Датчик контроля состояния покоя конструктивных элементов
Владельцы патента RU 2642774:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" (КНИТУ-КАИ) (RU)
Изобретение относится к области элементов контрольно-измерительных систем различного функционального назначения, реагирующих на взаимное механическое движение сочленений конструкции охраняемого изделия и преобразующих последнее в параметры нужного для последующего использования вида. Датчик контроля покоя подвижных конструктивных элементов содержит проводники 2 и 3, внешние контакты 4 и электронную измерительную схему с системой регистрации, третий проводник 1, выполненный сопряженным по форме с проводниками 2 и 3, с образованием пар, и касающийся с ними и являющийся частью цепи электронной измерительной схемы, состоящей из источника питания Uп, балластного резистора 5 Rбалластное и конденсатора 6 С, при этом проводники выполнены с возможностью движения относительно друг друга. Он может использоваться в системах охранной сигнализации дверей, окон, сейфов, транспорта и т.д., где имеются в конструкции взаимно подвижные плоские, цилиндрические, шарнирные и т.п. части конструкции или как автономное исполнение, причем позволяет повысить эффективность работы путем упрощения конструкции и повышения надежности, эффективно использоваться в системах охранной сигнализации объектов различного назначения, дешев и технологичен, возможна миниатюризация. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области элементов контрольно-измерительных систем различного функционального назначения, реагирующих на взаимное механическое движение сочленений конструкции охраняемого изделия и преобразующих последнее в параметры нужного для последующего использования вида. Оно может использоваться в системах охранной сигнализации дверей, окон, сейфов, транспорта и т.д., где имеются в конструкции взаимно подвижные плоские, цилиндрические, шарнирные и т.п. части конструкции или выполнено автономно в конструкции.
В настоящее время известны системы охранной сигнализации, основанные на различных физических явлениях обнаружения нарушений.
Известны устройства по а.с. №435453, МПК G01С 9/12, опубл. в бюл. №28, 05.07.74., а.с. №1390088, МПК B60R 25/10, опубл. в бюл. №15, 23.04.88, в которых содержится корпус с закрепленным свободным телом, выполненным в виде двустенного маятника, и электромагнитная катушка, в которой перемещением несвободного тела при отклонении объекта от состояния покоя наводится ЭДС, воспринимаемая системой регистрации. Датчики обладают рядом недостатков, из которых наиболее существенными являются: относительная трудоемкость реализации; необходимость использования дефицитных материалов; подверженность влиянию внешних электрических, магнитных и радиационных полей, климатических и механических воздействий; зависимость от естественного старения материалов; постоянная подрегулировка в период эксплуатации.
Устройство по а.с. №1689158, МПК B60R 25/10, G01C 9/12, опубл. в бюл. №41, 07.11.91, содержит корпус, закрепленный на объекте контроля или его составной части и выполненный в виде шарнирного подвеса из магнитомягкого материала, внутри которого установлены четыре проводника-электрода, электропроводное несвободное тело (ЭНТ) и электромагнит фиксации ЭНТ, собственно ЭНТ выполнено в виде шарика или капли ртути с возможностью замыкания проводников-электродов, при нарушении последнего создается воздействие на систему регистрации.
Недостатками этого устройства являются: использование дорогостоящих материалов и технологий; сложность миниатюризации; не высокая надежность из-за возможного испарения ртути и потери контакта ЭНТ с четырьмя проводниками.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному техническому решению, взятым за прототип, является датчик контроля за состоянием покоя объекта согласно патенту на изобретение RU №2064200, МПК G08B 13/14, B60R 25/10, опубл. в бюл. №20, 20.07.96, который содержит корпус, закрепленный на объекте или его составной части, внутри которого установлены изолированные друг от друга проводники, соединенные с внешними контактами, и размещено электропроводное несвободное тело качения с возможностью замыкания проводников, причем корпус выполнен из диэлектрического материала с организованными на его внутренней части парами поверхностей, на одном и более уровнях, выполненными с возможностью естественного постоянного замыкания электропроводным несвободным телом, одним и более, проводников, а проводники выполнены в виде рельефных покрытий из электропроводного материала упомянутых поверхностей, причем электропроводные покрытия, одно или оба, в каждом уровне выполнены намагниченными.
Недостатками этого устройства являются: необходимость изготовления корпуса, электропроводного несвободного тела качения, пары проводящих поверхностей с рельефным покрытием, изнашиваемых при эксплуатации, и выполнение их намагничивания, которое может со временем размагнититься, относительная трудоемкость реализации; необходимость использования специальных износоустойчивых материалов; подверженность влиянию внешних магнитных полей, климатических и механических воздействий; зависимость от естественного старения материалов.
Проблемой является низкая эффективность: сложность конструкции, подверженность влиянию внешних магнитных полей, климатических и механических воздействий; зависимость от естественного старения материалов.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в упрощении конструкции и повышении надежности за счет исключения необходимости изготовления корпуса, электропроводного несвободного тела качения, пары проводящих поверхностей с рельефным покрытием и намагничивания, а используются в качестве первичного преобразователя подвижные конструктивные элементы охраняемого устройства или изготовленные автономно и связанные с ними.
Технический результат достигается тем, что в датчике контроля состояния покоя подвижных конструктивных элементов, содержащем проводники, внешние контакты и электронную измерительную схему с системой регистрации, новым является то, что введен третий проводник выполненный сопряженным по форме с первыми двумя, с образованием пар, и касающийся с ними, и являющийся частью цепи электронной измерительной схемы, при этом они выполнены с возможностью движения относительно друг друга.
В датчике контроля состояния покоя подвижных конструктивных элементов сопряженные поверхности выполнены из износоустойчивого материала.
В датчике контроля состояния покоя подвижных конструктивных элементов касающиеся поверхности имеют грубую обработку поверхности с шероховатостью не менее Rz 40.
В датчике контроля состояния покоя подвижных конструктивных элементов касающиеся сопряженные поверхности выполнены в виде рельефного профиля, обеспечивающего беспрепятственное взаимное перемещение.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1, на которой представлена структурно-функциональная схема датчика, и фиг. 2, где изображена эквивалентная схема блока измерения.
На представленных фигурах отмечены следующие конструктивные элементы и обозначения:
1 - третий проводник;
2 - первый проводник;
3 - второй проводник;
4 - внешний контакт;
5 - балластный резистор;
6 - конденсатор.
Датчик контроля состояния покоя подвижных конструктивных элементов (фиг 1) содержит проводники 2 и 3, внешние контакты 4 и электронную измерительную схему с системой регистрации, причем третий проводник 1 выполнен сопряженным по форме с проводниками 2 и 3 с образованием пар и касающийся с ними, и являющийся частью цепи электронной измерительной схемы, состоящей (фиг 2) из источника питания Uп, балластного резистора 5 Rбалластное и конденсатора 6 С, при этом проводники выполнены с возможностью движения относительно друг друга.
Датчик контроля состояния покоя подвижных конструктивных элементов работает следующим образом. В состоянии покоя проводников 1, 2 и 3 (фиг. 1) в площадках контакта конструктивных элементов, переходное контактное сопротивление Rш (фиг. 2) не изменяется. При любом взаимном движении проводников 1, 2 и 3 в касающихся площадках за счет их шероховатости или приобретенного рельефа переходные сопротивления контактирования станут переменными и в последовательной цепи от источника питания Uп, Rбаластное, первый проводник 2, третий проводник 1, источник питания Uп, Rбаластное, первый проводник 2, третий проводник 1, второй проводник 3 переходные сопротивления Rш (Рис 2) станут переменными и возникает динамический ток со случайной частотой и амплитудой [М.И. Витенберг. Расчет электрических реле. Изд. 4-е, перераб. и доп. - Л.: Энергия, 1975, с. 336…338]. Наличие конденсатора 5 обеспечивает реагирование системы регистрации только на переменную составляющую тока и, соответственно, напряжения на резисторе Rш с регистрацией факта взаимного движения, т.е. нарушения покоя элементов конструкции. Для надежности срабатывания системы можно увеличить число последовательно соединенных элементов 2 в виде секций изолированных пар и сделать от них выводы к системе регистрации (фиг. 2), т.е. контролировать несколько сочленяемых элементов конструкции или несколько конструкций.
Таким образом, заявляемый датчик контроля состояния покоя подвижных сочленений позволяет повысить эффективность работы путем упрощения конструкции, и повышение надежности за счет исключения необходимости изготовления корпуса, электропроводного несвободного тела качения, пары проводящих поверхностей с рельефным покрытием и намагничивания, а используются в качестве первичного преобразователя подвижные конструктивные элементы охраняемого устройства, а также позволяет эффективно использоваться в системах охранной сигнализации объектов различного назначения, дешев и технологичен, возможна миниатюризация и автономное исполнение. Изобретение реализовано авторами и испытано в конкретных системах, результаты положительны.
1. Датчик контроля состояния покоя подвижных конструктивных элементов, содержащий проводники, внешние контакты и электронную измерительную схему с системой регистрации, отличающийся тем, что введен третий проводник, выполненный сопряженным по форме с первыми двумя, с образованием пар, касающийся с ними и являющийся частью цепи электронной измерительной схемы, при этом они выполнены с возможностью движения относительно друг друга.
2. Датчик контроля состояния покоя подвижных конструктивных элементов по п. 1, отличающийся тем, что сопряженные поверхности выполнены из износоустойчивого материала.
3. Датчик контроля состояния покоя подвижных конструктивных элементов по п. 1, отличающийся тем, что сопряженные поверхности имеют грубую обработку поверхности с шероховатостью не менее Rz 40.
4. Датчик контроля состояния покоя подвижных конструктивных элементов по п. 1, отличающийся тем, что сопряженные поверхности выполнены в виде рельефного профиля, обеспечивающего беспрепятственное взаимное перемещение.
