Датчик ускорения смыслова

)5 601 2 я госуддРствевюе пдтентноеВЕДОМстВО СССР(54) ДАТЧИК УСКОРЕНИЯ СМЫСЛОВА Изобретение относится к измеритель.- ной технике; точнее к датчикам для измерения линейного и,углового ускорения на основе использования сил инерции с преобразованиемм их в электрическую величину путем изменения электрического сопротивления переменного резистора с эакорачиванием резистивного элемента.Целью и зоб ретен йя я вл я ется устранение недостатков, т.е, повышение . точности благодаря устранению ступенчатого изменения сопротивления, гистереэиса, релаксации, старения. незначительной деформации при конструктивно-технологическом упрощении датчика благодаря устранению намотанного резисторного элемента и шара, а также увеличение срока службы благодаря отсутствию временной погрешности,На фиг, 1 показан вариант датчика линейного ускорения в плоскости наибольшей гибкости упруго-контактного элемента; на 57) Использование; датчик предназначен для иэмерейия линейных или угловых ускорений. Сущность изобретения: в датчике в корпусе закреплен контактный элемент в аиде консоли, которая, изгибаясь поддействием инерционного элемента в зависимости от ускорения "а"; закорачивает соответствующую часть.реэистивного элемента в виде дорожкизакрепленной через изолирующую подложку на основе, вплоть до полного .закорачивания при .номинальном. ускорении. При противоположном направлении . ускорения консоль закорачивает дорожку. 4Ъ. фиг.2-то жевйд сбоку, продольный разрез;на фиг. 3 - схема варианта датчика углового ,.ускорения; на фиг, 4 - принципиальная электрическая схема датчикаВ корпусе 1 закреплен конец упруго- контактного элемента в виде плоской кон- Б сольной балочки (консоли) 2 из бериллиевой бронзы, на свободном конце которой закреплен инерционйый элемент в виде шарика 3, например, из вольфрама, поэтому , консоль 2 выполняет функцию упругого элемента, По обе стороны консоли 2 закрепле- С ны на корпусе 1 металлические основы 4, СО выпуклые к консоли 2 в плоскости ее наи- Ы : большей гибкости, т,е. плоскости, в которой С) лежит продольная ось консоли 2 и котора перпендикулярна широкой стороне консоли 2, На выпуклой поверхности основы 4, абра евеЪ щенной к консоли 2, выполнено, например, напылено, прочное пиэлектриковое покрытие, например, окись алюминия., служащее подложкой 5 для резистивного элемента, 181083010 20 30 50 55 выполненного в виде дорожки 6 из резистивного материала, нанесенного, например, по толстопленочной технологии (толщины подложки 5 и дорожки 6 на фигурах преувеличены), При ускорении консоль 2 изгибается и закорачивает часть дорожки 6, выполняя функцию контактного элемента,Дорожка б непрерывная, гладкая, продольный профиль имеет форму, обеспечивающую заданную зависимость сигнала датчика от ускорения. Этот профиль определен профилем основы 4 под дорожкой 6, поскольку подложка Б и дорожка б тонки и каждая из них имеет равную толщину, Комель консоли 2 находится в контакте с началами дорожек б, а от концов дорожек 6 отходят металлические выводы 7(например, напыленные, толщина преувеличена) на другие стороны основ 4 по подложкам б для подсоединения к измерительной цепи известным образом, например,в виде полумостовой схемы. Контактные поверхности начал выводов 7 от концов дорожек 6 выполнены не выступающими над заданным профилем контактной поверхности дорожек 6. В нижней часи основ 4 выполнены упругие демпфирующие упоры 8 для смягчения ударов шарика 3 по основам приударных 1. перегрузках датчика. Линия действия измеряемого ускорения."ам находится на прямой, проходящей перпендикулярно широкой стороне консоли 2 в ее плоскости симметрии и в плоскости крепления корпуса 1 к измеряемому абьекту(показана стрелкой иа"). Датчик может быть установлен при любом угле консоли 2 к горизонту, но положение, показанное на фиг. 1, - лучшее, ибо в этом случае практически нет погрешности от ускорения силы тяжести,На основе известных конструктивных решений может быть выполнен датчик угловых ускорений: для этого, например, два описанных датчика линейных ускорений следует закрепить на переходник 9 (с отверстием 10 для крепления на конце вращающегося вала) шариками 3 . в противополокные стороны, а дорожки 6 включить в мост так, чтобы только при одновременном изгибе консолей 2 по (или против) часовой стрелке приращения сопротивлений в соседних плечах 6 имели противоположные знаки,Варианты конструкции (детали, не имеющие номеров позиций в тексте, на фигурах не показаны, иба они понятны на основе вышеизложенного). Форма выпуклой поверхности основы 4 может быть рассчитана до формулам сопромата в зависимости от формы консоли 2. Основа 4 может быть выполнена из диэлектрика, тогда подложка 5 не нужна, Профиль выпуклой поверхности основы 4, толщина, ширина и удельное сопротивление дорожки 6 могут изменяться вдоль дорожки 6, как и толщина подложки 5 и толщина и ширина консоли 2, для получения нужной зависимости сигнала датчика от ускорения. Контактный элемент 2 может иметь различную форму, однако консоль предпочтительна, ибо она имеет наиболь-. шую деформацию при прочих равнь 1 х усло виях, что особенно важно при измерении небольших ускорений. Датчик может иметь одну основу 4, если. надо измерять ускорения, направленные в одну сторону (одного знака), например; по стрелке "а", тогда левая основа 4 ненужна. Но и с одной основой 4 можно измерять ускорения в обе стороны,для этого консоль должна иметь предварительный изгиб, обеспечивающий границу контакта на середине дорожки 6 при нулевом ускорении, или консоль 2: должна быть изогнута до такого же положения дополнительной пружиной, действующей на шарик.4. Консоль 2 может быть электрически изолирована от корпуса 1.Датчик работает следующим образом.Исходное положение показано на фиг.1. Мост (фиг, 4) уравновешен. При появлении ускорения "аи корпус 1 с основами 4 движется по стрелке "а", но шарик 3 стремится сохранить свое положение, поэтому изагнет консоль 2 вправо, и граница закороченнога участка дорожки 6 опустится, тл. сопротивление плеча бп моста (фиг. 3) уменьшится, в диагонали моста появится сигнал, однозначно зависящий от ускоренияз При уменьшении ускорения процесс пойдет в обратном направлении, При изменении знака ускорения то же самое произойдет на дорожке бп. Дорожка 6 гладкая, консоль 2 - тоже, поэтому граница пятна контакта будет. двигаться без скачков, в связи с чем характеристика датчика - плавнаяе без ступенек.формула изобретения Датчик ускорения, содержащий корпус, закрепленную на нем основу с резистивным элементом и упругий контактный элемент, скрепленный с инерционным элементом, а т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности при конструктивно- технологическом упрощении и увеличений срака службы, контактный элемейт выполнен в виде консоли, закрепленной,в корпусе, па крайней мере одна поверхность основы, обращенная к консоли, выполнена выпуклой в плоскости наибольшей гибкости консоли, а резистиенна элемент реслоло.1810830 оставитель Т,Макаровахред М.Моргентал ектор И.Шулла едактор Г.Бельская Подписноезобретениям и открытиям при ГКНТ СССРРаушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 жен нэ выпуклой поверхности основы в виде непрерывной гладкой дорожки, один конец которой прижат к комлю коныли. а к другоаз 1443 ТиражВНИИПИ Государственного комитета и113035, Москва, Ж5 а 6 д му присоединен металлический вывод,толщина которого меньше толщины дорожки.