Датчик предельного угла наклона герконовый

Заявляемая полезная модель относиться к технике, а именно, к датчикам позволяющим контролировать угол наклона объектов, в одной или двух плоскостях, в дискретном режиме. Заявляемая полезная модель может найти применение, как самостоятельное изделие, так и в качестве составляющей части и различных системах, применяемых в робототехнике, в охранной сигнализации, в контрольно-измерительном оборудовании, в средствах автоматизации обеспечения безопасности на транспорте, в машиностроении, металлургии, в других областях деятельности человека, где необходимо определять предельный угол наклона объекта. В датчике предельного угла наклона герконовом, включающем корпус с крышкой, камеру, поверхность качения, тело качения, активный элемент, корпус выполнен из немагнитного материала, поверхность качения совмещена с внутренней поверхностью корпуса, создавая при этом камеру в теле корпуса, тело качения представляет собой постоянный магнит, который создает чувствительную зону, а активный элемент выполнен создающим выходной сигнал и представляет собой герметичный магнитоуправляемый контакт, расположен под поверхностью качения, причем обеспечивается возможность регулировки расстояния между ним и поверхностью качения, а расстояние между телом качения и активным элементом определяет значение выходного сигнала. При этом тело качения выполнено либо в виде шара, либо в виде цилиндра, либо в виде диска, а так же может быть выполнено из намагниченного ферромагнетика или любого другого материала пригодного для производства магнитов, поверхность качения выполнена в виде либо конуса, либо в виде поверхности с заданной кривой, а для обеспечения стабильности работы при вибрации в камеру с телом качения помещена демпфирующая жидкость. Технический эффект заявляемого технического решения заключается в расширении функциональных возможностей, упрощении конструкции, уменьшении стоимости. Заявляемая полезная модель позволяет контролировать предельный угол наклона объекта, обладает надежностью в эксплуатации, легко интегрируется в существующие системы автоматизации технологических процессов. Формула полезной модели содержит 1 независимый и 4 зависимых пункта.

Заявляемая полезная модель относиться к технике, а именно, к датчикам позволяющим определять угол наклона объектов, в одной или двух плоскостях, в дискретном режиме. Заявляемая полезная модель может найти применение как самостоятельное изделие, так и в качестве составляющей части при создании различных систем, применяемых в робототехнике, в охранной сигнализации, в контрольно-измерительном оборудовании, в средствах автоматизации обеспечения безопасности на транспорте, в машиностроении, металлургии, в других областях деятельности человека, где необходимо определять предельный угол наклона объекта.

Наиболее близким по принципу действия к заявляемой полезной модели является двухкоординатный датчик угла наклона, основанный на измерении величины перемещения шара вызванных наклонами датчика относительно горизонта по двум координатам (патент РФ 2191988, МПК G01C 9/10, приоритет от 12.07.2000 г). Датчик содержит электропроводящий шар, размещенный в герметичном корпусе, залитом диэлектрической жидкостью, в который введены две пары электропроводящих обкладок и электропроводящий осесимметричный подпятник, имеющий вогнутую сферическую поверхность, радиус которой больше радиуса шара, который и установлен на этот подпятник, при этом шар с подпятником образуют физический маятник и шар охватывают две пары электропроводящих обкладок, плоскости симметрии, которых взаимно ортогональны и проходят через ось симметрии подпятника, на которой также лежит центр вогнутой сферической поверхности обкладок.

Датчик обеспечивает непрерывное измерение угла наклона в диапазоне от 0 до 30°.

Недостатками известного технического решения являются:

- узкий диапазон измерения углов наклона - от 0 до 30°, обусловленный радиальным расположением обкладок находящихся в плоскости качения шара и ограничивающий его ход;

- нестабильная работа и высокая вероятность ложных показаний при работе в условиях вибрации. Для сглаживания вибрации предполагает использовать демпфирующую жидкость, однако малые зазоры между шаром и обкладками не позволяют достичь стабильности;

- сложность реализации данного устройства связано с обеспечением высокой геометрической точности поверхностей подпятника с вогнутой сферической поверхностью, поверхностями обкладок, шара и обеспечением необходимого зазора между ними, и как следствие высокая стоимость изготовления.

Ставилась задача разработать датчик контроля предельного угла наклона с небольшими габаритными размерами, со стабильными выходными характеристиками, не требующий в процессе эксплуатации дополнительных настроек, регулировок, обеспечивающий контроль наклона объектов для различных областей применений, в том числе для работы в жестких условиях эксплуатации.

Поставленная задача решается тем, что в датчике предельного угла наклона герконовом, включающем корпус с крышкой камеру, поверхность качения, тело качения, активный элемент, корпус выполнен из немагнитного материала, поверхность качения совмещена с внутренней поверхностью корпуса, создавая при этом камеру в теле корпуса, тело качения представляет собой постоянный магнит, который создает чувствительную зону, а активный элемент выполнен создающим выходной сигнал и представляет собой герметичный магнитоуправляемый контакт, расположен под поверхностью качения, причем обеспечивается возможность регулировки расстояния между ним и поверхностью качения, а расстояние между телом качения и активным элементом определяет значение выходного сигнала. При этом тело качения выполнено либо в виде шара, либо в виде цилиндра, либо в виде диска, а так же может быть выполнено из намагниченного ферромагнетика или любого другого материала пригодного для производства магнитов, поверхность качения выполнена в виде либо сферы, либо конуса, либо в виде поверхности с заданной кривой, а для обеспечения стабильности работы при вибрации в камеру с телом качения помещена демпфирующая жидкость.

Технический эффект заявляемого технического решения заключается в расширении функциональных возможностей, упрощении конструкции, уменьшении стоимости, так как заявляемая полезная модель построена на принципах использования элементарной кинематической схемы, без сложных механических и электрических составляющих, не требующий для реализации дорогостоящих технологий и материалов. Заявляемая полезная модель позволяет контролировать предельный угол наклона объекта, обладает надежностью в эксплуатации, легко интегрируется в существующие системы автоматизации технологических процессов.

Заявляемая полезная модель позволяет создавать устройства с малым весом, с небольшими габаритными размерами, а при необходимости миниатюрные, со стабильными выходными характеристиками, не требующие в процессе эксплуатации дополнительных настроек, регулировок. Это дает возможность помещать их в различного рода защитные оболочки, корпуса, кожуха и герметизировать компаундами, получая изделия с повышенной степенью защиты, до 1Р68 по ГОСТ 14254-96 и выше, вандалоустойчивые, с высокими эксплуатационными характеристиками, предназначенными для работы в жестких условиях эксплуатации:

- в условиях повышенного давления;

- при наличии вибрации;

- в сложных климатических условиях;

- в агрессивных средах;

- в условиях повышенных и пониженных температур;

- в условиях сильных абразивных и механических воздействий.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами.

На фигуре 1 поз.1 представлена блок-схема устройства для определения предельного угла наклона где: 1 - корпус, 2 - камера, 3 - поверхность качения, 4 - тело качения, 5 - активный элемент, 6 - чувствительная зона образованная постоянным магнитным полем, 7 - крышка корпуса, 8 - демпфирующая жидкость.

Работает заявляемая полезная модель следующим образом.

Датчик предельного угла наклона герконовый контролирует заданный угол наклона, создавая при этом дискретный выходной сигнал. В заявляемой полезной модели, в отличие от прототипа, чувствительную зону создает само тело качения, которое выполнено в виде постоянного магнита. Изменяющийся выходной сигнал, в отличие от прототипа, создается с помощью герметичного магнитоуправляемого контакта (геркона).

В корпусе 1 с крышкой 7 выполнена определенным образом поверхность качения 3, при этом поверхность качения 3 совмещена с внутренней поверхностью корпуса 1, создавая при этом камеру 2 в теле корпуса 1. Корпус 1 изготовлен из немагнитного материала. На поверхность качения 3 помещено тело качения 4, которое под действием его собственной силы тяжести располагается в самой нижней точке - в исходном положении. Тело качения может быть выполнено в виде либо шара, либо диска либо цилиндра, а поверхность качения может быть выполнено в виде либо сферы, либо конуса либо поверхности с заданной кривой.

Активный элемент 5, представляющий собой герметичный магнитоуправляемый контакт (геркон), установлен ниже поверхности качения 3. Расстояния между активным элементом 5 и поверхностью качения 3 отрегулировано таким образом, что обеспечивает присутствие верхней поверхности активного элемента в чувствительной зоне 6 тела качения 4 находящегося в исходном положении. Выходной сигнал геркона в этот момент соответствует исходному положению тела качения. Камера устройства закрыта крышкой 7. Для сглаживания колебаний при вибрации в камеру с телом качения залита демпфирующая жидкость 8.

Расположение активного элемента ниже поверхности качения позволяет снять ограничение движению тела качения 4 по поверхности качения 3 при наклоне корпуса, что увеличивает величину контролируемого угла до 180°. Угол образованный плоскостью горизонта и плоскостью качения равен предельному углу наклона для конкретного устройства, и задается для каждого устройства индивидуально в зависимости от желаемой величины контролируемого угла наклона, и может находиться в диапазоне от 0 до 180°. При наклоне датчика предельного угла наклона герконового фигура 1, поз.2 уменьшается угол между поверхностью качения и плоскостью горизонта, а при достижении его отрицательного значения, тело качения 4 начинает движение под действием собственной силы тяжести. При этом увеличивается расстояние между активным элементом 5 и чувствительной зоной 6, что приводит к ослаблению постоянного магнитного поля в области нахождения активного элемента и как следствие к изменению значения дискретного сигнала геркона.

Изменяя вид поверхности качения и форму тела качения, заявляемая полезная модель позволяет создавать широкий спектр устройств для определения предельного угла наклона, отличающихся характеристиками и сферой применения.

1. Датчик предельного угла наклона герконовый, включающий корпус с крышкой камеру, поверхность качения, тело качения, активный элемент, отличающийся тем, что корпус выполнен из немагнитного материала, поверхность качения совмещена с внутренней поверхностью корпуса, создавая при этом камеру в теле корпуса, тело качения представляет собой постоянный магнит, который создает чувствительную зону, а активный элемент выполнен создающим выходной сигнал, представляет собой герметичный магнитоуправляемый контакт, расположен под поверхностью качения, причем при этом обеспечивается возможность регулировки расстояния между ним и поверхностью качения, а расстояние между телом качения и активным элементом определяет значение выходного сигнала.

2. Датчик предельного угла наклона герконовый по п.1, отличающийся тем, что тело качения выполнено либо в виде шара, либо в виде цилиндра, либо в виде диска, а также выполнено либо из намагниченного ферромагнетика, либо из любого другого материала, пригодного для производства постоянных магнитов.

3. Датчик предельного угла наклона герконовый по п.1, отличающийся тем, что поверхность качения выполнена в виде либо конуса, либо в виде поверхности с заданной кривой.

4. Датчик предельного угла наклона герконовый по п.1, отличающийся тем, что для обеспечения стабильности работы при вибрации в камеру с телом качения помещена демпфирующая жидкость.