второй 9 групп

0 (продольной и поперечной.направленности)., В каждой катушке 7, включенной в группу, выполнен зазор 10. заключенный между ее внутренними поверхностями. В-,каждой группе (8, 9) катушки 7 уста5 новлены. в . направлении выполнения намотки с постоянным шагом, характеризующимся зазором 11. Катушки 7 первой группы 8 размещены внутри катушек второй группы 9 перпендикулярно с возможностью

0 образования решетки и соединены между собой последовательно (начало последующей катушки соединено с концом предыдущей, конец последней катушки первой группы 8-с началом первой катушки второй

5 группы 9). Груз 5 выполнен из магнитного материала. Концы 12, 13 пружины б закреплены на подвесе 4. На этом участке подвес 4 присобран на 1 ...2 мм, что обеспечивает его растяжение внутри пружины б. Верхний ко0 нец подвеса 4 жестко связан с полым держателем 2, а элемент регулирования положения 3 жестко соединен с корпусом 1. Поверхность.14 решетки вогнута по сферической образующей, центр 15 которой со5 вмещен с продольной осью 16 подвеса 4. Ширина а каждой катушки равна диаметру D груза 5.

Для промышленного использования датчика корпус 1 целесообразно выполнять

0 из гетинакса. Ориентировочные габариты - 170x70x70 мм. В качестве подвеса 4 рекомендуется использовать кордовую нить, известную в резинотехнической промышленности как армировочный элемент, кото5 рую перед установкой предварительно обрабатывают на растяжение. Длина кордовой заготовки 30...40 мм. В качестве магнитного груза 5 был использован сердечник - малогабаритного громкоговорителя диамет0 ром 8... 10 мм. Пружина 6 рассчитана на растяжение усилием 5...15 г. В контуре целесообразно использовать б катушек, т.е. по 3 катушки в первой 8 и второй 9 группе (продольной и поперечной направленно5 сти). Каждая из них содержит по 1000 витков провода ПЭЛ (ПЭЛШО) диаметром 0.1 мм уложенного а один слой. Технологичность изготовления контура повышается, если для формирования его профиля пользоваться

оправками для наматывания катушек. Оправки имеют прямоугольное сечение, верхние грани которых в продольном и поперечном направлениях соответствуют профилю сферы. Примерные габариты оправок 5x10; 4,0x10 мм. Ширина а катушек 6 в соответст- вии с диаметром D груза составляет 10 мм, их формирование на оправке 5x10 позволяет получить зазоры 10 между внутренними поверхностями катушек б высотой до 5 мм, а на оправке 4x10 мм - до 4 мм. Катушки первой группы 8 с высотой зазора 4 мм вводятся в зазоры катушек второй группы 9 с высотой 5 мм, с обеспечением взаимной перпендикулярности и шага установки катушек 6 между собой 3,5...5,0 мм при задан- ном диаметре груза 5 10 мм. Катушки фиксируют нитями и после окончательного формирования сферы на оправке заливают эпоксидной смолой. После окончательного формования контура его крепят к основа- нию корпуса 1, соединяя начальный и конечный выводы с клеммами. Подвес присобирают на 1...2 мм, а участок сборки 12, 13 блокируют пружиной 6. Свободный конец подвеса 4 соединяют с грузом 5, а другой вводят в полый держатель 2. Регулировку высоты магнитного зазора элементом 3 завершают при достижении ее значения 1 ...2 мм при растяжении сборки подвеса 4 в пружине 6. После проверки монтажа корпус датчика закрывают боковиной.

Устройство для включения охранной сигнализации представлено на фиг.З. Оно может содержать таймер 17, подключенный к усилителю сигнала 18, и электронный ключ 19, соединенный с источником 20 звукового сигнала. Магнитная система, используемая в качестве датчика ускорения, выполненная в соответствии с фиг. 1,2, на блок-схеме условно обозначена позицией 21.

Контролируемый сигнал с клемм датчика подводится к входу усилителя сигналов 18.

Датчик ускорения для включения охранной сигнализации работает следующим образом.

Для установки системы включения охранной сигнализации в режим ожидания тревоги, владелец автомобиля включает устройство охранной сигнализации выключа- телем, установленным в месте, известном исключительно ему. Таймер 17 на 30...60 с блокирует работу усилителя сигналов 18, в течение которых владелец должен покинуть машину, может открыть или закрыть любую дверь при необходимости. Параллельно в указанном интерваль успокаивается магнитный груз 5 датчика 21, подключенного ко входу усилителя сигналов 18. В зазоре, заключенном между основанием магнитного

груза 5 и поверхностью решетки катушек 7 групп 8, 9, создается магнитное поле, характеризуемое магнитной индукцией, Датчик 21 перейдет в таком состоянии в режим ожидания тревоги после автоматического деблокирования входа усилителя сигналов 18 таймером 17.

При нарушении состояния обьекта или воздействии на его внешними физическими силами происходит их передача от корпуса, рессор, шин к корпусу 1 датчика 21, жестко связанного с подвесом 4. Под действием сил внешнего раздражителя груз 5 маятника изменит состояние покоя и переместится в продольно-поперечном направлении. Если приложенные силы распространяются исключительно в вертикальной плоскости, то груз 5 получает вертикальное ускорение, которое позволит, с одной стороны, неоднократно под действием упругости пружины 6 и сборки подвеса между точками 12 и 13 пружины погружаться в сферическое углубление решетки на 1...2 мм, а с другой стороны, преобразовать преимущественные вертикальные колебания груза 5 в продольно-поперечные.

Перемещение магнитного груза 5 над поверхностью катушки 7 в соответствии с известным законом Ленца Э.Х. наведет ЭДС индукции, используемую для управления исходным состоянием блока 18 схемы включения охранной сигнализации. Перемещение же магнитного груза 5 над участками решетки контура, составгенной из катушек первой 8 и второй 9 групп, свободными от катушек 7, формирует фронты лавинных импульсов за счет крутых перепадов величины индукции в нескольких катушках решетки по отношению к ее упомянутым свободным участкам.

Усиленный блоком 18 сигнал тревоги в дальнейшем преобразуется и поступает на вход ключевого каскада 19, где отпирает его и приводит в действие источник 20 звукового сигнала.

Достижение технического результата, нацеленного на повышение чувствительности, во-первых, обусловлено регулировкой высоты подвеса, обеспечивающей оптимальность зазора между элементами, реагирующими на ускорение за счет организации винтовой пары между полым держателем и корпусом датчика. Во-вторых, расширен предел области восприятия внешних возмущающих усилий путем регистрации вертикальных колебаний маятника и преобразования их в продольно-поперечные колебания, преимущественно, блокированием присобранного участка подвеса пружиной. В-третьих, изменены физические

свойства маятника за счет выполнения его груза из магнитного материала, позволив- шиф ему выполнить работу по наведению ЭДС индукции в колебательном контуре це- пи. В-четвертых, динамическая связь маг- никого груза с дополнительным колебательным контуром позволила исключить недостатки, сдерживающие повышение чувствительности датчика, а именно: зависимость от расстояния к центру тяже- сти автомобиля, точки и направления приложения внешнего раздражителя, наличия переходных контактных сопротивлений, присущих исключительно всем механическим прерывателям цепи.

Применение датчика в народном хозяйств позволит дополнительно повысить эф- фек гивность охранения личного имущества, жилых помещений и обьектов государствен- ноф значения, а также может быть исполь- в объектах для передачи тревожной информации на расстояния, например; по ВЧ.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 1. Датчик для включения охранной сиг- нализации автомобиля, содержащий немагнитный корпус, установленный в нем полый держатель с закрепленным на нем элементом регулирования положения, подвес, груз, закрепленный на одном конце подве- са, другой конец которого пропущен через полый держатель, и пружину, размещенную

концентрично подвесу, отличают, и й- с я тем. что в него введены две группы однослойных катушек, каждая из которых выполнена с зазором между внутренними поверхностями, совпадающими с направлением намотки, в каждой группе катушки установлены с постоянным шагом, катушки первой группы размещены внутри катушек второй группы, перпендикулярно им с возможностью образования решетки и соединены между собой последовательно, груз выполнен магнитным, концы пружины закреплены на подвес с возможностью растяжения последнего внутри пружины, другой конец подвеса жестко связан с полым держателем, элемент регулирования положения жестко соединен с корпусом, а поверхность образованной обмотками решетки выполнена по сферической образующей, центр которой совмещен с продольной осью подвеса.

2. Датчик по п.1,отличающийся тем, что зазоры между внутренними поверхностями катушек первой группы равны 0,35-0.50 диаметра груза.

3. Датчик поп.1,отличающийся тем, что шаг установки катушек в каждой группе равен 0.35-0,50 диаметра груза.

4. Датчик по п. отличающийся тем, что ширина слоя каждой из катушек равна диаметру груза.

Изобретение относится к сигнализации, а именно к. устройствам для подачи сигналов тревоги, реагирующим на ускорение, и может быть использовано в автомобильном, сторожевом или коммунальном сервисе при организации охраны объектов. Целью изобретения является повышение чувствительности датчика, которая достигается тем, что в датчик для включения охранной сигнализации автомобиля, содержащий немагнитный корпус, полый держатель, элемент регулирования положения, подвес, груз, пружину, введены две группы однослойных катушек, каждая из которых имеет зазор между внутренними поверхностями, в каждой группе катушки установлены с постоянным шагом, катушки первой группы размещены внутри катушек второй группы перпендикулярно или с возможностью образования решетки и соединены между собой последовательно, поверхность образованной обмотками решетки выполнена по сферической образующей, груз выполнен магнитным, концы пружины закреплены на подвесе с возможностью его растяжения внутри пружины, элемент регулирования положения жестко соединен с корпусом. Зазоры между внутренними поверхностями катушек первой группы равны 0,35-0,5 диаметра груза, шаг установки катушек в группе равен 0,35-0,5 диаметра груза, а ширина слоя каждой катушки равна диаметру груза. 3 з. п. ф-лы. 3 ил. со с

w row

16

I-/5 д

фи&2

фс/&3