RU2280876C1

RU2280876C1 - Acceleration indicator

Info

Publication number: RU2280876C1
Application number: RU2005117827/28A
Authority: RU
Inventors: Ефим Леонидович Межирицкий (RU); Ефим Леонидович Межирицкий; Евгений Александрович Ивановский (RU); Евгений Александрович Ивановский; Виктор Александрович Куртюков (RU); Виктор Александрович Куртюков; Владислав Владимирович Юрасов (RU); Владислав Владимирович Юрасов; Федор Александрович Юрлов (RU); Федор Александрович Юрлов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "АМД - Центр им. Пилюгина-Холдинг"
Priority date: 2005-06-09
Filing date: 2005-06-09
Publication date: 2006-07-27

Abstract

FIELD: engineering of sensors for measuring acceleration of moving object, possible use in braking systems of various vehicles.

SUBSTANCE: acceleration indicator contains body, two plates, mounted in the body on one axis with possible angular displacement relatively to body and having shift of center of gravity relatively to axis, magnetic dampers of plate oscillations, switch in form of radiation emitter and photo-detector facing each other, limiters of angular movements of plates, one or more loads, mounted on at least one plate. Radiation source with photo-receiver are held on one of plates in such a way, that their position is coaxial, while plane of the second plate passes through the gap between them. Surface of the second plate has at least one aperture, providing lighting for photo-receiver by means of radiation emitter during rotation of plates relatively to each other. Electronic portion of indicator includes threshold device, measuring device and generator of time intervals, generator of rectangular pulses, key device, controlling enabling/disabling of signaling lamp of vehicle.

EFFECT: simplified construction, expanded technical capabilities, increased resistance to interference, increased reliability.

21 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к датчикам измерения ускорения движущегося объекта и может быть использовано в системах торможения различных транспортных средств.The invention relates to sensors for measuring the acceleration of a moving object and can be used in braking systems of various vehicles.

Из уровня техники широко известны конструкции датчиков ускорения маятникового типа с использованием электронно-оптической системы измерения. При этом японские разработчики и производители электронномеханических приборов для автомобильной промышленности наиболее активно используют в конструкции датчиков ускорения оптические системы и электронные схемы приема и обработки сигналов.The prior art design of pendulum-type acceleration sensors using an electron-optical measurement system is widely known. At the same time, Japanese developers and manufacturers of electromechanical devices for the automotive industry are most actively using optical systems and electronic signal reception and processing schemes in the design of acceleration sensors.

Например, в патенте JP 55-164365, 1980, HITACHI, описан оптический тахометр со схемой температурной компенсации. Тахометр содержит оптическую систему из светоизлучающего элемента и фотоприемника, прием сигналов фотоприемником осуществляется посредством преломления света маятником-диском с отверстиями, установленным на валу вращения, при этом используется электронная схема обработки сигналов. В патенте JP 58-005663, 1983, SUMITOMO ELECTRIC, описан датчик ускорения, в конструкции которого используются постоянные магниты, установленные на первом диске, закрепленном на вращающемся валу, магнитной силой во вращение приводится второй диск, на валу которого выполнена отражающая поверхность, контролируемая электронно-оптической системой. Также в качестве аналогов можно отметить конструкции датчиков, известные из патента JP 58-178260, 1983, SANYO ELECTRIC, патента JP 60-047917, 1985, патента JP 60-171462, 1985, патента JP 08-233609, 1996, NIKKISO, опубликованной заявки JP 2003-232657, 2003, DENSO, опубликованной заявки JP 2001-004403, 2001, AKEBONO BRAKE, в которой описан датчик вращения в системе контроля электрического тормоза.For example, in JP 55-164365, 1980, HITACHI, an optical tachometer with a temperature compensation circuit is described. The tachometer contains an optical system of a light-emitting element and a photodetector, the reception of signals by a photodetector is carried out by refraction of light by a pendulum-disk with holes mounted on the rotation shaft, using an electronic signal processing circuit. In patent JP 58-005663, 1983, SUMITOMO ELECTRIC, an acceleration sensor is described which uses permanent magnets mounted on a first disk mounted on a rotating shaft, and a second disk is driven by magnetic force to rotate, on the shaft of which a reflective surface is made that is electronically controlled optical system. Also, analogs include sensor designs known from JP 58-178260, 1983, SANYO ELECTRIC, JP 60-047917, 1985, JP 60-171462, 1985, JP 08-233609, 1996, NIKKISO, published application JP 2003-232657, 2003, DENSO, published application JP 2001-004403, 2001, AKEBONO BRAKE, which describes a rotation sensor in an electric brake control system.

Из патента US 5487303, 1996, известен спидометр с приемом оптических сигналов от вращающегося диска, установленного на валу двигателя. В патенте GB 1196526, 1970, описан датчик ускорения. Также следует отметить патент GB 1340723,1974, FORD MOTOR COMPANY.From US Pat. No. 5,487,303, 1996, a speedometer is known for receiving optical signals from a rotating disk mounted on a motor shaft. GB 1196526, 1970, describes an acceleration sensor. It should also be noted patent GB 1340723.1974, FORD MOTOR COMPANY.

Все перечисленные устройства, помимо достоинств, имеют и ряд недостатков, связанных со сложностью требуемого конструктивного их выполнения для обеспечения эффективной и надежной работы. При этом заявленный результат, заключающийся в простоте конструкции, надежности и высокой точности измерений, не всегда соответствует действительности.All of the above devices, in addition to their advantages, also have a number of drawbacks related to the complexity of their required constructive implementation to ensure efficient and reliable operation. Moreover, the claimed result, which consists in simplicity of design, reliability and high accuracy of measurements, does not always correspond to reality.

Среди отечественных аналогов изобретения можно отметить следующие.Among domestic analogues of the invention, the following can be noted.

В а.с. СССР №678424, 1979 раскрыто устройство для измерения нестабильности скорости вращения вала. Устройство содержит закрепленный на валу диск с кольцевыми дорожками информационных меток, осветительное устройство, фотоприемники, расположенные перед дорожками с метками, усилители, генератор импульсов, селектор, электронную схему. Из а.с. СССР №679882, 1979 известен двухкомпонентный резонансный акселерометр, содержащий корпус, инерционную массу, привод и т.д. Электрический контакт с элементами вращающейся части прибора осуществляется при помощи токосъемного устройства, состоящего из токопроводящих колец, изолированных между собой, и щеток, закрепленных на колодке. Фотоэлектрический датчик состоит из двух фотодиодов, включенных по дифференциальной схеме, двух источников света, закрепленных на вращающейся части прибора.In A.S. USSR No. 678424, 1979 disclosed a device for measuring the instability of the speed of rotation of the shaft. The device comprises a disk mounted on the shaft with ring tracks of information marks, a lighting device, photodetectors located in front of the tracks with marks, amplifiers, a pulse generator, a selector, an electronic circuit. From A.S. USSR No. 679882, 1979 known two-component resonant accelerometer containing a housing, inertial mass, drive, etc. Electrical contact with the elements of the rotating part of the device is carried out using a current collector device consisting of conductive rings isolated between each other and brushes mounted on the block. The photoelectric sensor consists of two photodiodes connected in a differential circuit, two light sources mounted on a rotating part of the device.

Указанные устройства имеют недостаток, связанный с высоким влиянием вибрации вращающихся частей и корпуса на измерения.These devices have the disadvantage associated with the high influence of vibration of the rotating parts and the housing on the measurement.

Использование балансировочных грузов для уменьшения колебаний вращающихся элементов известно, например, из а.с. СССР №857882, 1981, так, для уменьшения колебаний устройство снабжено магнито-индукционным демпфером. Также в а.с. СССР №871070, 1981 в устройстве для измерения скорости вращения используется балансировочный груз.The use of balancing weights to reduce vibrations of rotating elements is known, for example, from A.S. USSR No. 857882, 1981, for example, to reduce oscillations, the device is equipped with a magneto-induction damper. Also in A.S. USSR No. 871070, 1981 in the device for measuring the speed of rotation uses a balancing weight.

Устройство для измерения ускорения известно из а.с. СССР №993129, 1983. Также можно отметить патент RU 2104585, 1998, где используется магнитная и оптическая схемы при изучении вращательного движения.A device for measuring acceleration is known from A.S. USSR No. 993129, 1983. Patent RU 2104585, 1998, where magnetic and optical circuits are used in the study of rotational motion, can also be noted.

В патенте RU 2128345, 1999 описан осевой компенсационный цифровой акселерометр с неконтактным подвесом инерционной массы. Дифференциальный фотоэлектрический датчик положения выполнен разнесенным по оси акселерометра с двумя парами фотодиод-светодиод и двумя парами неподвижная-подвижная шторки. Данный осевой компенсационный цифровой акселерометр с неконтактным подвесом инерционный массы имеет высокую длительную стабильность нуля и малый дрейф нуля, что делает перспективным применение этого прибора для прецизионных измерений ускорений при любой ориентации измерительной оси. Недостатком прибора является сложная конструкция.The patent RU 2128345, 1999 describes an axial compensation digital accelerometer with a non-contact suspension of inertial mass. The differential photoelectric position sensor is arranged spaced along the axis of the accelerometer with two pairs of photodiode-LED and two pairs of fixed-movable shutters. This axial compensation digital accelerometer with a non-contact suspension of inertial mass has high long-term stability of zero and low zero drift, which makes it promising to use this device for precision acceleration measurements for any orientation of the measuring axis. The disadvantage of this device is its complex design.

Изобретение по патенту RU 2093384, 1997 направлено на повышение надежности датчика. Предложено устройство для сигнализации торможения транспортного средства, содержащее корпус, внутри которого на оси вращения с помощью штанги установлен груз с возможностью ограниченного поворота, а также размещены постоянный магнит и электромагнитный переключатель электрической цепи системы торможения автомобиля с возможностью изменения их взаиморасположения и воздействия магнитного поля постоянного магнита на электромагнитный переключатель при отклонении груза от положения равновесия. Согласно изобретению корпус выполнен с герметичным каналом, заполненным вязкой жидкостью, с осевой линией в виде части окружности с центром, расположенным на оси вращения груза, при этом электромагнитный переключатель закреплен неподвижно относительно груза, а постоянный магнит размещен с возможностью перемещения в герметичном канале.The invention according to patent RU 2093384, 1997 is aimed at improving the reliability of the sensor. A device for signaling the braking of a vehicle is proposed, comprising a housing inside which a load with a possibility of limited rotation is installed on the axis of rotation with the help of a bar, and a permanent magnet and an electromagnetic switch of the electric circuit of the car braking system are placed with the possibility of changing their relative position and the influence of the magnetic field of a permanent magnet to the electromagnetic switch when the load deviates from the equilibrium position. According to the invention, the housing is made with a sealed channel filled with a viscous liquid, with an axial line in the form of a part of a circle with a center located on the axis of rotation of the load, while the electromagnetic switch is fixed motionless relative to the load, and a permanent magnet is placed to move in the sealed channel.

Недостатком данного устройства является сложность его изготовления, связанная с наличием криволинейного герметичного канала с жидкостью и необходимостью его точной установки относительно оси вращения груза. Кроме того, показания датчика нестабильны, поскольку зависят от вязкости жидкости, которая может меняться в зависимости от условий работы датчика.The disadvantage of this device is the complexity of its manufacture associated with the presence of a curved sealed channel with liquid and the need for its accurate installation relative to the axis of rotation of the load. In addition, the sensor readings are unstable, because they depend on the viscosity of the liquid, which can vary depending on the operating conditions of the sensor.

В основу изобретения по патенту RU 2020632, 1994 положена задача создать датчик ускорения с такими элементами конструкции и их связями, которые позволили бы обеспечить более устойчивую работу датчика за счет стабилизации переключателя в вертикальном положении независимо от углов наклона в продольной плоскости объекта установки датчика ускорения, возникающих при движении объекта по дороге, имеющей подъемы и спуски под уклон. Для этого датчик ускорения содержит корпус и размещенный в нем на оси вращения постоянный магнит, переключатель, установленный с возможностью взаимодействия с постоянным магнитом, ограничитель колебаний постоянного магнита, установленный на корпусе, кожух, охватывающий корпус, ось вращения корпуса, установленную в кожухе. При этом корпус выполнен так, что его центр тяжести расположен противоположно оси вращения постоянного магнита, ось вращения корпуса расположена выше его центра тяжести параллельно оси вращения постоянного магнита.The basis of the invention according to patent RU 2020632, 1994 is the task of creating an acceleration sensor with such structural elements and their connections that would allow for more stable operation of the sensor by stabilizing the switch in a vertical position regardless of the angles of inclination in the longitudinal plane of the installation of the acceleration sensor when the object is moving along a road with slopes up and down. For this, the acceleration sensor comprises a housing and a permanent magnet located on it on the axis of rotation, a switch mounted to interact with the permanent magnet, a permanent magnet oscillation limiter mounted on the housing, a casing enclosing the housing, a housing rotation axis installed in the housing. In this case, the housing is made so that its center of gravity is located opposite the axis of rotation of the permanent magnet, the axis of rotation of the housing is located above its center of gravity parallel to the axis of rotation of the permanent magnet.

Однако конструкция указанного датчика достаточно сложна. Кроме того, в устройстве присутствует постоянный магнит, установленный с возможностью перемещения. Таким образом, притяжение магнита к металлическим конструкциям транспортного средства создает дополнительную погрешность в работе устройства.However, the design of the specified sensor is quite complicated. In addition, the device has a permanent magnet mounted with the ability to move. Thus, the attraction of the magnet to the metal structures of the vehicle creates an additional error in the operation of the device.

Из патента RU 2217766, 2003 известен датчик ускорения, принятый за наиболее близкий аналог. Датчик ускорения содержит корпус, первую плоскую пластину, установленную на оси с возможностью углового перемещения относительно корпуса, со смещенным относительно оси центром тяжести, переключатель, ограничители перемещений пластины и демпфер колебаний первой пластины. При этом датчик дополнительно содержит вторую плоскую пластину со смещенным относительно оси центром тяжести и демпфер колебаний второй пластины. Вторая пластина установлена на оси первой пластины с возможностью углового перемещения относительно первой пластины и корпуса. Обе пластины выполнены из электропроводного материала. Оба демпфера выполнены в виде постоянных магнитов, каждый из которых установлен на корпусе напротив периферийной части соответствующей пластины, при этом степени демпфирования колебаний пластин различны. Переключатель выполнен в виде обращенных друг к другу источника излучения и фотоприемника, расположенных каждый на своей пластине на одинаковых расстояниях от оси вращения с относительным смещением в плоскостях пластин. Для ограничения перемещений второй пластины введены дополнительные ограничители.From the patent RU 2217766, 2003, an acceleration sensor is adopted, taken as the closest analogue. The acceleration sensor comprises a housing, a first flat plate mounted on an axis with the possibility of angular movement relative to the housing, with a center of gravity offset from the axis, a switch, plate movement limiters and an oscillation damper of the first plate. Moreover, the sensor further comprises a second flat plate with a center of gravity offset from the axis and a vibration damper of the second plate. The second plate is mounted on the axis of the first plate with the possibility of angular movement relative to the first plate and the housing. Both plates are made of electrically conductive material. Both dampers are made in the form of permanent magnets, each of which is mounted on the housing opposite the peripheral part of the corresponding plate, while the degrees of damping of the oscillations of the plates are different. The switch is made in the form of a radiation source and a photodetector facing each other, each located on its plate at equal distances from the axis of rotation with relative displacement in the planes of the plates. To limit the movement of the second plate introduced additional stops.

Указанный датчик также обеспечивает устойчивую работу независимо от изменения профиля дороги (уклонов, виражей). При возникновении тормозного ускорения срабатывание датчика происходит за счет более быстрого перемещения пластины с малым демпфированием относительно пластин с большим демпфированием за счет совпадения оптических осей фотоприемника и источника излучений переключателя.The specified sensor also provides stable operation regardless of changes in the profile of the road (slopes, turns). When braking acceleration occurs, the sensor triggers due to faster movement of the plate with low damping relative to the plates with high damping due to the coincidence of the optical axes of the photodetector and the radiation source of the switch.

Недостатком датчика является трудность достижения сочетания высокой чувствительности включения сигнала одновременно с его реакцией на пиковые ускорения большой амплитуды и малой длительности, возникающих из-за неровности полотна дороги (ямы, ухабы и т.п.), а также от переключения скоростей транспортного средства и неуниверсальности тормозных характеристик различных марок транспортных средств.The disadvantage of the sensor is the difficulty of achieving a combination of high sensitivity of signal activation at the same time as its response to peak accelerations of large amplitude and short duration, arising due to roughness of the roadway (pits, potholes, etc.), as well as from switching vehicle speeds and non-universality braking characteristics of various brands of vehicles.

Задачей, положенной в основу настоящего изобретения, является устранение указанных недостатков, а также расширение технических возможностей датчика и повышение помехозащищенности и надежности.The task underlying the present invention is to eliminate these disadvantages, as well as expanding the technical capabilities of the sensor and improving noise immunity and reliability.

Для решения поставленной задачи предложен датчик ускорения, содержащий корпус, две пластины, установленные в корпусе на одной оси с возможностью углового перемещения относительно корпуса, и имеющие смещение центра тяжести относительно оси, демпферы колебаний пластин с различной степенью демпфирования, выполненные из постоянных магнитов - магнитные демпферы, установленные в корпусе напротив периферийной части соответствующих пластин, переключатель в виде обращенных друг к другу источника излучения и фотоприемника, ограничители угловых перемещений пластин, один или несколько грузов, установленные, по крайней мере, на одной пластине, служащие для регулировки углового положения пластин, токоподводы, обеспечивающие подачу питания на источник излучения, съем сигнала с фотоприемника и передачу его на обрабатывающие устройства. При этом источник излучения с фотоприемником закреплены на одной из пластин таким образом, что расположены соосно, а плоскость второй пластины проходит в зазоре между ними, поверхность второй пластины имеет, по крайней мере, одно отверстие, обеспечивающее освещенность фотоприемника посредством источника излучения при повороте пластин относительно друг друга. Электронная часть датчика включает пороговое устройство, измеритель и формирователь временных интервалов, генератор прямоугольных импульсов, ключевое устройство. При этом вход порогового устройства соединен с выходом переключателя, а выход - с первым входом измерителя и формирователя временных интервалов, второй вход измерителя и формирователя временных интервалов соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов, а выход - с входом ключевого устройства, управляющего включением/выключением сигнальной лампы транспортного средства.To solve this problem, an acceleration sensor is proposed, comprising a housing, two plates mounted in the housing on the same axis with the possibility of angular displacement relative to the housing, and having a center of gravity displacement relative to the axis, vibration dampers of plates with various degrees of damping made of permanent magnets - magnetic dampers mounted in the housing opposite the peripheral part of the respective plates, a switch in the form of a radiation source and a photodetector facing each other, angle limiters of plate movements, one or several weights installed on at least one plate, used to adjust the angular position of the plates, current leads, which supply power to the radiation source, pick up the signal from the photodetector and transmit it to processing devices. In this case, the radiation source with the photodetector is mounted on one of the plates in such a way that they are aligned, and the plane of the second plate passes in the gap between them, the surface of the second plate has at least one hole that provides illumination of the photodetector by the radiation source when the plates are rotated relative to each other. The electronic part of the sensor includes a threshold device, a meter and a shaper of time intervals, a rectangular pulse generator, a key device. In this case, the input of the threshold device is connected to the output of the switch, and the output is connected to the first input of the meter and the shaper of time intervals, the second input of the meter and shaper of the time intervals is connected to the output of the square-wave generator, and the output is connected to the input of the key device that controls the on / off signal lamp vehicle.

Ограничители угловых перемещений пластин устанавливают исходя из условия обеспечения постоянной засветки фотоприемника при их нахождении на упорах, установленных в направлении движения транспортного средства, и постоянного затемнения фотоприемника при нахождении пластин на противоположных упорах.Limiters of the angular displacements of the plates are set based on the condition of ensuring constant illumination of the photodetector when they are on the stops installed in the direction of movement of the vehicle, and constant dimming of the photodetector when the plates are on the opposite stops.

Относительное смещение оптической оси фотоприемника по отношению к отверстию выбирается из условия необходимой реакции переключателя.The relative displacement of the optical axis of the photodetector with respect to the hole is selected from the condition of the necessary reaction of the switch.

Пластины могут быть выполнены из электропроводного материала или часть, по крайней мере, одной пластины может быть выполнена из неэлектропроводного материала.The plates may be made of electrically conductive material, or part of at least one plate may be made of non-conductive material.

Желательно, чтобы, по крайней мере, одна пластина была выполнена в виде диска, предпочтительно, чтобы обе пластины были выполнены в виде дисков. Также пластины могут быть выполнены по форме в виде дисков со срезанными сегментами и выступами по периферийной части вдоль окружности дисков в зоне срезанной части.It is desirable that at least one plate is made in the form of a disk, it is preferable that both plates are made in the form of disks. Also, the plates can be made in the form of disks with cut segments and protrusions along the peripheral part along the circumference of the disks in the area of the cut part.

Пластины армируют электропроводным материалом в зоне магнитных полей демпферов с учетом диапазона углового перемещения пластин.The plates are reinforced with electrically conductive material in the area of the magnetic fields of the dampers, taking into account the range of angular displacement of the plates.

Различная степень демпфирования магнитных демпферов может быть обусловлена различными намагниченностью магнитов и/или их габаритами, и/или расстояниями до соответствующих пластин.A different degree of damping of magnetic dampers may be due to different magnetization of magnets and / or their dimensions, and / or distances to the respective plates.

Целесообразно, чтобы магнитные демпферы были выполнены по форме в виде гребенки и расположены по окружности электропроводных элементов дисков с чередующимися полярностями полюсов магнитов, обращенных к плоскости дисков. При этом магнитные демпферы, как правило, устанавливают в замкнутых магнитопроводах с зазором, в которых размещены электропроводные части дисков.It is advisable that the magnetic dampers are made in the form of a comb and are located around the circumference of the electrically conductive elements of the disks with alternating polarities of the poles of the magnets facing the plane of the disks. In this case, magnetic dampers, as a rule, are installed in closed magnetic circuits with a gap in which the electrically conductive parts of the disks are located.

Токоподводы выполняют из плоских лент с соотношением толщины к ширине, меньшим единицы. Токоподводы также могут быть выполнены металлизацией или другим методом.Current leads are made of flat tapes with a ratio of thickness to width less than one. Current leads can also be made by metallization or another method.

Предпочтительно, чтобы, по крайней мере, один груз был выполнен с возможностью его перемещения как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении по плоскости пластины, а также, чтобы, по крайней мере, один груз был выполнен с возможностью изменения его массы.Preferably, at least one load is made with the possibility of its movement both in horizontal and vertical directions along the plane of the plate, as well as at least one load is made with the possibility of changing its mass.

Как правило, ограничители перемещения пластин установлены таким образом, чтобы угол перемещения пластины с меньшим демпфированием был выполнен с большим углом перемещения, чем у пластины с большим демпфированием.As a rule, the plate movement limiters are set so that the angle of movement of the plate with less damping is made with a larger angle of movement than that of the plate with large damping.

Возможность соосной установки источника излучения и фотоприемника на одной пластине может быть реализована посредством выполнения пластины с кронштейном (закрепленным, например, припоем или выполненным как единое целое с пластиной), на котором соосно источнику излучения расположен фотоприемник таким образом, что плоскость второй пластины проходит в зазоре между источником излучения и фотоприемником. Кронштейн имеет в данном случае форму буквы Г. На кронштейне может быть установлен либо фотоприемник, либо источник излучения.The possibility of coaxial installation of the radiation source and the photodetector on one plate can be realized by making a plate with a bracket (fixed, for example, solder or made as a unit with the plate), on which the photodetector is aligned with the radiation source so that the plane of the second plate passes in the gap between the radiation source and the photodetector. In this case, the bracket has the shape of the letter G. Either a photodetector or a radiation source can be mounted on the bracket.

Источником излучения является, как правило, светодиод, но может быть и другой импульсный источник любого диапазона излучения.The radiation source is, as a rule, an LED, but there can also be another pulsed source of any radiation range.

Целесообразно механическую часть датчика, включающую пластины, и электронную часть датчика закрыть крышками с герметизацией между ними и корпусом.It is advisable to close the mechanical part of the sensor, including the plates, and the electronic part of the sensor with covers with sealing between them and the body.

Пластины могут быть выполнены из металла, сплава, пластика, полимера или другого износостойкого прочного материала.The plates can be made of metal, alloy, plastic, polymer or other wear-resistant durable material.

Пластины устанавливают на оси вращения посредством, по крайней мере, одного на каждую пластину подшипника качения.The plates are mounted on the axis of rotation by means of at least one rolling bearing per plate.

Конструкция предложенного датчика ускорения показана на фиг.1-6.The design of the proposed acceleration sensor is shown in Fig.1-6.

На фиг.1 изображена конструкция датчика ускорения.Figure 1 shows the design of the acceleration sensor.

На фиг.2 показано сечение АА в конструкции датчика ускорения.Figure 2 shows the cross section AA in the design of the acceleration sensor.

На фиг.3 показана блок-схема электронной части датчика ускорения.Figure 3 shows a block diagram of the electronic part of the acceleration sensor.

На фиг.4 показано расположение магнитных систем с магнитами по сечению ЖЖ.Figure 4 shows the location of the magnetic systems with magnets along the LJ section.

На фиг.5 изображен вид магнитной системы по сечению ЕЕ.Figure 5 shows a view of the magnetic system in cross section EE.

На фиг.6 показан вид дисков по сечению ДД.Figure 6 shows a view of the disks along the cross section DD.

Датчик ускорения состоит из корпуса 1, в котором закреплена ось 2, на которой установлены с возможностью независимого углового перемещения (поворота) плоские пластины, например, в виде дисков 3 и 4 со срезанными сегментами, на одном из которых размещены фотоприемник 5 соосно с источником излучения 6, расположенном на кронштейне 7, закрепленном на диске 3, или выполненным с ним как единое целое. Плоскость второго диска 4 расположена между фотоприемником 5 и источником излучения 6. На втором диске 4 имеется отверстие (или паз или выемка) 8, ограниченное стороной окружности, меньшей окружности диска и двумя радиальными сторонами.The acceleration sensor consists of a housing 1, in which an axis 2 is fixed, on which flat plates are mounted with the possibility of independent angular movement (rotation), for example, in the form of disks 3 and 4 with cut segments, on one of which a photodetector 5 is aligned with the radiation source 6, located on the bracket 7, mounted on the disk 3, or made with it as a whole. The plane of the second disk 4 is located between the photodetector 5 and the radiation source 6. On the second disk 4 there is an opening (or groove or recess) 8 limited by the side of a circle smaller than the disk circumference and two radial sides.

На дисках установлены грузы 9 и 10 с возможностью установки или перемещения в горизонтальном направлении и грузы 11 и 12 с возможностью установки или перемещения в вертикальном направлении.On the disks installed loads 9 and 10 with the ability to install or move in the horizontal direction and loads 11 and 12 with the ability to install or move in the vertical direction.

На корпусе 1 в зоне периферии дисков закреплены демпферы 13 и 14 с магнитными системами 15 и магнитами 16. На дисках 3 и 4 в зоне магнитных полей демпферов расположены электропроводные части дисков 17 и 18. Также на корпусе 1 расположены ограничители колебаний дисков 19, 20, 30 и 31. Для подачи питания на источник излучения 6 и съема сигнала с фотоприемника 5 использованы токоподводы 21, например, из плющеной ленты, отношение толщины к ширине которой меньше единицы. На корпусе 1 также расположена плата 22 электронной части. Электронная часть содержит пороговое устройство 23, измеритель и формирователь временных интервалов 24, генератор прямоугольных импульсов 25 и ключевое устройство 26. Механическая и электронная части датчика закрыты крышками 27 и 28.On the case 1, in the area of the periphery of the disks, dampers 13 and 14 are fixed with magnetic systems 15 and magnets 16. On the disks 3 and 4, in the area of the magnetic fields of the dampers, there are electrically conductive parts of the disks 17 and 18. Also on the case 1 are vibration limiters of the disks 19, 20, 30 and 31. To supply power to the radiation source 6 and pick up the signal from the photodetector 5, current leads 21 are used, for example, from flattened tape, the ratio of thickness to width of which is less than one. On the housing 1 is also located the board 22 of the electronic part. The electronic part contains a threshold device 23, a meter and a shaper of time intervals 24, a rectangular pulse generator 25 and a key device 26. The mechanical and electronic parts of the sensor are closed by covers 27 and 28.

Датчик располагается на транспортном средстве таким образом, чтобы диски находились в вертикальной плоскости параллельно вектору движения транспортного средства (стрелка В).The sensor is located on the vehicle so that the disks are in a vertical plane parallel to the vehicle's motion vector (arrow B).

Диски 3 и 4 со смещенными относительно оси 2 центрами тяжести представляют собой маятники. При действии тормозного ускорения

диски 3 и 4 поворачиваются вокруг оси 2 по стрелке Г за счет имеющейся маятниковости. Из-за различной степени демпфирования, создаваемой демпферами с магнитами во взаимодействии с токами, индуцируемыми в электропроводных частях дисков 17 и 18, поворот диска 4 происходит быстрее, чем диска 3. Степень демпфирования, обусловленная свойствами электропроводного материала и свойствами магнитов, их габаритами, расположением относительно поверхности дисков, наличием магнитных систем и чередованием полярности магнитов, а также расстояние между радиальной стороной отверстия диска 4 относительно оси переключателя, состоящего из источника излучения 6 и фотоприемника 5, рассчитываются таким образом, чтобы совмещение радиальной стороны отверстия с оптической осью переключателя происходило при действии заданного ускорения (ускорение срабатывания) при торможении транспортного средства, вызывающего реакцию переключателя и тем самым появление напряжения на выходе фотоприемника. Таким образом, при достижении радиальной стороны отверстия 8 диска 4 оптической оси переключателя на выходе фотоприемника 5 появляется напряжение, которое подается на вход порогового устройства 23, которое фиксирует определенного уровня сигнал с фотоприемника и вырабатывает на своем выходе прямоугольный импульс с длительностью, равной времени наличия сигнала на выходе фотоприемника. Сигнал с порогового устройства поступает на вход измерителя и формирователя временных интервалов 24, в котором на основе опорной частоты, вырабатываемой генератором прямоугольных импульсов 25, осуществляется измерение его длительности и в момент превышения измеренным значением заданной величины формируется управляющий сигнал на ключевое устройство, включающее сигнальную лампу 29 транспортного средства. После чего контролируется наличие сигнала с выхода порогового устройства и с момента его исчезновения вырабатывается сигнал, поддерживающий запитку ключевого устройства в течение заданного времени, а следовательно, и свечения сигнальной лампы 29.

Disks

3 and 4 with centers of gravity displaced relative to axis 2 are pendulums. Under the action of

brake acceleration

discs

3 and 4 rotate around axis 2 in the direction of arrow G due to the existing pendulum. Due to the varying degree of damping created by dampers with magnets in interaction with the currents induced in the electrically conductive parts of the disks 17 and 18, the rotation of the disk 4 is faster than the disk 3. The degree of damping due to the properties of the electrically conductive material and the properties of the magnets, their dimensions, location relative to the surface of the disks, the presence of magnetic systems and alternating polarity of the magnets, as well as the distance between the radial side of the hole of the disk 4 relative to the axis of the switch, consisting of regular enrollment radiation 6 and the photodetector 5, are calculated so that the alignment of the radial side of the opening with the optical switch axis occur at action predetermined acceleration (acceleration response) during braking of the vehicle, causing the switch response and thereby the appearance of the output voltage of the photodetector. Thus, when the radial side of the hole 8 of the disk 4 of the optical axis of the switch reaches the output of the photodetector 5, a voltage appears that is applied to the input of the threshold device 23, which captures a certain level of the signal from the photodetector and generates a rectangular pulse at its output with a duration equal to the signal presence time at the output of the photodetector. The signal from the threshold device is fed to the input of the meter and the shaper of time intervals 24, in which, based on the reference frequency generated by the rectangular pulse generator 25, its duration is measured and, when the measured value exceeds the specified value, a control signal is generated to the key device, including the signal lamp 29 vehicle. After that, the presence of the signal from the output of the threshold device is monitored and from the moment of its disappearance a signal is generated that supports the power supply of the key device for a given time, and therefore the glow of the signal lamp 29.

Таким образом, после появления сигнала срабатывания с переключателя электронная схема осуществляет задержку включения сигнальной лампы на выбранное время, тем самым исключается реакция датчика на пиковые ускорения малой длительности, возникающие из-за неровностей полотна дороги и от переключателя скорости транспортного средства, при этом повышается помехозащищенность датчика.Thus, after the response signal from the switch appears, the electronic circuit delays turning on the signal lamp for a selected time, thereby eliminating the sensor’s reaction to short-duration peak accelerations arising from road surface irregularities and from the vehicle’s speed switch, which increases the noise immunity of the sensor .

При продолжительном действии тормозного ускорения быстрый диск устанавливается на определенный угол относительно исходного положения, соответствующий величине тормозного ускорения, а медленный диск постоянно "догоняет" быстрый диск и уменьшает выходной сигнал переключателя до нуля. Однако электронная схема позволяет на заданное время поддерживать включение сигнальной лампы.With prolonged action of brake acceleration, the fast disk is set at a certain angle relative to the initial position, corresponding to the value of brake acceleration, and the slow disk constantly “catches up” the fast disk and reduces the output signal of the switch to zero. However, the electronic circuit allows for a specified time to support the inclusion of a signal lamp.

При действии тормозного ускорения, превышающего уровень, соответствующий углу прокачки "быстрого" диска, он ложится на упор, расположенный по направлению движения, но за счет меньшей прокачки медленного диска, также находящегося на упоре, осуществляется постоянная засветка фотоприемника и сигнальная лампа включена до прекращения действия этого тормозного ускорения.Under the action of braking acceleration exceeding the level corresponding to the angle of pumping of the "fast" disk, it lays down on the stop located in the direction of movement, but due to less pumping of the slow disk, which is also on the stop, the photodetector is continuously illuminated and the signal lamp is turned on until the action ceases this braking acceleration.

При наборе скорости транспортным средством маятники перемещаются в сторону, противоположную движению, причем геометрические параметры дисков и расположение упоров, установленных в направлении противоположно движению выбраны, таким образом, что движение обоих дисков вплоть до упоров происходит при отсутствии засветки фотоприемника.When the vehicle speeds up, the pendulums move in the direction opposite to the movement, and the geometric parameters of the disks and the location of the stops installed in the opposite direction to the movement are selected so that the movement of both disks up to the stops occurs in the absence of illumination of the photodetector.

Тем самым расширяются технические возможности датчика.Thereby expanding the technical capabilities of the sensor.

В датчике ускорения за счет перемещения (переустановки) грузов в горизонтальном направлении и грузов в вертикальном направлении достигается изменение ускорения срабатывания и изменение скоростей движения дисков от тормозного ускорения, а за счет введения токоподводов, например, из сплющенной ленты повышается чувствительность. Тем самым датчик ускорения обладает свойствами приспособления к различным типам транспортных средств, обладающих различными тормозными и скоростными характеристиками и амортизационными свойствами.In the acceleration sensor, by moving (reinstalling) the loads in the horizontal direction and the loads in the vertical direction, a change in the response acceleration and a change in the speed of the disks from the brake acceleration are achieved, and through the introduction of current leads, for example, from a tapered tape, the sensitivity is increased. Thus, the acceleration sensor has the properties of adaptation to various types of vehicles with different braking and speed characteristics and shock absorption properties.

Таким образом, предложенный датчик имеет несложную конструкцию, расширенные технические возможности, повышенную помехозащищенность и надежность.Thus, the proposed sensor has a simple design, advanced technical capabilities, increased noise immunity and reliability.

Claims

1. An acceleration sensor comprising a housing, two plates mounted in the housing on the same axis with the possibility of angular displacement relative to the housing and having a center of gravity displacement relative to the axis, vibration dampers of plates with varying degrees of damping made of permanent magnets, magnetic dampers installed in case opposite the peripheral part of the respective plates, a switch in the form of a radiation source and a photodetector facing each other, limiters of the angular displacements of the plates, one or more about goods installed on at least one plate, used to adjust the angular position of the plates, current leads, providing power to the radiation source, picking up the signal from the photodetector and transmitting it to processing devices, characterized in that the radiation source with the photodetector is fixed to one of the plates in such a way that they are arranged coaxially, and the plane of the second plate passes in the gap between them, while the surface of the second plate has at least one hole that provides illumination l the photodetector by means of a radiation source when the plates rotate relative to each other, the electronic part of the sensor includes a threshold device, a meter and a shaper of time intervals, a rectangular pulse generator, a key device, while the input of the threshold device is connected to the output of the switch, and the output to the first input of the meter and the shaper of the time intervals, the second input of the meter and the shaper of the time intervals is connected to the output of the rectangular pulse generator, and the output to the input of the cell a device for controlling the on / off signal lamp of the vehicle.

2. The acceleration sensor according to claim 1, characterized in that the threshold device captures the signal from the photodetector of a given level and generates a rectangular pulse at its output with a duration equal to the time of the signal at the output of the photodetector, the signal from the threshold device is input to the meter and the shaper of time intervals in which, on the basis of the reference frequency generated by the square-wave pulse generator, its duration is measured and when the measured value exceeds the specified value of A control signal is generated to the key device, which includes the signal lamp of the vehicle.

3. The acceleration sensor according to claim 1, characterized in that the limiters of the angular displacements of the plates are installed based on the condition of providing constant illumination of the photodetector when they are on the stops installed in the direction of vehicle movement and constant dimming of the photodetector when the plates are on opposite stops.

4. The acceleration sensor according to claim 1, characterized in that the relative displacement of the optical axis of the photodetector with respect to the hole is selected from the condition of the necessary reaction of the switch.

5. The acceleration sensor according to claim 1, characterized in that the plates are made of electrically conductive material.

6. The acceleration sensor according to claim 1, characterized in that at least a portion of at least one plate is made of non-conductive material.

7. The acceleration sensor according to claim 1, characterized in that at least one plate is made in the form of a disk.

8. The acceleration sensor according to claims 1 or 5-7, characterized in that the plates are reinforced with electrically conductive material in the area of the magnetic fields of the dampers, taking into account the range of angular displacement of the plates.

9. The acceleration sensor according to claim 1, characterized in that the plates are made in the form of disks with cut segments and protrusions along the peripheral part along the circumference of the disks in the area of the cut part.

10. The acceleration sensor according to claim 1, characterized in that the varying degree of damping of the magnetic dampers is due to the different magnetization of the magnets, and / or their dimensions, and / or the distances to the respective plates.

11. The acceleration sensor according to claim 7, characterized in that the magnetic dampers are made in the form of a comb and are located around the circumference of the electrically conductive elements of the disks with alternating polarities of the poles of the magnets facing the plane of the disks.

12. The acceleration sensor according to claim 1 or 11, characterized in that the magnetic dampers are installed in closed magnetic circuits with a gap in which the conductive parts of the disks are located.

13. The acceleration sensor according to claim 1, characterized in that the current leads are made of flat tapes with a ratio of thickness to width less than one.

14. The acceleration sensor according to claim 1, characterized in that the current leads are metallized.

15. The acceleration sensor according to claim 1, characterized in that at least one load is made with the possibility of its movement in both horizontal and vertical direction along the plane of the plate.

16. The acceleration sensor according to claim 1 or 15, characterized in that at least one load is made with the possibility of changing its mass.

17. The acceleration sensor according to claim 1, characterized in that the plate limiters are installed so that the angle of movement of the plate with less damping is made with a larger angle of movement than a plate with large damping.

18. The acceleration sensor according to claim 1, characterized in that one of the plates is made with a bracket on which a photodetector is arranged coaxially to the radiation source so that the plane of the second plate passes in the gap between the radiation source and the photodetector.

19. The acceleration sensor according to claim 1, characterized in that the radiation source is an LED.

20. The acceleration sensor according to claim 1, characterized in that the mechanical part of the sensor, including the plates, and the electronic part of the sensor are closed with covers with sealing between them and the housing.

21. The acceleration sensor according to claim 1, characterized in that the limiters of the angular displacements of the plates are made shock-absorbed.