Пьезоэлектрический выключатель

 

Полезная модель относится к области электротехники и может использоваться в системах управления процессами в самых различных отраслях промышленности, транспорта, сельского хозяйства и т.п.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание пьезоэлектрического выключателя, содержащего держатель в виде самостоятельного законченного изделия, защищенного от климатического воздействия и вредных факторов окружающей среды. А также возможность использования держателя в различных типах корпусов пьезоэлектрических выключателей с учетом взаимозаменяемости.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение надежности работы функциональных элементов пьезоэлектрического выключателя в течение длительного срока эксплуатации за счет увеличения прочности и герметичности корпуса держателя.

Технический результат достигается тем, что в пьезоэлектрическом выключателе, содержащем кожух, в котором расположен держатель, в свою очередь, состоящий из цилиндрического корпуса в форме стакана, в котором расположен пьезоэлемент с напыленным положительным электродом и металлической подложкой, соединитель-токосъемник, печатная плата с электрической схемой и контактными площадками, корпус держателя закрыт крышкой с помощью замочного узла, образованного ступенчатыми упорами на крышке и выступами на внутренней поверхности корпуса держателя, а внутренняя полость корпуса держателя заполнена компаундом.

Заявляемый пьезоэлектрический выключатель, содержащий держатель, обеспечивает более надежную фиксацию основных функциональных элементов изделия за счет конструкции держателя, состоящей из корпуса и крышки, соединенных между собой замочным узлом. Держатель в сборе с заполненной компаундом внутренней полостью корпуса обладает самостоятельной (автономной) устойчивостью к вредным воздействиям окружающей среды. Представляет собой взаимозаменяемое, законченное, готовое к использованию изделие, с возможностью проведения испытаний для проверки функциональности его основных элементов в полном объеме как конечного продукта.

Полезная модель относится к области электротехники и может использоваться в системах управления процессами в самых различных отраслях промышленности, транспорта, сельского хозяйства и т.п.

Известен пьезоэлектрический переключатель по патенту РФ 32340, содержащий герметичный корпус, в котором сформирована упругая мембрана, пьезоэлектрический чувствительный элемент, установленный на мембрану и срабатывающий при механическом воздействии на корпус мембраны с наружной стороны, и электронный ключ, представляющий собой плату с электрорадиоэлементами, выполненную с возможностью электрического соединения с чувствительным элементом. Переключатель снабжен держателем, выполненным из диэлектрического материала и с возможностью обеспечения фиксации пьезоэлектрического чувствительного элемента относительно платы электронного ключа, а также фиксации последних внутри корпуса, при этом плата электронного ключа ориентирована вдоль оси корпуса. Корпус переключателя выполнен из металла или диэлектрического материала, а полость корпуса герметизирована за счет заливки компаундом или пластической массой. На торце держателя, обращенном к пьезоэлектрическому чувствительному элементу переключателя, выполнено гнездо для размещения последнего, а в основании держателя выполнены окна для обеспечения подключения платы электронного ключа к чувствительному элементу и посадочный элемент. При этом плата электронного ключа имеет паз для установки на посадочный элемент держателя и выступы с контактными площадками чувствительного элемента через окна в основании держателя.

Несмотря на достигнутую определенную защищенность переключателя от вредного воздействия окружающей среды и, как следствие, повышение срока эксплуатации и надежности, недостатком его является нерациональное конструктивное решение, связанное с фиксацией и герметизацией основных функциональных элементов переключателя только после установки в корпус конкретного изделия.

Известен пьезоэлектрический переключатель по патенту РФ 54278, содержащий корпус, выполненный герметичным, мембрану, расположенную на корпусе, пьезоэлектрический элемент, установленный на мембрану внутри корпуса с внутренней ее стороны и срабатывающий при механическом воздействии на мембрану с наружной ее стороны, плату с радиоэлементами, предназначенную для реализации функции электронного ключа и электрически подсоединенную к пьезоэлектрическому элементу. Пьезоэлектрический элемент жестко прикреплен к мембране. Для фиксации и базирования платы с радиоэлементами относительно пьезоэлектрического элемента использована свободная наружная поверхность пьезоэлектрического элемента, а внутренняя полость корпуса полностью заполнена компаундом.

Однако недостатком известного переключателя также является нерациональное конструктивное решение, связанное с фиксацией и герметизацией основных функциональных элементов переключателя только после установки в корпус конкретного изделия. Вследствие этого, при выходе из строя основных функциональных элементов переключателя, придется заменять весь корпус изделия.

Известен пьезоэлектрический выключатель по патенту ЕПО ЕР 0343685. Конструкция пьезоэлектрического выключателя содержит держатель в виде модуля. В корпусе держателя расположены основные функциональные элементы выключателя - пьезоэлемент, состоящий из пьезокристалла с напыленными на него положительным и отрицательным электродами, между которыми имеется зазор. Пьезоэлемент размещен на донце корпуса модуля с помощью, по крайней мере, липкой ленты. На пьезоэлемент наложен соединитель типа «зебра», содержащий перемежающиеся проводящие и изоляционные слои. Сверху соединитель прижат печатной платой с нанесенной на ней электрической схемой выключателя. Плата имеет две контактные площадки, при этом одна площадка через соединитель контактирует с положительным электродом пьезоэлемента, а другая площадка - с его отрицательным электродом.

Недостатками известного выключателя является сложная конструкция корпуса модуля, ненадежная фиксация основных функциональных элементов и возможность герметизации основных функциональных элементов переключателя только после установки в корпус конкретного изделия.

Ближайшим аналогом заявляемого технического решения принят пьезоэлектрический выключатель по патенту РФ 73120, содержащий держатель в виде модуля. Держатель находится в кожухе пьезоэлектрического выключателя. Держатель, в свою очередь, состоит из корпуса, в котором расположен пьезоэлемент с напыленным положительным электродом, содержащий металлическую подложку, соединитель типа «зебра» и печатная плата с электрической схемой и двумя контактными площадками. Корпус держателя имеет элементы фиксации в виде защелки. Печатная плата может содержать дополнительную контактную площадку. После установки держателя в кожух пьезоэлектрического выключателя, внутренняя полость кожуха выключателя заливается компаундом, сквозь который наружу выходят выводы электрической схемы печатной платы держателя.

В известном техническом решении фиксация основных функциональных элементов - пьезоэлемента, печатной платы, и соединителя типа «зебра» в корпусе держателя при сборке осуществляется с помощью двух защелок. Такая конструкция корпуса ненадежна, т.к. после захвата печатной платы защелками, последние находятся в раздвинутом, «напряженном» состоянии из-за противодействия соединителя типа «зебра». Что снижает надежность фиксации указанных выше элементов в держателе. Также происходит деформация рабочей поверхности держателя, вследствие которой снижается качество соединения модуля с кожухом выключателя из-за неравномерного слоя клеевого состава, повторяющего форму деформированной поверхности держателя. Все эти недостатки конструкции держателя, в конечном счете, приводят к снижению надежности пьезоэлектрического выключателя и его долговечности. Кроме того, недостатком ближайшего аналога также является нерациональное конструктивное решение, связанное с герметизацией основных функциональных элементов держателя только после установки держателя в кожух конкретного пьезоэлектрического выключателя. Вследствие этого, при выходе из строя основных функциональных элементов держателя, придется заменять весь, заполненный компаундом, кожух пьезоэлектрического выключателя вместе с держателем.

Также, конструкция ближайшего аналога не позволяет проводить полноценную проверку и испытания основных функциональных элементов держателя, с учетом герметичности, до установки в корпус конкретного пьезоэлектрического выключателя.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание пьезоэлектрического выключателя, содержащего держатель, выполненный в виде самостоятельного законченного изделия, защищенного от климатического воздействия и вредных факторов окружающей среды. А также возможность использования такого держателя в различных типах корпусов пьезоэлектрических выключателей с учетом взаимозаменяемости.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение надежности работы функциональных элементов пьезоэлектрического выключателя в течение длительного срока эксплуатации за счет увеличения прочности и герметичности корпуса держателя пьезоэлектрического выключателя.

Технический результат достигается тем, что в пьезоэлектрическом выключателе, содержащем кожух, в котором расположен держатель, в свою очередь, состоящий из цилиндрического корпуса в форме стакана, в котором расположен пьезоэлемент с напыленным положительным электродом и металлической подложкой, соединитель-токосъемник, печатная плата с электрической схемой и контактными площадками, корпус держателя закрыт крышкой с помощью замочного узла, а внутренняя полость корпуса держателя заполнена компаундом.

Заявляемый пьезоэлектрический выключатель, конструкция которого представлена на фиг.1, состоит из кожуха 1 и, расположенного в нем, держателя имеющего цилиндрический корпус 2 в виде стакана. Внутри корпуса 2 держателя находится пьезоэлемент 3 (см. фиг.2), соединитель-токосъемник 4 и печатная плата 5 с электрической схемой выключателя и его выводами (не показаны). Внутренняя полость корпуса 2 держателя заполнена компаундом и закрыта крышкой 6 с помощью замочного узла. Замочный узел образован фиксацией крышки 6 на корпусе 2 следующим образом. На корпусе 2 со стороны открытой торцевой части корпуса расположены фиксирующие выступы 7, а на крышке 6 имеются два ступенчатых упора 8, отверстие 9 для ключа и два отверстия 10 для выводов электрической схемы печатной платы 5 держателя. После установки крышки 6 на открытую торцовую часть корпуса 2 держателя и поворота ее с помощью ключа вокруг оси по часовой стрелке, ступенчатые упоры 8 прочно фиксируются выступами 7 со стороны открытой торцевой части корпуса 2 держателя.

Соединитель-токосъемник 4, выполненный из эластичного материала, одной своей поверхностью контактирует с положительным электродом пьезоэлемента 3 и с его подложкой, выполняющей функции отрицательного электрода пьезоэлемента. Противоположной своей поверхностью соединитель-токосъемник 4 контактирует с положительной и двумя отрицательными контактными площадками печатной платы 5.

Пьезоэлектрический выключатель работает следующим образом. При механическом воздействии, приложенном в направлении к донцу кожуха 1, происходит деформация донца кожуха 1, донца корпуса 2 держателя и пьезоэлемента 3. В процессе деформирования пьезоэлемента 3, между его положительным и отрицательным электродами возникает разность потенциалов, которая воспринимается положительной и отрицательной контактной площадкой печатной платы 5 и поступает в ее электрическую схему. Под воздействием воспринятого командного импульса схема генерирует соответствующий выходной сигнал, поступающий на выводы 6 выключателя.

Заявляемый пьезоэлектрический выключатель, содержащий держатель, обеспечивает более надежную фиксацию основных функциональных элементов изделия за счет конструкции держателя, состоящей из корпуса и крышки, соединенных между собой замочным узлом. Держатель в сборе с заполненной компаундом внутренней полостью корпуса обладает самостоятельной (автономной) устойчивостью к вредным воздействиям окружающей среды. Представляет собой взаимозаменяемое, законченное, готовое к использованию изделие, с возможностью проведения испытаний для проверки функциональности его основных элементов в полном объеме как конечного продукта.

Заявляемый пьезоэлектрический выключатель может быть изготовлен с использованием современного стандартного технологического оборудования.

1. Пьезоэлектрический выключатель, содержащий кожух, в котором расположен держатель, состоящий из цилиндрического корпуса в виде стакана, в котором расположен пьезоэлемент с напыленным положительным электродом и металлической подложкой, соединитель-токосъемник, печатная плата с электрической схемой и контактными площадками, отличающийся тем, что корпус держателя со стороны открытой торцевой части закрыт крышкой с помощью замочного узла, образованного ступенчатыми упорами на крышке и выступами на внутренней поверхности корпуса держателя.

2. Пьезоэлектрический выключатель по п.1, отличающийся тем, что внутренняя полость корпуса держателя заполняется компаундом до установки держателя в кожух пьезоэлектрического выключателя, а сам держатель выполнен в виде законченного, готового к использованию изделия с возможностью проведения испытаний его функциональных элементов.



 

Похожие патенты:

Блокировка дифференциальных автоматических выключателей относится к области электротехники, в частности к механизмам блокировки, и может быть использована для управления электрическими цепями. Техническим результатом является возможность автоматического управления блокировкой отечественных автоматических выключателей и повышение надежности их работы.
Наверх