Датчик емкостный для локации объекта в зоне контроля

 

Заявляемое техническое решение относятся к области коммутационной техники, а именно, к устройствам, позволяющим определять объекты, выполненные из различных материалов, в зоне контроля. Это дает возможность использовать заявляемые технические решения при создании различных систем локации объектов, 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 положение объектов выполненных из различных материалов.

Задача решается тем, что в датчике емкостном для локации объекта в зоне контроля, включающем приемную гильзу, упругую втулку, коммутирующий элемент, соединенный с кабелем, воздействующий элемент, упругая втулка выполнена с возможностью ее жестко закрепить, с одной стороны, и соединить с приемной гильзой, с другой стороны, кабель закреплен фиксатором в крайнем положении упругой втулки, коммутирующий элемент выполнен в виде металлических обкладок расположенных концентрически, обладающих электрической емкостью, которые при подаче напряжения создают чувствительную зону в виде электрического поля, воздействующий элемент выполнен в виде торцевой части приемной гильзы. Упругая втулка выполнена в виде пружины. Торцевая часть приемной гильзы выполнена либо из диэлектрика, либо из металла.

Технический эффект заявляемого технического решения заключается в расширении средств данного назначения. А так же, в повышении надежности, в расширении области применения датчиков для локации объектов, выполненных из различных материалов, в том числе в сложных условиях эксплуатации (влажность, запыленность, агрессивная среда, высокая вибрация), в снижении себестоимости и расходов на эксплуатацию.

Формула изобретения содержит 1 независимый и 2 зависимый пункт.

Заявляемое техническое решение относятся к области коммутационной техники, а именно, к устройствам, позволяющим определять нахождение объекта в зоне контроля, при этом объекты могут быть выполнены из различных материалов. Это дает возможность использовать заявляемые технические решения при создании различных систем определения положения объектов, 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 положение объектов выполненных из различных материалов.

Используемые термины:

Датчик, первичный преобразователь, элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства системы, преобразующий контролируемую величину (давление, температуру, частоту, скорость, перемещение, напряжение, электрический ток и т.п.) в сигнал, удобный для измерения, передачи, преобразования, хранения и регистрации, а также для воздействия им на управляемые процессы. /

Коммутация - изменение соединений в электрических цепях (включение, отключение, переключение их отдельных частей), выполняемое при помощи специальной аппаратуры (в лектротехнике).Толковый словарь Ефремовой.

Воздействие, управляющее в теории управления это воздействие органа управления на объект управления / Большой экономический словарь/

Элемент - Составная часть сложного целого, Толковый словарь иноязычных слов.

Воздействующий элемент - элемент датчика, оказывающий управляющее воздействие на коммутирующий элемент.

Коммутирующий элемент - элемент датчика изменяющий свое состояние под действием воздействующего элемента.

Объект (от лат. objectum - букв, брошенное перед чем-л.), то, что воспринимается, мыслится, обсуждается и обрабатывается, в отличие от субъекта (того, кто это воспринимает, мыслит, обсуждает и обрабатывает). / / Энциклопедия Кругосвет

Локация, -и, жен, (спец.). Определение местонахождения чего-нибудь / Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова

Контроль (франц. controle, от contrerole) - проверка чего-либо / БСЭ

Зона (от греч. zone - пояс), участок, область, пояс, полоса чего-либо, обладающие определенным качественным признаком (например, пограничная зона, зона молчания, зоны Френеля и др.).

Датчик емкостный для локации объекта в зоне контроля - датчик, предназначенный для контроля положения контролируемого объекта относительно самого датчика в определенной зоне пространства.

Известно техническое решение, в котором датчик для локации объекта в зоне контроля содержит корпус из диэлектрического материала или неметалла с крышкой, камеру, поверхность качения, которая совмещена с внутренней поверхностью корпуса, создавая при этом камеру в теле корпуса, тело качения, коммутирующий элемент, в виде катушки индуктивности, (Патент на полезную модель 109551, приоритет от 20.10.2011 г). При наклоне устройства от вертикальной оси тело качения входит или выходит из зоны срабатывания, воздействуя тем самым на коммутирующий элемент, изменяя логическое состояние его контактов, а расстояние между телом качения и коммутирующим элементом определяет значение выходного сигнала.

Недостатком известного технического решения является использование силы тяжести тела качения, а значит применение устройства возможно только относительно вертикальной оси, исключая варианты применения в любом пространственном положении.

Известно техническое решение, в котором датчик для локации объекта в зоне контроля состоит из двух отдельных частей магнитоуправляемого контакта и постоянного магнита (патент РФ на изобретение 2304820, «Выключатель концевой герконовый», МПК Н01Н 36/00, приоритет от 04.07.2005). Приближение контролируемого объекта с установленным на него магнитом к магнитоуправляемому контакту, закрепленному в зоне позиционирования, приводит к изменению логического сигнала последнего.

Недостатком известного технического решения является необходимость установки постоянного магнита на контролируемом объекте, что значительно сокращает область применения на практике, а в отдельных условиях делает его использование не возможным.

Известно техническое решение, выбранное в качестве прототипа, в котором датчик для локации объекта в зоне контроля содержит корпус, упругую втулку, магнитоуправляемый контакт, приемную гильзу, которая соединена с магнитом, установленным в корпусе на подвижном коромысле, механической системой тросов и рычагов (). При появлении объекта в контролируемой зоне он воздействует на приемную гильзу датчика, которая, изменяя свое положение в пространстве, через систему тросов и рычагов выводит коромысло с магнитом из зоны срабатывания магнитоуправляемого контакта, что приводит к переключению последнего.

Недостатком известного технического решения является наличие сложной механической схемы, используемой для передачи движения от приемной гильзы к магниту, установленному на подвижном коромысле вне приемной гильзы, что приводит к ненадежности срабатывания. Изделия имеют низкую надежность и срок службы, требуют настройки, частого обслуживания, ремонта, что ведет к удорожанию изготовления и эксплуатации.

Перед авторами ставилась задача разработать надежный датчик емкостный для локации объекта в зоне контроля для работы в любом пространственном положении, исключить при этом сложные кинематические схемы с механическими составляющими, повысить тем самым надежность изделия и одновременно, снизить его себестоимость, обеспечить возможность локации объектов, выполненных из различных материалов.

Задача решается тем, что в датчике емкостном для локации объекта в зоне контроля, включающем приемную гильзу, упругую втулку, коммутирующий элемент, соединенный с кабелем, воздействующий элемент, упругая втулка выполнена с возможностью ее жестко закрепить, с одной стороны, и соединить с приемной гильзой, с другой стороны, кабель закреплен фиксатором в крайнем положении упругой втулки, коммутирующий элемент выполнен в виде металлических обкладок расположенных концентрически, обладающих электрической емкостью, которые при подаче напряжения создают чувствительную зону в виде электрического поля, воздействующий элемент выполнен в виде торцевой части приемной гильзы. Упругая втулка выполнена в виде пружины. Торцевая часть приемной гильзы выполнена либо из диэлектрика, либо из металла.

Технический эффект заявляемого технического решения заключается в расширении средств данного назначения. А так же, в повышении надежности, в расширении области применения датчиков для локации объектов, выполненных из различных материалов, в том числе в сложных условиях эксплуатации (влажность, запыленность, агрессивная среда, высокая вибрация), в снижении себестоимости и расходов на эксплуатацию.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежом.

На фигуре 1 представлена блок-схема поясняющая работу заявляемого датчика емкостного для локализации объекта в зоне контроля, где 1 - приемная гильза, 2 - упругая втулка, 3 - коммутирующий элемент, 4 - чувствительная зона, 5 - кабель, 6 - фиксатор кабеля, 7 - объект.

Принцип работы заявляемого датчика емкостного для локации объекта в зоне контроля поясняется следующим образом.

Коммутирующий элемент 3 выполнен в виде металлических обкладок расположенных концентрически, обладающих электрической емкостью, которые при подаче напряжения создают чувствительную зону 4 в виде электрического поля. Воздействующий элемент выполнен в виде торцевой части приемной гильзы 1. Торцевая часть приемной гильзы может быть выполнена либо из диэлектрика, либо из металла. Коммутирующий элемент 3 установлен внутри приемной гильзы 1 и соединен с кабелем 5. Кабель 5 жестко закреплен фиксатором кабеля 6 в крайнем положении упругой втулки 2. Коммутирующий элемент 3 установлен таким образом, чтобы воздействующий элемент в виде торцевой части приемной гильзы 1 находился в чувствительной зоне 4 созданной электрическим полем металлических обкладок 3. Упругая втулка может быть выполнена в виде пружины.

При локации объекта в зоне контроля объект 7 воздействует на приемную гильзу 1, вызывая ее сдвиг, происходит изгиб упругой втулки 2, при этом увеличивается длина внешней стенки упругой втулки 2, увеличивая тем самым ее длину и длину датчика в целом. Так как один участок кабеля 5 жестко закреплен в крайнем положении упругой втулки 2 фиксатором 6, а противоположный конец имеет возможность свободно перемещаться внутри гильзы 1, то происходит удаление воздействующего элемента в виде торцевой части приемной гильзы 1 от чувствительной зоны 4. При полном выходе воздействующего элемента из чувствительной зоны 4 происходит изменение электрических параметров в цепи металлических обкладок, тем самым фиксируется появление объекта 7 в зоне контроля.

Организованное таким образом управляющее воздействие на коммутирующий элемент датчика позволяют создать датчик емкостный для локализации объекта в зоне контроля, работающий в любом пространственном положении, не применяя сложные механические системы состоящие из тяг, тросов и рычагов. Простота в исполнении и отсутствие необходимости в обслуживании дает заявляемому техническому решению значительный экономический эффект, позволяет расширить сферу применения изделий, в том числе в условиях высокой агрессивности, запыленности и влажности, увеличивает их стойкость к вибрации и надежность в эксплуатации.

Преимущества заявляемого технического решения заключается в следующем:

- Позволяет создавать различные системы определения положения объектов, 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 положение объектов выполненных из различных материалов.

- Обладает повышенной надежностью.

- Не требует дополнительных механических составляющих для передачи движения приемной гильзы при воздействии на нее контролируемого объекта.

1. Датчик емкостный для локации объекта в зоне контроля, включающий приемную гильзу, упругую втулку, коммутирующий элемент, соединенный с кабелем, воздействующий элемент, отличающийся тем, что упругая втулка выполнена с возможностью ее жестко закрепить, с одной стороны, и соединить с приемной гильзой, с другой стороны, кабель закреплен фиксатором в крайнем положении упругой втулки, коммутирующий элемент выполнен в виде металлических обкладок, расположенных концентрически, обладающих электрической емкостью, которые при подаче напряжения создают чувствительную зону в виде электрического поля, воздействующий элемент выполнен в виде торцевой части приемной гильзы.

2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что упругая втулка выполнена в виде пружины.

3. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что торцевая часть приемной гильзы выполнена либо из диэлектрика, либо из металла.



 

Наверх