RU2117299C1

RU2117299C1 - Acceleration overload detector

Info

Publication number: RU2117299C1
Application number: RU96112583A
Authority: RU
Inventors: Д.С. Гинятуллин
Original assignee: Министерство Российской Федерации по атомной энергии
Priority date: 1996-06-20
Filing date: 1996-06-20
Publication date: 1998-08-10

Abstract

FIELD: instruments. SUBSTANCE: device has inertial member which is designed as metal ball and is mounted in housing in space between its bottom and cap. Bottom and cap of housing are designed as two parallel round plates. One plate is made from dielectric material. Its inner surface is covered with computer-conducting strips, each of which has terminal for connection to recorder. Dielectric plate has ring projections between which current-conducting strips are located. Strips are shaped as coaxial split rings. Another plate is made from conducting material and has terminal for connection to recorder. Ball contacts both plates. Shape of ring projections of dielectric plates provides slope which is directed to plate center. Inner surface of current-conducting plate has radial bulges which do not reach plate center. This results in possibility to measure maximal acceleration in several ranges according to value and direction of acceleration in plate plane. EFFECT: possibility to measure maximal acceleration and record this information, remote control of readings. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, к измерениям параметров движения, в частности к измерениям предельной перегрузки. The invention relates to measuring equipment, to the measurement of motion parameters, in particular to measurements of the maximum load.

Известен предельный регистратор ускорения [1], содержащий подпружиненный инерционный элемент, выполненный в виде диска, установленного в корпусе с одной стороны на опорных шариках, а с другой стороны подпружиненного шариком, при этом в центре диска выполнены коническое углубление и коаксиальная ему концентрическая канавка, причем подпружиненный шарик помещен в коническое углубление. На инерционном диске имеются две зоны (круг и кольцо вокруг круга), выкрашенные в разные цвета. По цвету зон диска и положению центральной метки судят о значении и направлении измеряемого ускорения. Known limiting acceleration recorder [1], containing a spring-loaded inertial element made in the form of a disk mounted in the housing on one side on the support balls, and on the other hand a spring-loaded ball, with a conical recess and a concentric groove coaxial to it in the center of the disk, moreover a spring-loaded ball is placed in a conical recess. On the inertial disk there are two zones (circle and ring around the circle), painted in different colors. By the color of the zones of the disk and the position of the central mark, the value and direction of the measured acceleration are judged.

Однако данный предельный регистратор требует непосредственного визуального доступа. However, this terminal recorder requires immediate visual access.

Известен также прибор для измерения параметров движения [2], выбранный в качестве прототипа, содержащий инерционный элемент, выполненный в виде металлического шарика, установленного в корпусе в зазоре между дном и крышкой, выполненными в виде параллельно расположенных круглых пластин, которые выполнены из диэлектрического материала, на внутренней поверхности пластин установлены электропроводные полосы, каждая из которых имеет вывод для подключения к регистрирующему устройству. Расстояние между пластинами позволяет шарику беспрепятственно перемещаться вдоль них. Полость между пластинами заполнена безынерционной жидкостью. По изменению положения шарика в каждый момент времени регистрирующее устройство (электронно-вычислительная машина) определяет ускорение и направление действующей перегрузки в конкретный момент времени. Also known is a device for measuring motion parameters [2], selected as a prototype, containing an inertial element made in the form of a metal ball mounted in the housing in the gap between the bottom and the cover, made in the form of parallel circular plates made of dielectric material, electrically conductive strips are installed on the inner surface of the plates, each of which has an output for connection to a recording device. The distance between the plates allows the ball to move freely along them. The cavity between the plates is filled with inertia-free liquid. By changing the position of the ball at each moment of time, the recording device (electronic computer) determines the acceleration and direction of the current overload at a particular moment in time.

Данное устройство обладает следующими недостатками: необходим постоянный съем информации по большому количеству каналов, а также при длительном воздействии перегрузок в плоскости измерения для перемещения шарика требуется большой диаметр прибора. This device has the following disadvantages: it requires constant reading of information on a large number of channels, and also with a long exposure to overloads in the measurement plane, a large diameter of the device is required to move the ball.

Изобретение направлено на решение технической задачи обеспечения минимальных линейных размеров прибора при длительном воздействии перегрузок и упрощения дистанционного съема информации. The invention is aimed at solving the technical problem of ensuring the minimum linear dimensions of the device with prolonged exposure to overloads and simplifying remote reading of information.

Технический результат от использования изобретения заключается в измерении предельных перегрузок в нескольких интервалах по уровню и направлению воздействия нагрузки, сохранении информации о максимальной воздействовавшей перегрузке до воздействия перегрузки большей величины. The technical result from the use of the invention is to measure the maximum overloads at several intervals in terms of the level and direction of the impact of the load, storing information about the maximum impacted overload before the effect of an overload of a larger magnitude.

Указанная задача решается следующим образом. Заявляется датчик перегрузок, содержащий инерционный элемент, выполненный в виде металлического шарика, установленного в корпусе в зазоре между дном и крышкой, выполненными в виде параллельно расположенных круглых пластин, одна из которых выполнена из диэлектрического материала, причем на ее внутренней поверхности установлены электропроводные полосы, каждая из которых имеет вывод для подключения к регистрирующему устройству. Диэлектрическая пластина снабжена кольцевыми выступами, между которыми размещены электропроводные полосы, выполненные в виде концентрично расположенных разомкнутых колец. Другая пластина выполнена из проводящего материала и снабжена выводом для подключения к регистрирующему устройству. Шарик установлен в контакте с обеими пластинами. Профиль кольцевых выступов диэлектрической пластины имеет скос, обращенный к центру пластины. На внутренней поверхности пластины из проводящего материала выполнены радиальные выступы, не доходящие до центра пластины. The specified problem is solved as follows. An overload sensor is disclosed, comprising an inertial element made in the form of a metal ball mounted in the housing in the gap between the bottom and the cover, made in the form of parallel circular plates, one of which is made of dielectric material, and electrically conductive strips are installed on its inner surface, each from which it has an output for connecting to a recording device. The dielectric plate is equipped with annular protrusions, between which conductive strips are placed, made in the form of concentrically arranged open rings. The other plate is made of conductive material and is equipped with a terminal for connection to a recording device. The ball is installed in contact with both plates. The profile of the annular protrusions of the dielectric plate has a bevel facing the center of the plate. On the inner surface of the plate of the conductive material made radial protrusions, not reaching the center of the plate.

От прототипа заявляемый датчик отличается следующими признаками: диэлектрическая пластина снабжена кольцевыми выступами, между которыми размещены электропроводные полосы, выполненные в виде концентрично расположенных разомкнутых колец, другая пластина выполнена из проводящего материала и снабжена выводом для подключения к регистрирующему устройству, причем шарик установлен в контакте с обеими пластинами без зазоров. Профиль кольцевых выступов диэлектрической пластины имеет скос, обращенный к центру пластины. На внутренней поверхности пластины из проводящего материала выполнены радиальные выступы, не доходящие до центра пластины. The inventive sensor differs from the prototype by the following features: the dielectric plate is equipped with annular protrusions, between which there are conductive strips made in the form of concentrically arranged open rings, the other plate is made of conductive material and is equipped with an output for connection to a recording device, and the ball is installed in contact with both plates without gaps. The profile of the annular protrusions of the dielectric plate has a bevel facing the center of the plate. On the inner surface of the plate of the conductive material made radial protrusions, not reaching the center of the plate.

При возникновении ускорения в плоскости, параллельной плоскости пластин, шарик начинает двигаться в сторону действия сил. При удалении шарика от центра пластин сила трения увеличивается, большей перегрузке соответствует большее расстояние, пройденное шариком от начального до конечного положения. При последующих ударах с меньшей по величине нагрузкой, чем у предыдущих, сила трения шарика о пластины и кольцевые выступы на диэлектрической пластине не позволяют шарику перемещаться. Датчик хранит информацию о предшествующей нагрузке до момента приложения нагрузки большей по величине, чем предыдущая. When acceleration occurs in a plane parallel to the plane of the plates, the ball begins to move in the direction of the forces. As the ball moves away from the center of the plates, the friction force increases, the greater the distance corresponds to the greater distance traveled by the ball from the initial to the final position. In subsequent strokes with a smaller load than the previous ones, the friction force of the ball on the plate and the annular protrusions on the dielectric plate do not allow the ball to move. The sensor stores information about the previous load until the load is applied larger than the previous one.

Если повторный удар меньше по величине перегрузки, чем предыдущий, и не соосен ему, то радиальные выступы на внутренней поверхности пластины из проводящего материала, не доходящие до центра пластины, препятствуют угловому перемещению шарика по поверхности пластин. If the repeated impact is smaller in magnitude of the overload than the previous one and is not aligned with it, then the radial protrusions on the inner surface of the plate of conductive material, not reaching the center of the plate, prevent the angular movement of the ball on the surface of the plates.

Режим работы устройства ограничен как величиной перегрузки, так и фронтами нарастания и спада нагрузки (в силу инерционности шарика). Величина перегрузки определяется по расстоянию от первоначального до конечного положения шарика. The operating mode of the device is limited both by the magnitude of the overload and by the rise and fall fronts of the load (due to the inertia of the ball). The magnitude of the overload is determined by the distance from the initial to the final position of the ball.

Шарик, перемещаясь под воздействием перегрузки, замыкает соответствующую электрическую цепь между электропроводной полосой и пластиной из проводящего материала, что позволяет при простой электрической схеме однозначно определять не только уровень перегрузок, но и направление удара. The ball, moving under the influence of overload, closes the corresponding electrical circuit between the conductive strip and the plate of conductive material, which allows for a simple electrical circuit to uniquely determine not only the level of overloads, but also the direction of impact.

Датчик позволяет измерять изменение вектора перегрузок в плоскости, параллельной плоскостям пластин, по направлению и уровню перегрузок в нескольких интервалах. The sensor allows you to measure the change in the vector of overloads in a plane parallel to the planes of the plates, in the direction and level of overloads in several intervals.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен вертикальный разрез датчика, на фиг. 2 - электрическая схема датчика, на фиг. 3 - вид Б; на фиг. 4 - профиль кольцевого выступа на диэлектрической пластине. The invention is illustrated by drawings. In FIG. 1 is a vertical sectional view of the sensor; FIG. 2 is an electric circuit of the sensor, in FIG. 3 - view B; in FIG. 4 - profile of the annular protrusion on the dielectric plate.

Датчик содержит инерционный элемент, выполненный в виде металлического шарика 1, установленного в корпусе в зазоре между дном 2 и крышкой 3, выполненными в виде параллельно расположенных круглых пластин, одна из которых выполнена из диэлектрического материала (крышка 3), другая пластина (дно 2) выполнена из проводящего материала. На внутренней стороне пластины из диэлектрического материала (крышки 3) установлены электропроводные полосы 4, каждая из которых имеет вывод 5 для подключения к регистрирующему устройству 6. Диэлектрическая пластина (крышка 3) снабжена кольцевыми выступами 7, между которыми размещены электропроводные полосы 4, выполненные в виде концентрично расположенных разомкнутых колец. Другая пластина (дно 2) снабжена выводом 8 для подключения к регистрирующему устройству 6. Инерционный элемент 1 установлен в контакте с дном 2 и крышкой 3 (обеими пластинами). Профиль кольцевых выступов 7 диэлектрической пластины (крышка 3) имеет форму, например, прямоугольного треугольника, причем скос выступа обращен к центру пластины. The sensor contains an inertial element made in the form of a metal ball 1 installed in the housing in the gap between the bottom 2 and the cover 3, made in the form of parallel circular plates, one of which is made of dielectric material (cover 3), the other plate (bottom 2) made of conductive material. On the inner side of the plate of dielectric material (cover 3), conductive strips 4 are installed, each of which has a terminal 5 for connection to a recording device 6. The dielectric plate (cover 3) is provided with annular protrusions 7, between which are placed the conductive strips 4, made in the form concentrically located open rings. Another plate (bottom 2) is equipped with a terminal 8 for connection to a recording device 6. The inertial element 1 is installed in contact with the bottom 2 and the cover 3 (both plates). The profile of the annular protrusions 7 of the dielectric plate (cover 3) has the shape of, for example, a right-angled triangle, the bevel of the protrusion facing the center of the plate.

На внутренней стороне пластины из проводящего материала (дна 2) выполнены радиальные выступы 9, не доходящие до ее центра (дно 2). On the inner side of the plate of conductive material (bottom 2) made radial projections 9, not reaching its center (bottom 2).

Датчик закрепляется со стороны дна 2. Дно 2 и крышка 3 между собой скреплены жестким кольцом 10, при помощи которого задается требуемое усилие обжатия шарика 1. The sensor is fixed from the bottom 2. The bottom 2 and the cover 3 are fastened together by a rigid ring 10, by means of which the required compression force of the ball 1 is set.

Датчик работает следующим образом. При возникновении ускорения в плоскости, параллельной плоскости пластин, шарик 1 начинает двигаться в сторону действия сил. При удалении шарика 1 от центра пластин сила трения увеличивается. Большей перегрузке соответствует большее расстояние, пройденное шариком 1 от начального до конечного положения. Перемещаясь под действием перегрузки, шарик 1 замыкает цепь между соответствующей электропроводной полосой 4 и пластиной из проводящего материала (дном 2). При этом сопротивление цепи при положении шарика 1 в точке А1 больше, чем при положении в точке А2, т. е. сопротивление цепи однозначно определяет угловое положение шарика 1, что в свою очередь позволяет определять уровень и направление перегрузок. The sensor operates as follows. When acceleration occurs in a plane parallel to the plane of the plates, the ball 1 begins to move in the direction of the forces. When the ball 1 is removed from the center of the plates, the friction force increases. A larger overload corresponds to a greater distance traveled by the ball 1 from the initial to the final position. Moving under the action of overload, the ball 1 closes the circuit between the corresponding electrically conductive strip 4 and the plate of conductive material (bottom 2). In this case, the resistance of the circuit at the position of ball 1 at point A1 is greater than at the position at point A2, i.e., the resistance of the circuit uniquely determines the angular position of ball 1, which in turn allows determining the level and direction of overloads.

Для предотвращения возможного смещения шарика при заведомо слабых ударах предусмотрены кольцевые выступы 7 на пластине из диэлектрического материала (на крышке 3). Профиль кольцевых выступов 7 имеет треугольную форму, причем скос выступа обращен к центру пластины. To prevent possible displacement of the ball during deliberately weak impacts, annular protrusions 7 are provided on a plate of dielectric material (on the cover 3). The profile of the annular protrusions 7 has a triangular shape, with the bevel of the protrusion facing the center of the plate.

Для предотвращения углового смещения шарика 1 по поверхности пластин при повторном ударе, не соосном с предыдущим ударом, выполнены радиальные выступы 9, не доходящие до центра пластины из проводящего материала (дна 2). To prevent the angular displacement of the ball 1 on the surface of the plates upon repeated impact that is not coaxial with the previous impact, radial projections 9 are made, not reaching the center of the plate of conductive material (bottom 2).

Диаметр датчика при нагрузках до 1500 ед. не превышает 15 мм и позволяет проводить измерения в следующих интервалах, например до 300, 700 и 1500 ед. The diameter of the sensor at loads up to 1500 units. does not exceed 15 mm and allows measurements at the following intervals, for example up to 300, 700 and 1500 units.

Таким образом, датчик позволяет измерять предельные перегрузки в нескольких интервалах по уровню и направлению нагрузки в плоскости пластин, сохраняет информацию о воздействовавшей перегрузке до воздействия большей по величине перегрузки. Thus, the sensor allows you to measure the maximum overload in several intervals according to the level and direction of the load in the plane of the plates, saves information about the impacted overload until the impact of a larger overload.

Список литературы:
1. Авт. свид. СССР N 811152, МПК G 01 P 15/04 опубл. 07.03.81, Бюлл. N 9.Bibliography:
1. Auth. testimonial. USSR N 811152, IPC G 01 P 15/04 publ. 03/07/81, Bull. N 9.

2. Патент США N 3498137, МПК G 01 P 15/08 опубл. 03. 03.70. 2. US patent N 3498137, IPC G 01 P 15/08 publ. 03.03.70.

Claims

1. An overload sensor containing an inertial element made in the form of a metal ball mounted in the housing in the bottom with a gap and a cover made in the form of parallel circular plates, one of which is made of dielectric material, and electrically conductive strips are installed on its inner surface, each from which it has an output for connection to a recording device, characterized in that the dielectric plate is provided with annular protrusions, between which are electrically conductive wasps, made in the form of open rings concentrically disposed, and the other plate is made of a conductive material and provided with a terminal for connection to the recording apparatus, wherein the bead is in contact with both plates.

2. The overload sensor according to claim 1, characterized in that the profile of the annular protrusions of the dielectric plate has a bevel facing the center of the plate.

3. The overload sensor according to claim 1, characterized in that on the inner surface of the plate of the conductive material made radial protrusions that do not reach the center of the plate.