Датчик ускорения

 

Использование: приборостроение, датчики предельного ускорения и удара. Сущность изобретения: в корпусе 1 датчика параллельно друг другу размещены два инерционных элемента 2 и 3 неравной массы, соединенные между собой жесткими связями 4 с образованием жесткого вкладыша. На жестких связях 4 неподвижно закреплены микровыключатели 5. Жесткий вкладыш свободно установлен в корпусе 1 с зазорами между внутренними боковыми стенками корпуса и микровыключателями 5, увеличивающимися от инерционного тела большей массы к инерционному телу меньшей массы. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для непрерывной ступенчатой фиксации величины и направления ускорения на транспортных средствах и в сейсмометрии.

Известен датчик ускорения, в корпусе которого расположен инерционный элемент и установлены микровыключатели на внутренних поверхностях коаксиально расположенных цилиндров [1].

Недостатком этого устройства-аналога является сложность изготовления и тарирования.

Известен также датчик ускорения, внутри корпуса которого расположен инерционный элемент и установлен на разных по высоте уровнях микровыключатели [2].

Недостатком этого датчика, принятого за прототип изобретения, является сложность конструкции, а также необходимость ручного возврата в исходное положение инерционного элемента после каждого срабатывания.

Сущность изобретения заключается в устранении вышеперечисленных недостатков.

Для этого в датчик ускорения, содержащий расположенные внутри корпуса первый инерционный элемент и установленные на разных по высоте уровнях микровыключатели, введен второй инерционный элемент с массой, меньше массы первого, расположенный в корпусе над первым инерционным элементом параллельно ему и соединенный с ним жесткими связями, на которых с возможностью взаимодействия с корпусом закреплены микровыключатели, образуя жесткий моноблок, свободно установленный в корпусе с зазором между боковыми стенками корпуса и микровыключателями, увеличивающимся от первого инерционного элемента ко второму.

На чертеже представлен датчик ускорения.

В корпусе 1 датчика ускорения расположен первый инерционный элемент 2, над которым параллельно ему установлен второй инерционный элемент 3, масса которого меньше массы первого элемента 2. Инерционные элементы 2 и 3 соединены друг с другом жесткими связями 4, на которых закреплены микровыключатель 5 на разных по высоте уровнях с возможностью взаимодействия с внутренними поверхностями корпуса 1. Инерционные элементы 2 и 3, связи 4 с микровыключателями 5 образуют жесткий моноблок, свободно установленный в корпусе 1 с зазором между боковыми стенками корпуса 1 и микровыключателями 5, увеличивающимся от первого инерционного элемента 2 ко второму инерционному элементу 3. Для уменьшения трения между моноблоком и корпусом 1 может быть установлена пленочная прокладка из фторопласта.

Корпус 1 снабжен выступами 6, имеющими возможность взаимодействия с инерционным элементом 2 при срабатывании ближайшего к нему микровыключателя 5, а инерционный элемент 3 взаимодействует с корпусом 1 при срабатывании ближайшего к нему микровыключателя 5.

Корпус датчика может быть выполнен плоским в форме прямоугольника или равнобокой трапеции, цилиндрическим или в форме усеченного конуса, моноблок соответственно в форме равнобоковой трапеции, прямоугольника, усеченного конуса или цилиндра, обеспечивая увеличение зазора между микровыключателями и корпусом по направлению от первого 2 ко второму 3 инерционному элементу.

Выводы контактов микровыключателей выполнены эластичными электропроводниками и в изоляции (на чертеже не показаны).

Датчик ускорения работает следующим образом.

Устанавливают один или два датчика, располагая оси датчиков взаимоперпендикулярно, на транспортном средстве в любом месте его корпуса, либо на части машины, либо на пунктах сейсмонаблюдения, ориентируя его в выбранном направлении для получения максимальной информации. При возникновении ускорения моноблок свободно перемещается в корпусе 1. При достаточной величине ускорения срабатывает ближайший к инерционному элементу 2 микровыключатель 5. В момент его срабатывания инерционный элемент 2 доходит до выступа 6, предохраняя микровыключатель 5 от перегрузки. При возрастании величины ускорения инерционный элемент 3 перемещается сначала по окружности, центр которой расположен в точке взаимодействия первого инерционного элемента 2 с выступом 6, затем по окружности, центр которой расположен в точке взаимодействия корпуса 1 с подвижным элементом ближайшего к инерционному элементу 2 микровыключателя 5. При этом моноблок поворачивается внутри корпуса 1, отрывая заднюю часть инерционного элемента 2 от корпуса 1. При дальнейшем увеличении ускорения срабатывают следующие микровыключатели 5, при этом ранее сработавшие микровыключатели 5 остаются в сработавшем состоянии. При срабатывании самого верхнего микровыключателя 5 верхний инерционный элемент 3 упирается в корпусе 1, предохраняя все микровыключатели 5 от перегрузок.

При исчезновении ускорения моноблок опускается под действием силы тяжести, микровыключатели переходят в исходное положение (состояние). Датчик снова готов к работе. Время запаздывания составляет не более 0,1 с по аналогии с электромагнитным механическим реле.

При необходимости измерения малых величин ускорения (в пределах от 0,1 до 1,0 g, например, для исключения "рыскания" самолета при посадке на обледенелую полосу) необходимо на стенде отбирать микровыключатели с одинаковыми характеристиками величины усилия и времени срабатывания, хода подвижного элемента. Расстояние между ближайшими микровыключателями переменное, определяется расчетом, как и массы инерционных элементов с учетом ожидаемого трения.

Формула изобретения

ДАТЧИК УСКОРЕНИЯ, содержащий расположенные в корпусе первый инерционный элемент и установленные на разных уровнях микровыключатели, отличающийся тем, что в него введен второй инерционный элемент с массой меньше массы первого, расположенный в корпусе над первым инерционным элементом параллельно ему и соединенный с ним жесткими связями, на которых с возможностью взаимодействия с корпусом закреплены микровыключатели, образуя жесткий моноблок, свободно установленный в корпусе с зазором между боковыми стенками корпуса и микровыключателя, увеличивающимся от первого инерционного элемента к второму.

РИСУНКИ

Рисунок 1