Датчик контроля состояния покоя конструктивных элементов
SENSOR OF CONTROLLING REST STATE OF STRUCTURAL ELEMENTS

Изобретение относится к области элементов контрольно-измерительных систем различного функционального назначения, реагирующих на взаимное механическое движение сочленений конструкции охраняемого изделия и преобразующих последнее в параметры нужного для последующего использования вида. Оно может использоваться в системах охранной сигнализации дверей, окон, сейфов, транспорта и т.д., где имеются в конструкции взаимно подвижные плоские, цилиндрические, шарнирные и т.п. части конструкции или выполнено автономно в конструкции.
В настоящее время известны системы охранной сигнализации, основанные на различных физических явлениях обнаружения нарушений.
Известны устройства по а.с. №435453, МПК G01С 9/12, опубл. в бюл. №28, 05.07.74., а.с. №1390088, МПК B60R 25/10, опубл. в бюл. №15, 23.04.88, в которых содержится корпус с закрепленным свободным телом, выполненным в виде двустенного маятника, и электромагнитная катушка, в которой перемещением несвободного тела при отклонении объекта от состояния покоя наводится ЭДС, воспринимаемая системой регистрации. Датчики обладают рядом недостатков, из которых наиболее существенными являются: относительная трудоемкость реализации; необходимость использования дефицитных материалов; подверженность влиянию внешних электрических, магнитных и радиационных полей, климатических и механических воздействий; зависимость от естественного старения материалов; постоянная подрегулировка в период эксплуатации.
Устройство по а.с. №1689158, МПК B60R 25/10, G01C 9/12, опубл. в бюл. №41, 07.11.91, содержит корпус, закрепленный на объекте контроля или его составной части и выполненный в виде шарнирного подвеса из магнитомягкого материала, внутри которого установлены четыре проводника-электрода, электропроводное несвободное тело (ЭНТ) и электромагнит фиксации ЭНТ, собственно ЭНТ выполнено в виде шарика или капли ртути с возможностью замыкания проводников-электродов, при нарушении последнего создается воздействие на систему регистрации.
Недостатками этого устройства являются: использование дорогостоящих материалов и технологий; сложность миниатюризации; не высокая надежность из-за возможного испарения ртути и потери контакта ЭНТ с четырьмя проводниками.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному техническому решению, взятым за прототип, является датчик контроля за состоянием покоя объекта согласно патенту на изобретение RU №2064200, МПК G08B 13/14, B60R 25/10, опубл. в бюл. №20, 20.07.96, который содержит корпус, закрепленный на объекте или его составной части, внутри которого установлены изолированные друг от друга проводники, соединенные с внешними контактами, и размещено электропроводное несвободное тело качения с возможностью замыкания проводников, причем корпус выполнен из диэлектрического материала с организованными на его внутренней части парами поверхностей, на одном и более уровнях, выполненными с возможностью естественного постоянного замыкания электропроводным несвободным телом, одним и более, проводников, а проводники выполнены в виде рельефных покрытий из электропроводного материала упомянутых поверхностей, причем электропроводные покрытия, одно или оба, в каждом уровне выполнены намагниченными.
Недостатками этого устройства являются: необходимость изготовления корпуса, электропроводного несвободного тела качения, пары проводящих поверхностей с рельефным покрытием, изнашиваемых при эксплуатации, и выполнение их намагничивания, которое может со временем размагнититься, относительная трудоемкость реализации; необходимость использования специальных износоустойчивых материалов; подверженность влиянию внешних магнитных полей, климатических и механических воздействий; зависимость от естественного старения материалов.
Проблемой является низкая эффективность: сложность конструкции, подверженность влиянию внешних магнитных полей, климатических и механических воздействий; зависимость от естественного старения материалов.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в упрощении конструкции и повышении надежности за счет исключения необходимости изготовления корпуса, электропроводного несвободного тела качения, пары проводящих поверхностей с рельефным покрытием и намагничивания, а используются в качестве первичного преобразователя подвижные конструктивные элементы охраняемого устройства или изготовленные автономно и связанные с ними.
Технический результат достигается тем, что в датчике контроля состояния покоя подвижных конструктивных элементов, содержащем проводники, внешние контакты и электронную измерительную схему с системой регистрации, новым является то, что введен третий проводник выполненный сопряженным по форме с первыми двумя, с образованием пар, и касающийся с ними, и являющийся частью цепи электронной измерительной схемы, при этом они выполнены с возможностью движения относительно друг друга.
В датчике контроля состояния покоя подвижных конструктивных элементов сопряженные поверхности выполнены из износоустойчивого материала.
В датчике контроля состояния покоя подвижных конструктивных элементов касающиеся поверхности имеют грубую обработку поверхности с шероховатостью не менее Rz 40.
В датчике контроля состояния покоя подвижных конструктивных элементов касающиеся сопряженные поверхности выполнены в виде рельефного профиля, обеспечивающего беспрепятственное взаимное перемещение.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1, на которой представлена структурно-функциональная схема датчика, и фиг. 2, где изображена эквивалентная схема блока измерения.
На представленных фигурах отмечены следующие конструктивные элементы и обозначения:
1 - третий проводник;
2 - первый проводник;
3 - второй проводник;
4 - внешний контакт;
5 - балластный резистор;
6 - конденсатор.
п
балластное
Датчик контроля состояния покоя подвижных конструктивных элементов (фиг 1) содержит проводники 2 и 3, внешние контакты 4 и электронную измерительную схему с системой регистрации, причем третий проводник 1 выполнен сопряженным по форме с проводниками 2 и 3 с образованием пар и касающийся с ними, и являющийся частью цепи электронной измерительной схемы, состоящей (фиг 2) из источника питания U, балластного резистора 5 Rи конденсатора 6 С, при этом проводники выполнены с возможностью движения относительно друг друга.
ш
п
баластное
п
баластное
ш
ш
Датчик контроля состояния покоя подвижных конструктивных элементов работает следующим образом. В состоянии покоя проводников 1, 2 и 3 (фиг. 1) в площадках контакта конструктивных элементов, переходное контактное сопротивление R (фиг. 2) не изменяется. При любом взаимном движении проводников 1, 2 и 3 в касающихся площадках за счет их шероховатости или приобретенного рельефа переходные сопротивления контактирования станут переменными и в последовательной цепи от источника питания U, R, первый проводник 2, третий проводник 1, источник питания U, R, первый проводник 2, третий проводник 1, второй проводник 3 переходные сопротивления R (Рис 2) станут переменными и возникает динамический ток со случайной частотой и амплитудой [М.И. Витенберг. Расчет электрических реле. Изд. 4-е, перераб. и доп. - Л.: Энергия, 1975, с. 336…338]. Наличие конденсатора 5 обеспечивает реагирование системы регистрации только на переменную составляющую тока и, соответственно, напряжения на резисторе R с регистрацией факта взаимного движения, т.е. нарушения покоя элементов конструкции. Для надежности срабатывания системы можно увеличить число последовательно соединенных элементов 2 в виде секций изолированных пар и сделать от них выводы к системе регистрации (фиг. 2), т.е. контролировать несколько сочленяемых элементов конструкции или несколько конструкций.
Таким образом, заявляемый датчик контроля состояния покоя подвижных сочленений позволяет повысить эффективность работы путем упрощения конструкции, и повышение надежности за счет исключения необходимости изготовления корпуса, электропроводного несвободного тела качения, пары проводящих поверхностей с рельефным покрытием и намагничивания, а используются в качестве первичного преобразователя подвижные конструктивные элементы охраняемого устройства, а также позволяет эффективно использоваться в системах охранной сигнализации объектов различного назначения, дешев и технологичен, возможна миниатюризация и автономное исполнение. Изобретение реализовано авторами и испытано в конкретных системах, результаты положительны.