ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДАТЧИКА ПОЛОЖЕНИЯ

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к устройствам определения угла наклона.
В настоящее время большинство известных датчиков положения и наклона рассчитаны на применение из определенного конструкцией начального положения, что не позволяет их использовать при неизвестном заранее положении объекта. Датчики, которые способны работать из любого положения имеют низкую точность, энергозатратны, затруднены в эксплуатации.
Известен чувствительный элемент датчика наклона, описанный в полезной модели под названием «Датчик наклона» [Патент РФ на полезную модель №169179, МПК (2006.01) H01H 35/00, приор. 10.10.2016 г., опубл. 09.03.2017 г.], содержащий корпус, электроды (неподвижные контакты) и металлический шарик (подвижный контакт), причем корпус выполнен с внутренней полостью, концы электродов выведены за пределы корпуса, при этом металлический шарик расположен во внутренней полости корпуса с возможностью свободного перемещения по ней. Концы электродов расположенные во внутренней полости корпуса образуют выпуклое дно и выпуклую верхнюю часть полости, при этом расстояние между электродами в центральной части полости больше диаметра металлического шарика, а расстояние между электродами по краям полости меньше диаметра металлического шарика.
Недостатком чувствительного элемента является использование датчика из определенного начального положения, что сужает область применения, а также снижается точность измерения.
Известен чувствительный элемент, описанный в изобретении под названием «Дискретный датчик отклонения от вертикали и способ определения отклонения» [Патент Польша №Р.428511, МПК H01H 35/02, приор. 08.01.2019 г., опубл. 13.07.2020 г.], содержащий корпус, изолятор, электроды (неподвижные контакты) и подвижный элемент (контакт), причем корпус выполнен в виде цилиндра, состоящего из двух частей, с внутренней полостью, одни концы электродов расположены на поверхности внутренней полости корпуса, а другие концы выведены за пределы корпуса, при этом подвижный элемент выполнен в виде шара и расположен во внутренней полости корпуса с возможностью свободного перемещения в ней. Обе части корпуса имеют отверстия, расположенные по окружности для пяти боковых электродов. Боковые электроды расположены так, чтобы расстояние между соседними боковыми электродами было меньше диаметра подвижного элемента. Верхний электрод и нижний электрод, предусмотренные в верхнем и нижнем основании корпуса, соответственно, разнесены на расстояние, превышающее диаметр подвижного элемента, и являются плоскими, гладкими и расположены напротив друг друга.
Недостатком данного устройства является малое количество положений, увеличивающее угол срабатывания датчика, что снижает точность измерения. Также к недостаткам можно отнести неудобство эксплуатации и контроля, за счет разнонаправленного расположения выводов неподвижных контактов по всей поверхности корпуса.
Данное устройство принимается за прототип, как наиболее близкое по технической сущности к заявляемой полезной модели.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в увеличении точности измерений положения объекта.
Указанный технический результат достигается тем, что чувствительный элемент датчика положения содержит корпус, изолятор, неподвижные контакты и подвижный контакт, причем корпус выполнен в виде цилиндра, состоящего из двух частей, с внутренней полостью, одни концы неподвижных контактов расположены на поверхности внутренней полости корпуса, а другие концы выведены за пределы корпуса, при этом подвижный контакт выполнен в виде шара и расположен во внутренней полости корпуса с возможностью свободного перемещения в ней, согласно полезной модели корпус является изолятором, а его внутренняя полость выполнена сферической, при этом одни концы неподвижных контактов расположены на сферической поверхности в точках, спроецированных из вершин вписанного в полость корпуса многогранника, а подвижный контакт замыкает одновременно три неподвижных контакта независимо от положения чувствительного элемента.
Таким образом, выполнение корпуса изолятором, а его внутренней полости сферической, расположение одних концов неподвижных контактов на сферической поверхности в точках, спроецированных из вершин вписанного в полость корпуса многогранника, и замыкание подвижным контактом одновременно три неподвижных контакта независимо от положения чувствительного элемента позволяет увеличить точность измерения положения объекта, за счет использования большого количества неподвижных контактов равномерно расположенных по внутренней полости корпуса.
Кроме того, с целью удобства эксплуатации, другие концы неподвижных контактов выведены за пределы корпуса через его основания параллельно друг другу.
Кроме того, с целью расширения области применения, многогранник, вписанный в полость корпуса, представляет собой по меньшей мере ромботриаконтаэдр.
Наличие в заявляемой полезной модели признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».
Полезная модель иллюстрируется чертежами:
на фиг. 1 представлен продольный разрез чувствительного элемента датчика положения;
на фиг. 2 - общий вид чувствительного элемента.
Чувствительный элемент датчика положения содержит корпус, неподвижные контакты 1 и подвижный контакт 2.
Корпус выполнен в виде цилиндра с внутренней полостью 3. Цилиндр состоит из двух склеенных симметричных заготовок 4, выполненных в форме стаканов. Заготовки 4 выполнены из диэлектрического материала и являются изоляторами. Внутренняя полость 3 корпуса имеет сферическую форму.
Неподвижные контакты 1 жестко зафиксированы в заготовках 4 и снабжены головками на одном конце. Головки неподвижных контактов 1 расположены на сферической поверхности полости 3 в точках, спроецированных из вершин вписанного в полость 3 многогранника. Другие концы неподвижных контактов 1 выходят за пределы заготовок 4 корпуса в его основаниях параллельно друг другу, что повышает удобство эксплуатации чувствительного элемента при его размещении в датчике положения. Количество неподвижных контактов 1 и их размещение в точках вписанного многогранника позволяет использовать чувствительный элемент независимо от начального положения объекта и точно фиксировать отклонение объекта от начального положения, что увеличивает точность измерения положения объекта и расширяет область его применения. В качестве вписанного многогранника, в конкретном примере, использован ромботриаконтаэдр, а соответственно чувствительный элемент имеет тридцать два неподвижных контакта 1. Указанный многогранник может быть заменен на многогранник с большим количеством вершин.
Подвижный контакт 2 выполнен в виде шара, диаметр которого меньше диаметра внутренней полости 3 корпуса. Подвижный контакт 2 размещен во внутренней полости 3 корпуса и замыкает одновременно три неподвижных контакта 1, независимо от положения чувствительного элемента.
Работает устройство следующим образом
Чувствительный элемент устанавливают в датчик положения, который фиксируют на объект (не показано). При изменении наклона объекта на угол не менее 30° относительно начального положения подвижный контакт 2 чувствительного элемента датчика положения начнет перемещаться во внутренней полости 3 корпуса. Перемещаясь, подвижный контакт 2 размыкает минимум один из трех замкнутых в исходном положении неподвижных контактов 1 и замыкает минимум один другой неподвижный контакт 1. Смена замкнутых неподвижных контактов 1 относительно начального положения фиксируется датчиком положения.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленной полезной модели следующей совокупности условий:
средство, воплощающее заявленную полезную модель при ее осуществлении, предназначено для измерительной техники, а именно для устройств определения угла наклона;
для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления;
средство, воплощающее заявленную полезную модель при осуществлении, способно обеспечить увеличение точности измерения.
Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию «Промышленная применимость».