АКТУАТОР

Полезная модель относится к области устройств для преобразования электрических сигналов в выходную энергию требуемого вида, например, в механический вибросигнал, и может быть использована в качестве актуатора (исполнительного виброэлемента для воздействия на тело человека) в систем технического зрения для слабовидящих и слепых людей.
Известен электромагнитный вибратор, содержащий тело, выполненное из упругого ферромагнитного материала в виде спирали, намотанной так, что диаметр ее второго витка больше диаметра первого витка, либо равен ему. В зависимости от этого силы притяжения между рабочими частями перпендикулярны либо параллельны ее образующей. При выполнении спирали из N витков и диаметре каждого последующего ее витка больше диаметра предыдущего внешний конец спирали жестко закреплен. При выполнении кольца с прорезью, выполненной под углом α к образующей кольца, обеспечиваются нормальная и тангенциальная составляющие силы притяжения рабочих частей, позволяющие им совершать сложные колебания параллельно и перпендикулярно образующей кольца [RU 2258296, С2, Н03К 33/16, 2005].
Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство, размещенное в корпусе и состоящее из статора, представляющего собой Ш-образный сердечник, стянутый шпильками, обмотки и якоря, который вместе со «стаканом» имеет возможность перемещаться в осевом направлении за счет упругости мембран. [В.М.Бурков, Электромагнитный вибратор. Ивановский государственный химико-технологический инситут. www.kstu.edu.ru.].
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкие качественные характеристики при попытке использования его в качестве актуатора, поскольку воздействие на тело человека в этом случае производится через мембраны, что снижает эффект воздействия требует формирования более мощного сигнала, что, в свою очередь, приводит к необходимости повышения потребляемой мощности и снижению безопасности при использовании устройства.
Требуемый технический результат заключается в улучшении характеристик формируемого механического воздействия на тело человека и повышение безопасности использования.
Требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство, содержащее размещенные в корпусе сердечник и катушку, введены постоянный магнит с возможностью перемещения в корпусе под действием электромагнитного поля катушки, и исполнительный элемент, закрепленный на постоянном магните, при этом, постоянный магнит отделен от катушки сердечником, а в корпусе в направлении перемещения исполнительного элемента выполнено отверстие с соответствующими ему размерами.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, фронтальная поверхность исполнительного элемента имеет цилиндрическую форму.
На чертеже представлена конструкция актуатора.
Актуатор содержит размещенные в корпусе 1 сердечник 2, катушку 3, постоянный магнит 4 с возможностью перемещения в корпусе 1 под действием электромагнитного поля катушки 3, а также исполнительный элемент 5, закрепленный на постоянном магните 4.
При этом, постоянный магнит 4 отделен от катушки сердечником 2, изготовленным, например, из пластмассы или из металла, не проводящего магнитное поле. В корпусе 1 в направлении перемещения исполнительного элемента 5 выполнено отверстие 6 с соответствующими исполнительному элементу 5 размерами, обеспечивающими возможность выхода
исполнительного элемента 5, фронтальная поверхность которого имеет цилиндрическую форму, за пределы корпуса 1 при перемещении постоянного магнита 4 в корпусе 1 благодаря зазору 7 в сторону стенки корпуса 1 с отверстием 6.
Работает актуатор следующим образом.
В рабочем состоянии на катушку 2 актуатора подается постоянный ток в направлении, обеспечивающем отталкивание магнита 4 от катушки 2 и выталкивание прикрепленного к магниту 4 исполнительного элемента из корпуса 1 в отверстие 6. Исполнительный элемент 5, имеющий цилиндрическую фронтальную поверхность, при настройке на несколько миллиметров выходит за пределы корпуса 1 и «выбирает» неравномерность тела прилегая к коже человека в месте крепления актуатора и обеспечивает комфортный уровень давления на тело.
При обнаружении препятствия средствами обнаружения (телевизионными или иными датчиками, которые на чертеже не показаны) срабатывает соответствующий генератор (на чертеже не показан), который вырабатывает сигнал переменного тока, который суммируется с постоянным током катушки 2 и вызывает продольное перемещение в направлении отверстия 6 в корпусе 1 постоянного магнита 4 и прикрепленного к нему исполнительного элемента 5, выполненного объемным или полым и имеющим фронтальную поверхность (со стороны отверстия 6 в корпусе 1) цилиндрической формы. Поскольку в направлении перемещения исполнительного элемента 5 в корпусе 1 выполнено отверстие 6 с размерами, обеспечивающими возможность выхода исполнительного элемента 5 за пределы корпуса 1, то исполнительный элемент 5 периодически выходя за пределы корпуса 1, вызывает механическое воздействие на тело человека, к которому прикреплен актуатор. Следовательно слепой и слабовидящий человек получает сигнал об опасности.
Благодаря выполнению электромагнитного вибратора без мембран обеспечивается высокая чувствительность человека даже к низкоамплитудным колебаниям исполнительного элемента 5. Это, в свою очередь, не требует увеличения потребляемой мощности электромагнитного вибратора и повышает безопасность его применения.
Кроме того, выполнение фронтальной поверхности исполнительного элемента 5 цилиндрической формы не вызывает неприятных ощущений при механическом воздействии на тело, по сравнению с воздействием прямоугольного «стакана» устройства-прототипа.
Дополнительно упрощается процесс настройки актуатора, поскольку его постоянное комфортное давление на кожу обеспечивается регулировкой величины тока, подаваемого на катушку, например, через переменный резистор, и не требует использования пружин, регулировочных винтов и других трудно регулируемых элементов
Таким образом, благодаря введенным усовершенствованиям предложенное устройство обладает более высокими качественными характеристиками при использовании его для формирования механического воздействия на тело человека и повышенной безопасностью использования.