RU2010336C1 - Vibration transducer - Google Patents

Abstract

FIELD: vibration measuring technology. SUBSTANCE: transducer is horizontally rigidly secured to object under investigation to respond to accelerations acting upon the object in horizontal direction. Lower contact 3 and upper contact 4 are made in the form of washer with bearing surface of upper contact being made in the form of taper-shaped depression and bearing surface of lower contact in the form of spherical-shape depression. Current carrying ball 8 is freely located in lower contact depression. When amplitude or friction of vibrations of object under check exceeds permissible value, ball 8 goes from center of lower contact depression, comes in contact with upper contact and closes electric circuit. Transducer sensitivity is smoothly adjusted by changing distance between upper and lower contacts. Lower contact, ball and upper contact are protected against mechanical wear during idle period is effected by gentle jamming of ball between lower and upper contacts. EFFECT: enlarged field of transducer application. 1 dwg

Description

Изобретение относится к виброизмерительной технике и предназначено для использования в устройствах тревожной сигнализации и защиты машин от механических перегрузок. The invention relates to vibration measuring equipment and is intended for use in alarm devices and to protect machines from mechanical overloads.

Известен вибрационный пороговый датчик, состоящий из корпуса, крышки, двух контактов, сферического элемента (шарика) и магнита. Недостатком датчика является малый диапазон действия. Known vibration threshold sensor consisting of a housing, a cover, two contacts, a spherical element (ball) and a magnet. The disadvantage of the sensor is its small range.

Известен также вибрационный пороговый датчик, который включает те же элементы, что и вышеописанный датчик, но имеет дополнительные устройства, позволяющие регулировать величину диапазона ускорений срабатывания. Его недостатки являются сложность регулирующих устройств, необходимость периодической подстройки датчика на заданный предел срабатывания вследствие размагничивания постоянного магнита в условиях вибрационных нагрузок. Also known vibration threshold sensor, which includes the same elements as the above sensor, but has additional devices that allow you to adjust the magnitude of the range of acceleration response. Its disadvantages are the complexity of control devices, the need for periodic adjustment of the sensor to a predetermined response limit due to the demagnetization of a permanent magnet under vibrational loads.

В вышеуказанных датчиках одна контактная поверхность (нижняя, служащая опорой для шарика) выполнена в виде горизонтально расположенного диска, а другая (верхняя) имеет форму полого усеченного конуса. Такое выполнение контактных поверхностей не позволяет без дополнительных сложных устройств плавно регулировать широкий диапазон ускорений срабатывания датчика. In the above sensors, one contact surface (lower, serving as a support for the ball) is made in the form of a horizontally located disk, and the other (upper) has the shape of a hollow truncated cone. This embodiment of the contact surfaces does not allow without additional complex devices to smoothly adjust a wide range of accelerations of the sensor.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является датчик наклона (крена) кузова. Он состоит из корпуса, прозрачной крышки, сферического элемента (шарика), двух контактов, один из которых (нижний, служащий опорой для шарика) выполнен в виде полого конуса, а другой (верхний) имеет форму кольца. Такое выполнение контактных поверхностей не позволяет плавно регулировать широкий диапазон ускорений срабатывания датчика. The closest in technical essence and the achieved result to the invention is a tilt sensor (roll) of the body. It consists of a body, a transparent cover, a spherical element (ball), two contacts, one of which (the lower one, which serves as a support for the ball) is made in the form of a hollow cone, and the other (upper) has the shape of a ring. This embodiment of the contact surfaces does not allow you to smoothly adjust a wide range of accelerations of the sensor.

Недостатками данного датчика являются дискретная регулировка его чувствительности на воздействующие ускорения, связанная с предварительной полной разборкой датчика, заменой нижнего контакта и в соответствии с ним конфигурации корпуса, а также отсутствие защиты от механического износа нижнего и верхнего контактов и электропроводящей поверхности шарика в период отключения датчика от электрической схемы. The disadvantages of this sensor are the discrete adjustment of its sensitivity to acting accelerations associated with preliminary complete disassembly of the sensor, replacement of the lower contact and the housing configuration in accordance with it, as well as the lack of protection against mechanical wear of the lower and upper contacts and the conductive surface of the ball during the period when the sensor is disconnected from electrical circuitry.

Целью изобретения является расширение области применения датчика за счет обеспечения плавной регулировки его чувствительности в широком диапазоне ускорений срабатывания. The aim of the invention is to expand the scope of the sensor by providing a smooth adjustment of its sensitivity in a wide range of acceleration response.

Цель достигается тем, что в корпус с крышкой помещен инерционный сферический элемент в виде шарика из электропроводящего материала, опорой для которого служит нижний контакт, выполненный в форме шайбы, причем опорная поверхность для шарика в нем выполнена в виде вогнутой нелинейчатой поверхности (например, в виде углубления сферической формы), линией пересечения которой с вертикальной плоскостью является плавная кривая, соответствующая одной определенной математической формуле (например, у= х², где х - абсцисса - любое действительное число, а у>0 - ордината в прямоугольной системе координат), так как в зависимости от поставленной задачи форма нижнего контакта может быть такой, что чувствительность датчика будет наивысшей при малых вибрациях и наименьшей при больших вибрациях и наоборот, а верхний контакт выполнен в виде шайбы, причем опорная поверхность его выполнена в виде углубления конической формы. Верхний и нижний контакты размещены в корпусе соосно.The goal is achieved by the fact that an inertial spherical element in the form of a ball of electrically conductive material is placed in the housing with a cover, the support for which is a lower contact made in the form of a washer, and the bearing surface for the ball in it is made in the form of a concave non-linear surface (for example, in the form recesses spherical shape), the line of intersection with the vertical plane which is a smooth curve corresponding to a specific mathematical equation (e.g., y = x ^2, where x - the abscissa - any real chi l0, and y> 0 is the ordinate in a rectangular coordinate system), since, depending on the task, the shape of the lower contact can be such that the sensitivity of the sensor will be the highest for small vibrations and the smallest for large vibrations and vice versa, and the upper contact is made in the form washers, moreover, its supporting surface is made in the form of a conical-shaped recess. The upper and lower contacts are placed coaxially in the housing.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленный датчик отличается от прототипа формами верхнего и нижнего контактов, позволяющими плавно изменять расстояние между нижним и верхним контактами, а следовательно, и производить плавную регулировку порога срабатывания датчика. Таким образом, заявленный датчик соответствует критерию изобретения "новизна". Comparative analysis with the prototype shows that the claimed sensor differs from the prototype in the forms of the upper and lower contacts, allowing you to smoothly change the distance between the lower and upper contacts, and therefore, to smoothly adjust the sensor threshold. Thus, the claimed sensor meets the criteria of the invention of "novelty."

Не обнаружены по известным источникам информации технические решения или признаки, сходные с признаками отличительной части формулы, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия". No technical solutions or features similar to those of the distinguishing part of the formula were found from known sources of information, which allows us to conclude that the criterion of "significant differences" is met.

На чертеже показан датчик в разрезе. The drawing shows a sensor in section.

Датчик содержит корпус 1 и крышку-ручку 2. В корпус 1 помещены нижний контакт 3, выполненный в форме шайбы с углублением в виде сферической формы, соединенный с корпусом 1 посредством резьбового соединения, верхний контакт 4, выполненный в форме шайбы с углублением в виде конической формы с сальниковым уплотнением 5, электропроводная втулка 6 с резьбой, жестко соединенная с корпусом 1 и отделенная от нижнего контакта 3 диэлектрической прокладкой 7. Инерционный элемент в виде шаpика 8 свободно располагается на контакте 3. Контакты имеют выводы 9 и 10. Последний, соединенный с втулкой 6 через резьбовое соединение, постоянно контактирует с верхним контактом 4. Регулировочная крышка-ручка 2 жестко соединена с контактом 4. Датчик крепится к контролируемому объекту 11 с помощью винтов 12. The sensor comprises a housing 1 and a handle-cover 2. In the housing 1 there is placed a lower contact 3 made in the form of a washer with a recess in the form of a spherical shape, connected to the housing 1 by means of a threaded connection, the upper contact 4 made in the form of a washer with a recess in the form of a conical molds with gland packing 5, electrically conductive sleeve 6 with a threaded connection, rigidly connected to the housing 1 and separated from the lower contact 3 by a dielectric gasket 7. The inertial element in the form of a ball 8 is freely located on contact 3. The contacts have conclusions 9 and 10 The latter, connected to the sleeve 6 through a threaded connection, is constantly in contact with the upper contact 4. The adjustment cover-handle 2 is rigidly connected to the contact 4. The sensor is attached to the controlled object 11 using screws 12.

Датчик работает следующим образом. The sensor operates as follows.

Под действием собственного веса шарик 8 фиксируется в центре углубления контакта 3. Когда амплитуда или частота колебаний контролируемого объекта превысит допустимую величину, шарик 8 смещается от центра, касается контакта 4 и замыкает электрическую цепь. При устранении воздействия на объект внешних сил, вызывающих предельное колебание, шарик 8 возвращается в исходное положение, т. е. датчик автоматически переналаживается. Датчик может функционировать в любом диапазоне инерционных воздействий. Плавную регулировку порога срабатывания его осуществляют поворотом крышки-ручки 2 на соответствующий угол. Изменяя расстояние между контактами 4 и 3, плавно изменяют величину ускорения. Under the influence of its own weight, the ball 8 is fixed in the center of the recess of the contact 3. When the amplitude or frequency of oscillations of the controlled object exceeds the permissible value, the ball 8 moves from the center, touches the contact 4 and closes the electric circuit. When eliminating the impact on the object of external forces that cause extreme fluctuation, the ball 8 returns to its original position, that is, the sensor is automatically reset. The sensor can operate in any range of inertial influences. Smooth adjustment of the threshold for its operation is carried out by turning the cover-handle 2 to the appropriate angle. By changing the distance between contacts 4 and 3, the acceleration value is smoothly changed.

Корпус 1 и крышка-ручка 2 датчика могут быть изготовлены из пластмассы, а шарик 8 - из любого материала с токопроводящим покрытием, например шарики - отходы шарикоподшипниковых заводов, не соответствующие установленным полям допусков. С целью продления срока службы датчика контактные поверхности желательно покрыть материалом, обладающим высоким электропроводным свойством, например серебром. Защиту контактов датчика от механического износа в период отсутствия надобности в пользовании им осуществляют легким зажатием шарика 8 между нижним 3 и верхним 4 контактами. При использовании датчика в виброизмерительной технике верхнюю поверхность крышки-ручки 2 можно отградуировать на предельные ускорения по тарировочным приборам. Вращая отградуированную крышку-ручку датчика с подведенным напряжением к электродам 9 и 10, можно узнать, какое ускорение действует на датчик в данный момент, не отключая датчик от сети, т. е. налицо новый положительный эффект - обратимость использования датчика, т. е. срабатывание датчика при достижении предельного ускорения и определение ускорения, действующего на датчик. The housing 1 and the cover-handle 2 of the sensor can be made of plastic, and the ball 8 can be made of any material with a conductive coating, for example, balls are waste from ball-bearing plants that do not meet the specified tolerance fields. In order to extend the life of the sensor, it is desirable to cover the contact surfaces with a material having a high conductive property, such as silver. The sensor contacts are protected from mechanical wear during the period when it is not necessary to use it by lightly gripping the ball 8 between the lower 3 and upper 4 contacts. When using the sensor in vibration measuring technology, the upper surface of the handle-cover 2 can be calibrated to the maximum acceleration by calibration devices. Rotating the graduated sensor cover-handle with the voltage applied to the electrodes 9 and 10, you can find out what acceleration is acting on the sensor at the moment without disconnecting the sensor from the mains, i.e. there is a new positive effect - the reversibility of using the sensor, i.e. sensor activation upon reaching the maximum acceleration and determination of the acceleration acting on the sensor.

Металлообработка конической поверхности верхнего электроконтакта 4 отличается простотой, так как полый конус можно сделать одним сверлом за один проход. The metalworking of the conical surface of the upper electrical contact 4 is simple, since the hollow cone can be made with one drill in one pass.

Датчик можно использовать не только для защиты машин от механических перегрузок (например, сепараторов для осветления пива), но и в противоугонных устройствах транспортных средств, так как защита электроконтактов 3 и 4 "работает" и при отклонении положения датчика от горизонтального положения. The sensor can be used not only to protect machines from mechanical overloads (for example, separators for clarifying beer), but also in anti-theft devices of vehicles, since the protection of electrical contacts 3 and 4 "works" even when the sensor position deviates from the horizontal position.

Предложенный датчик универсален, область его применения расширена за счет обеспечения плавной регулировки его чувствительности в широком диапазоне ускорений срабатывания. Изменяя расстояние между нижним и верхним контактами, можно в широком диапазоне плавно изменять величину ускорения, при которой срабатывает датчик без предварительной его разборки. Датчик прост в изготовлении, миниатюрный, надежен и удобен в эксплуатации, защищен от тепловых, акустических, атмосферных (при наличии сальникового уплотнения) и магнитных (если материал шарика не феррромагнетик) воздействий, работоспособен в широком диапазоне температур и ускорений. (56) Дробница Н. А. Электронные устройства для радиолюбителей. М. : Радио и связь, 1985, с. 32, 33. The proposed sensor is universal, its field of application has been expanded by providing smooth adjustment of its sensitivity in a wide range of response accelerations. By changing the distance between the lower and upper contacts, it is possible to smoothly change the acceleration at a wide range at which the sensor is triggered without first disassembling it. The sensor is easy to manufacture, miniature, reliable and easy to use, protected from thermal, acoustic, atmospheric (in the presence of the packing) and magnetic (if the ball material is not ferromagnet) effects, is operable in a wide range of temperatures and accelerations. (56) Drobnitsa N.A. Electronic devices for ham radio. M.: Radio and Communications, 1985, p. 32, 33.

Claims (1)

ВИБРАЦИОННЫЙ ДАТЧИК , содеpжащий коpпус, в котоpом соосно pазмещены веpхний и нижний контакты, между котоpыми pазмещен сфеpический элемент из электpопpоводящего матеpиала, в веpхней части коpпуса pазмещена с возможностью пеpемещения кpышка, веpхний контакт соединен с кpышкой, а нижний контакт - с коpпусом, отличающийся тем, что, с целью pасшиpения области использования датчика, нижний и веpхний контакты выполнены в фоpме шайбы, пpичем опоpная повеpхность веpхнего контакта выполнена в виде углубления конической фоpмы, а опоpная повеpхность нижнего контакта выполнена в виде углубления сфеpической фоpмы. A VIBRATION SENSOR containing a housing, in which the upper and lower contacts are coaxially located, between which a spherical element of electrically conductive material is placed, in the upper part of the housing there is a cover with a higher contact, the upper one has a higher contact that, in order to expand the scope of use of the sensor, the lower and upper contacts are made in the form of a washer, moreover, the supporting surface of the upper contact is made in the form of a deepening of the conical shape, and the supporting surface of the lower edge This is made in the form of a deepening of a spherical shape.