CS24591A2 - Set of electromechanical transducer - Google Patents

Description

- 1 - i HQVOKSl 11504 PRAHA 1, Žitná 25 ► ° o < c·tu 5 pi >’g< r* u'< ΓΠ

N to o*

I o to σι

iJX r> c J*

Souprava elektromechanického měniče * y>

Oblast techniky

Vynález se týká soupravy elektromechanického měničenavržené za účelem vytvoření elektrického výstupního signáluzávislého na působení mechanické síly. Tyto elektromechanickéměniče jsou používány v řídících soustavách nejrůznějšíhodruhu.

Dosavadní stav techniky Všeobecně nejpoužívanější měniče spočívají na proměnnéindukčnosti.vytvářené buď jádrem nebo kotvou pohybující sesouose v páru seřazených cívek zapojených ve vyváženém obvo-du nebo na proměnném odporu například v průtahoměrech. Měni-če s proměnlivou kapacitní jsou sice známy, ale jsou mhohemméně používány, nebot existuje domněnka, že jejich hodně ne- , lineární charakteristika daná hyperbolickým vztahem.mezi posu-nem a kapacitní je příčinou jejich nepraktičnosti. Kromě toho,pokud jsou použity velkoplošné elektrody nebo větší počet de-sek, je absolutní hodnota výsledné kapacitacě velmi malá a změ-ny posunu mohou být kompenzovány rozptylovou kapacitami přívodůnebo jiných součástek.

Proměnlivá kapacitně má však v oboru měničů své opodstatně-ní jak bude dále popsáno. Jejich charakteristickým rysem je * jednoduchost a schopnost odolávat nepříznivým vlivům okolí. 1 Potřeba robustního elektromechanického měniče vzniká zej- 'i* z w v z ména při automatickém řízení brzd vlečných vozidel. U soupravyvozidel zvláště silniční vozidlové soupravy tvořené traktorema vlekem nebo dvoukolovým vlekem, kde obě vozidla jsou brzděna : - 2 - z jednoho zdroje na traktoru bylo shledáno, že je třebabrzdné účinky obou vozidel vzájemně přizpůsobit celkovémuzatížení tak, aby obě vozidla byla brzděna stejnoměrně bezzřetele například, je-li vlek prázdný nebo plně zatížený.Jedině plně uspokojující způsob jak vyhovět tomuto požadavkuje stanovení zátěže táhla nebo pátého kola, které spojujeobě vozidla v průběhu brzdění a použít výslednou informacik úpravě brzdění vleku tak, aby se zmenšila zátěž na nulunebo alespoň na určitou hodnotu nebo rozsah hodnot.

Vyjma několika hrubých systémů podobného druhu je pro-to nutné měřit jak tah tak tlak zatíženého táhla.

Odporové průtahoměry následkem toho nepřicházejí v úvahupokud nejsou použity v poněkud komplikovaných uspořádáníchpro měření předpětí nebo za podstatného zdražení je jichpoužito při měření jak tlaku tak tahu. Účelem předloženého vynálezu je z toho důvodu konstruk-ce'nového měniče s proměnlivou kapacitací, jehož jednoducháa robustní konstrukce je vhodná k provozu za nejtěžších pod-mínek.

Podstata vynálezu

Podle vynálezu je navrženo uspořádání, jehož podstatouje, že jedna část přenášející zatížení je opatřena centrálníosou procházející druhou částí přenášející zatížení.

Souprava elektromechanického měniče s proměnnou kapaci-tací vyznačená tím, zeYprvní přenáŠeč zátěže s centrální osouprocházející druhým přenášeČem zátěže, dvě příruby umístěnéve směru osy na opačných stranách příčného nosníku, druhýprenášeč zátěže, pružiny pro přenos axiální zátěže mezi oběmapřírubami a nosníkem, přičemž síly v obou axiálních směrechmohou být pružně přenášeny pružinami symetricky umístěnýmikolem osy, kde jsou namontovány elektrody jednak přiřazené k oběma přírubám, jednak k Čelům příčného nosníku tak, žeelektrody jsou symetricky uspořádány vzhledem k těmto pří-rubám a příčnému nosníku tak,.že při relativním posunu za-tížených dílů v kterémkoliv směru se kapacitSce mezi elektro-dami na jedné straně příčného nosníku zvětšuje, zatím co nadruhé straně se zmenšuje.

Je třeba zdůraznit, že symetrické uspořádání kondenzá-torových desek podstatně anuluje vlivy neaxiálních sil sou-pravy .

Patřičným nastavením a propojením obou kapacitní odpo-vídajícím způsobem například do můstkového obvodu nebo nejmé-ně poloviny můstku lze docílit podstatně lineárnější charakte-ristiku v dostatečně velkém pohybovém rozsahu. Přidáním pru-žícího ústrojí s příslušně velkými pružinami může být získánširoký rozsah zatížení pro danou mechanickou konstrukci, anižby se měnilo jakýmkoliv způsobem uspořádání kondenzátorů.Pružící ústrojí může obsahovat talířové pružiny.

Další podstatná výhoda podle vynálezů spočívá v tom,že kondenzátory nejsou jednotlivě rozmístěny kolem osy, alejsou prstencového tvaru a obklopují shora zmíněný přenášečsíly. Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále popsán podle příkladného provedení sezřetelem k přiloženým výkresům, kde : obr. 1 je schematický isometrický pohled na rozloženou soupra-vu měniče podle vynálezu určená/pro táhlo traktorového vleku;obr.' 2 je příčný řez s pohledem ve směru osy na jednu z pří-rub a příslušným kondenzátorem.

Obr. 3 je řez soupravou vyznačený v obr. 2 čarou A-A;a obr. 4 znázorňuje jeden možný obvod vytvářející elektrickývýstup Příklad provedení vynálezu V obr. 1 je vlečný nosník tvořený příčným dílem pod-vozku vlečeného vozidla, pomocí kterého je zjišíována vleč-ná zátěž, označen vztahovou značkou 1. Z důvodů přehlednostije vlastní táhlo vynecháno právě tak jako závěs opatřenýodnímatelným táhlem, avšak hlavní čep závěsu leží v ose ozna-čené vztahovou značkou 2 a je opatřen dvěma hlavními příruba-mi 2» ±» Vlečnou zátěž přenáší čtyři symetricky rozmístěnésvorníky procházející otvory v přírubách a táhlo, přičemž jepoužito normovaného uspořádání, ve kterém poloha otvorů od-povídá normě ISO, Podle standardních uspořádání souprava mu-sí být stažena bez jakékoliv vůle mezi přírubami a táhlemkromě některých těsnění z tvrdé gumy, které způsobují mírnou nvn íπ η a + £* rfto- λ λ W V* V uspořádání podle vynálezu jsou mezi přírubami 2, 4a nosníkem 1 talířové pružiny χ jak patrno na obr. 5 tuhározpěrka 8, takže svorníky £ udržují příruby v pevné vzdále- _nos-ti od sebe a není-11. nosník soupravy je uprostřed mezi přírubami. Příruby jako celek se pohybují vlevo nebo vpravojak patrno z obr. 3 v rozsahu úměrnému v podstatě velikostizátěže, přičemž je třeba zdůraznit, že zátěž může být kladnánebo záporná podle toho zda-li táhlo tlačí nebo táhne.

Nezávisle na svornících 2 a. pružinách X jsou kolemhlavního čepu závěsu umístěny kondenzátory tvořené prstenco-vými elektrodami. Na každé straně nosníku jsou dvě elektrody10, 11. které jsou od nosníku a přilehlé příruby odisoloványisolačním kroužkem 12, přičemž je mezi ně vložen dielektric-ký kroužek 12 výhodně z nylonu.

Jestliže se zátěž v táhle v jednom nebo v druhém směruzvětšuje, je zřejmé, že elektrody 10, 11 kondenzátoru na. jedné straně, nosníku se stlačují, zatím co na druhé straněse od sebe vzdalují. Při výhodnějším uspořádání nespoléhámejednoduše na pružnost dielektrika, ale zhotovujeme kruhové·elektrody vlnitého tvaru, což znamená, že do každé elektrody

I - 5 - je vylisován vlnitý nebo zvlněný obvod tak, že se vzájemněodpružují. Vyráběny jsou výhodně z nerezavějící oceli, kterávykazuje požadovanou pružnost kombinovanou s trvanlivostí,avšak v úvahu přichází také fosforový bronz»

Alternativně vytváření vlny v každé elektrodě se docílívýrobou vlnitého dielektrika. Jeden způsob řešení spočíváv tom, že se po obvodu vytvoří rovnoměrně rozmístěná radiál-ní žebra například lepidlem, střídavě po protilehlých stra-nách dielektrika tak, že jsou po šesti uspořádána střídavěna každé straně. Další možnost je použití dielektrika z pruž-ného materiálu jako je syntetická guma, avšak přitom je nut-no ponechat dostatečně volný prostor pro přizpůsobení umístě-né gumy. V typickém příkladě je pohyb mezi nulovou a plnou zátěžív každém případě řádově 1 mm. Hodnota každého kondenzátoruje asi 470 pFv Je-li třeba může se kapacítafte zvětšit vsunu-tím dalších elektrod kruhového tvaru, mezi kterými jsou di-elektrické kroužky, které je střídavě spojují v páry.

Danou soustavu lze navrhnout podle výběru velikosti talí-řových pružin s danou vůlí mezi nulovou a plnou zátěží projakékoliv vleky například o váze 10 až 70 tun. Je třeba Zdů-raznit, že v popisovaném uspořádání funkce přenosu zátěžea vytváření elektrického signálu jsou na sobě zcela nezávislé,což znamená, že zatížení táhla nejsou přenášena deskami kon-denzátoru nebo kterýmikoliv součástkami, které k nim přísluší.

Kolem mezer mezi přírubami a táhlem jsou upravena těsněníproti prachu a chrániče, avšak i když nepohoda pronikne těsně-ním jednoduchá kondenzátorová Čidla jsou relativně necitlivána poškození narozdíl proti citlivým indukčním měničům.

Zpracování signálů je přímé. Obr. 4 znázorňuje schéma,ve kterém dva kondenzátory v místech_A a B jsou zapojeny vpolovičním můstku a buzeny střídavými, napětími v protifázio velikosti 1 volt mezi amplitudami, které je získáno ze stře- 5 - 6 - dových odboček sekundárního vinutí cívky volně kmitající- ho oscilátoru s frekvencí 5 kHz. Výstupní signál střídavého proudu čidla je vázán k vir-tuální zemi zesilovače, čímž je eliminován účinek kapacitafeekabelových přívodů, a ostatních rozptylových kapacitami k zemi.Výstup, zesilovače je porovnáván ve fázovém detektoru s refe-renčním signálem za účelem vytvoření bipolárního signálu,jehož velikost se v typickém případě pohybuje v rozmezí + až- 5 voltů.

Kombinací měniče, oscilátoru, zesilovače a fázovéhodetektoru je možno docílit přibližně lineární indikace jaktlakových tak tahových sil v táhle. 'rt í

Claims (6)

1. vobsahuje v citací vyznačená tím, že^prvni přenášeč zátěže s centrál-ní obou procházející druhým přenášečem zátěže, dvě pří-ruby /3,4/ umístěné ve směru osy na opačných stranáchpříčnéhoi nosníku /1/, druhý přenášeč zátěže, pružiny /7/pro přenos axiální zátěže mezi oběma přírubami /5,4/ anosníkem /1/, přičemž síly v obou axiálních směrech mohoubýt pružně přenášeny pružinami /7/ symetricky umístěnýmikolem osy /2/, kde jsou namontovány elektrody /10,11/jednak přiřazené k oběma přírubám /5*4/, jednak k čelůmpříčného nosníku /1/ tak, že elektroy /10,11/ jsou sy-metricky uspořádány vzhledem k těmto přírubám /5*4/ a příč-nému nosníku /1/ tak, že při relativním posunu zatíže-ných dílů v kterémkoliv směru se kapacitace mezi elektro-dami /10,11/ na Jedné straně příčného nosníku /1/ zvětšu-je, zatím co. na druhé straně se zmenšuje.
2. 2. Souprava měniče podle nároku 1, vyznačená tím, že kon-denzátory tvořené dvěma sadami elektrod /10,11/ jsou za-pojeny do vyváženého elektrického obvodu s diferenciálnímvýstupem.
3. 5. Souprava měniče podle nároku 1 nebo 2 vyznačená tím,, žeelektrody /10,11/ jsou prstencového tvaru a uzavírajíprvní přenášeč zátěže.

   4. Souprava měniče podle nároku 5 vyznačená tím, že pružnéústrojí přenášející zátěž obsahuje soustavy pružin /7/rozmístěné po obvodu' dále 'od osy /2/ než kondenzátorovédesky. - 8 -

   5. Souprava podle nároku 4 vyznačená tím, že obsahuje čtyřipružinové soustavy /7/ umístěné v rozích čtyřúhelníku.
4. 6. Souprava podle nároku 5 vyznačená tím, že pružinové sousta- i vy /7/ jsou zhotoveny z talířových pružin. J
5. 7. Souprava podle nároku 6 vyznačená tím, že talířové pruži-ny /7/ jsou namontovány na svornicích /9/, které jsouumístěny me2i přírubami /3,4/ a v uvedené části druhéhopřenášeče zátěže. 8. ' Souprava podle nároků 1 az 7 vyznačená tím, ze desky kon- densátoru jsou odděleny vrstvami dileketrika /13/ vlnitéhonebo zvlněného tvaru, které způsobují lehké odtlačovánídesek.
6. 9. Souprava podle kteréhokoliv z nároků 1 až 8 vyznačená tím, Že kondenzátorové desky jsou vlnité nebo zvlněného tvaru a odtlačují kondenzátorové desky od dielektrických mezi-lehlých vrstev.