вибрационный датчик

Формула изобретения

Вибрационный датчик, содержащий электроконтактный датчик, вычислитель, блок обработки информации, индикатор направления перегрузки, индикатор величины перегрузки, индикатор превышения уровня перегрузки, при этом электроконтактный датчик состоит из немагнитного конусообразного корпуса с крышкой, размещенной в вершине корпуса, инерционного элемента, выполненного в виде электропроводного шарика, первого электроконтакта, выполненного в виде усеченного полого конуса, закрепленного на крышке корпуса, второго электроконтакта, выполненного в виде полого конуса, размещенного по боковой поверхности корпуса так, что его основание обращено к нижнему основанию усеченного конуса первого электроконтакта и параллельно ему, изолированных между собой центрального и кольцевого электроконтактов, причем центральный электроконтакт размещен в вершине конуса второго электроконтакта и изолирован от него, кольцевой электроконтакт размещен по периметру вершины конуса второго электроконтакта и изолирован от него, первый электроконтакт выполнен в виде изолированных друг от друга секторов, выводы которых образуют первую группу выходов датчика, вторым выходом которого является вывод кольцевого электроконтакта, центральный и второй электроконтакты соединены с положительным выводом источника питания, первая группа входов и второй вход вычислителя соединены соответственно с первой группой выходов и вторым выходом датчика, первая группа выходов вычислителя соединена с группой входов индикатора направления перегрузки, второй выход - с входом индикатора перегрузки, вычислитель содержит группу из n-триггеров, где n - число секторов первого электроконтакта вибрационного датчика, первый, второй и третий элементы И, инвертор, генератор импульсов, дифференцирующую цепь, счетчик импульсов, умножитель, делитель, задатчик постоянной величины, причем информационные входы триггеров соединены с соответствующими входами первой группы входов вычислителя, второй вход которого через инвертор соединен с входом дифференцирующей цепи и первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход второго элемента И соединен с информационным входом счетчика, входы обнуления триггеров и счетчика импульсов объединены с обеспечением возможности подачи на них сигнала с плюсовой шины источника питания, прямые выходы триггеров являются соответствующими выходами первой группы выходов вычислителя, а инверсные выходы соединены с соответствующими входами группы n-входов первого элемента И, выход которого соединен с третьим входом второго элемента И и вторым входом третьего элемента И, первый вход которого соединен с выходом дифференцирующей цепи, а выход третьего элемента И соединен с входом обнуления счетчика импульсов, выход которого соединен с первым и вторым входами умножителя, выход которого соединен с первым входом делителя, второй вход которого соединен с выходом первого задатчика постоянной величины, а выход является вторым выходом вычислителя, блок обработки информации состоит из n-первых, n-вторых пороговых устройств, n-ключей, элемента ИЛИ и задатчика постоянных сигналов, причем второй выход вычислителя соединен соответственно с первым входом блока обработки информации, второй вход которого соединен с выходом датчика скорости движения транспортного средства, а выход блока обработки информации соединен с индикатором превышения уровня перегрузки, первый и второй входы блока обработки информации соединены соответственно со вторыми входами n-вторых и первыми входами n-первых пороговых устройств, выходы n-первых пороговых устройств соединены с первыми входами n-ключей, первые и вторые выходы задатчика постоянных сигналов соединены соответственно со вторыми входами n-первых пороговых устройств и вторыми входами n-ключей, выходы которых через первые входы n-вторых пороговых устройств соединены с n-входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока обработки информации, отличающийся тем, что дополнительно имеет блок определения величины направления перегрузки и индикатор превышения уровня направления перегрузки, при этом блок определения направления величины перегрузки состоит из n-ключей, элемента ИЛИ, порогового устройства и задатчика постоянных сигналов, причем информационные выходы триггеров вычислителя соединены с первыми входами n-ключей, вторые входы которых соединены с первой группой выходов задатчика постоянных сигналов, второй выход которого соединен со вторым входом порогового устройства, первый вход которого соединен через элемент ИЛИ с выходами n-ключей, выход порогового устройства является выходом блока анализа величины направления перегрузки и соединен со входом индикатора превышения уровня направлений перегрузки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматики и сигнализации, а также для автоматического определения исправности тормозной системы транспортного средства.

Известен вибрационный датчик, содержащий электроконтактный датчик, вычислитель, индикатор направления перегрузки, индикатор величины перегрузки, при этом электроконтактный датчик состоит из немагнитного конусообразного корпуса с крышкой, размещенной в вершине корпуса, инерционного элемента, выполненного в виде электропроводного шарика, первого электроконтакта, выполненного в виде усеченного полого конуса, закрепленного на крышке корпуса, второго электроконтакта, выполненного в виде полого конуса, размещенного по боковой поверхности корпуса так, что его основание обращено к нижнему основанию усеченного конуса первого электроконтакта и параллельно ему, изолированных между собой центрального и кольцевого электроконтактов, центральный электроконтакт размещен в вершине конуса второго электроконтакта и изолирован от него, кольцевой электроконтакт размещен по периметру вершины конуса второго электроконтакта и изолирован от него, первый электроконтакт выполнен в виде изолированных друг от друга секторов, выводы которых образуют первую группу выходов датчика, вторым выходом которого является вывод кольцевого электроконтакта, центральный и второй электроконтакты соединены с положительным выводом источника питания, первая группа входов и второй вход вычислителя соединены соответственно с первой группой выходов и вторым выходом датчика, первая группа выходов вычислителя соединена с группой входов индикатора направления перегрузки, второй выход с входом индикатора перегрузки, вычислитель содержит группу из n-триггеров, где n - число секторов первого электроконтакта вибрационного датчика, первый, второй и третий элементы И, инвертор, генератор импульсов, дифференцирующую цепь, счетчик импульсов, умножитель, делитель, задатчик постоянной величины и кнопку "Установка О", причем информационные входы триггеров соединены с соответствующими входами первой группы входов вычислителя, второй вход которого через инвертор соединен с входом дифференцирующей цепи и первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход с информационным входом счетчика, входы обнуления триггеров и счетчика импульсов объединены и через кнопку "Установка О" соединены с плюсовой шиной источника питания, прямые выходы триггеров являются соответствующими выходами первой группы выходов вычислителя, а инверсные выходы соединены с соответствующими входами группы n-входов первого элемента И, выход которого соединен с третьим входом второго элемента И и вторым входом третьего элемента И, первый вход которого соединен с выходом дифференцирующей цепи, а выход третьего элемента И соединен с входом обнуления счетчика импульсов, выход которого соединен с первым и вторым входами умножителя, выход которого соединен с первым входом делителя, второй вход которого соединен с выходом первого задатчика постоянной величины, а выход является вторым выходом вычислителя (Патент на изобретение Российской Федерации №2044286, кл. G01Н 17/00 от 20.09.1995 г.).

Недостатком данного вибрационного датчика является отсутствие возможности анализа текущих значений перегрузки, что является наиболее важным параметром для осуществления контроля тормозной системы транспортных средств.

Наиболее близким к изобретению является вибрационный датчик, содержащий электроконтактный датчик, вычислитель, блок обработки информации, индикатор направления перегрузки, индикатор величины перегрузки, индикатор превышения уровня перегрузки, при этом электроконтактный датчик состоит из немагнитного конусообразного корпуса с крышкой, размещенной в вершине корпуса, инерционного элемента, выполненного в виде электропроводного шарика, первого электроконтакта, выполненного в виде усеченного полого конуса, закрепленного на крышке корпуса, второго электроконтакта, выполненного в виде полого конуса, размещенного по боковой поверхности корпуса так, что его основание обращено к нижнему основанию усеченного конуса первого электроконтакта и параллельно ему, изолированных между собой центрального и кольцевого электроконтактов, причем центральный электроконтакт размещен в вершине конуса второго электроконтакта и изолирован от него, кольцевой электроконтакт размещен по периметру вершины конуса второго электроконтакта и изолирован от него, первый электроконтакт выполнен в виде изолированных друг от друга секторов, выводы которых образуют первую группу выходов датчика, вторым выходом которого является вывод кольцевого электроконтакта, центральный и второй электроконтакты соединены с положительным выводом источника питания, первая группа входов и второй вход вычислителя соединены соответственно с первой группой выходов и вторым выходом датчика, первая группа выходов вычислителя соединена с группой входов индикатора направления перегрузки, второй выход - с входом индикатора перегрузки, вычислитель содержит группу из n-триггеров, где n - число секторов первого электроконтакта вибрационного датчика, первый, второй и третий элементы И, инвертор, генератор импульсов, дифференцирующую цепь, счетчик импульсов, умножитель, делитель, задатчик постоянной величины, причем информационные входы триггеров соединены с соответствующими входами первой группы входов вычислителя, второй вход которого через инвертор соединен с входом дифференцирующей цепи и первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход второго элемента И соединен с информационным входом счетчика, входы обнуления триггеров и счетчика импульсов объединены с обеспечением возможности подачи на них сигнала с плюсовой шины источника питания, прямые выходы триггеров являются соответствующими выходами первой группы выходов вычислителя, а инверсные выходы соединены с соответствующими входами группы n-входов первого элемента И, выход которого соединен с третьим входом второго элемента И и вторым входом третьего элемента И, первый вход которого соединен с выходом дифференцирующей цепи, а выход третьего элемента И соединен с входом обнуления счетчика импульсов, выход которого соединен с первым и вторым входами умножителя, выход которого соединен с первым входом делителя, второй вход которого соединен с выходом первого задатчика постоянной величины, а выход является вторым выходом вычислителя, блок обработки информации состоит из n-первых, n-вторых пороговых устройств, n-ключей, элемента ИЛИ и задатчика постоянных сигналов, причем второй выход вычислителя соединен соответственно с первым входом блока обработки информации, второй вход которого соединен с выходом датчика скорости движения транспортного средства, а выход блока обработки информации соединен с индикатором превышения уровня перегрузки, первый и второй входы блока обработки информации соединены соответственно со вторыми входами n-вторых и первыми входами n-первых пороговых устройств, выходы n-первых пороговых устройств соединены с первыми входами n-ключей, первые и вторые выходы задатчика постоянных сигналов соединены соответственно со вторыми входами n-первых пороговых устройств и вторыми входами n-ключей, выходы которых через первые входы n-вторых пороговых устройств соединены с n-входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока обработки информации (Заявка №2004127650/28 от 15.09.2004 г., решение о выдаче патента на изобретение от 30.03.2006 г.).

Технической задачей изобретения является расширение эксплуатационных возможностей вибрационного датчика путем обеспечения определения неравномерности износа тормозных колодок срабатывания тормозной системы на основе оценки величины значений направлений перегрузки.

Решение технической задачи достигается тем, что в вибрационный датчик, содержащий электроконтактный датчик, вычислитель, блок обработки информации, индикатор направления перегрузки, индикатор величины перегрузки, индикатор превышения уровня перегрузки, при этом электроконтактный датчик состоит из немагнитного конусообразного корпуса с крышкой, размещенной в вершине корпуса, инерционного элемента, выполненного в виде электропроводного шарика, первого электроконтакта, выполненного в виде усеченного полого конуса, закрепленного на крышке корпуса, второго электроконтакта, выполненного в виде полого конуса, размещенного по боковой поверхности корпуса так, что его основание обращено к нижнему основанию усеченного конуса первого электроконтакта и параллельно ему, изолированных между собой центрального и кольцевого электроконтактов, причем центральный электроконтакт размещен в вершине конуса второго электроконтакта и изолирован от него, кольцевой электроконтакт размещен по периметру вершины конуса второго электроконтакта и изолирован от него, первый электроконтакт выполнен в виде изолированных друг от друга секторов, выводы которых образуют первую группу выходов датчика, вторым выходом которого является вывод кольцевого электроконтакта, центральный и второй электроконтакты соединены с положительным выводом источника питания, первая группа входов и второй вход вычислителя соединены соответственно с первой группой выходов и вторым выходом датчика, первая группа выходов вычислителя соединена с группой входов индикатора направления перегрузки, второй выход - с входом индикатора перегрузки, вычислитель содержит группу из n-триггеров, где n - число секторов первого электроконтакта вибрационного датчика, первый, второй и третий элементы И, инвертор, генератор импульсов, дифференцирующую цепь, счетчик импульсов, умножитель, делитель, задатчик постоянной величины, причем информационные входы триггеров соединены с соответствующими входами первой группы входов вычислителя, второй вход которого через инвертор соединен с входом дифференцирующей цепи и первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход второго элемента И соединен с информационным входом счетчика, входы обнуления триггеров и счетчика импульсов объединены с обеспечением возможности подачи на них сигнала с плюсовой шиной источника питания, прямые выходы триггеров являются соответствующими выходами первой группы выходов вычислителя, а инверсные выходы соединены с соответствующими входами группы n - входов первого элемента И, выход которого соединен с третьим входом второго элемента И и вторым входом третьего элемента И, первый вход которого соединен с выходом дифференцирующей цепи, а выход третьего элемента И соединен с входом обнуления счетчика импульсов, выход которого соединен с первым и вторым входами умножителя, выход которого соединен с первым входом делителя, второй вход которого соединен с выходом первого задатчика постоянной величины, а выход является вторым выходом вычислителя, блок обработки информации состоит из n-первых, n-вторых пороговых устройств, n-ключей, элемента ИЛИ и задатчика постоянных сигналов, причем второй выход вычислителя соединен соответственно с первым входом блока обработки информации, второй вход которого соединен с выходом датчика скорости движения транспортного средства, а выход блока обработки информации соединен с индикатором превышения уровня перегрузки, первый и второй входы блока обработки информации соединены соответственно со вторыми входами n-вторых и первыми входами n-первых пороговых устройств, выходы n-первых пороговых устройств соединены с первыми входами n-ключей, первые и вторые выходы задатчика постоянных сигналов соединены соответственно со вторыми входами n-первых пороговых устройств и вторыми входами n-ключей, выходы которых через первые входы n-вторых пороговых устройств соединены с n-входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока обработки информации, дополнительно введены последовательно соединенные блок определения величины направления перегрузки и индикатор превышения заданной величины направления перегрузки, при этом блок определения направления перегрузки состоит из n-ключей, элемента ИЛИ, порогового устройства и задатчика постоянных сигналов, причем информационные выходы триггеров соединены с первыми входами n-ключей, вторые входы которых соединены с первой группой выходов задатчика постоянных сигналов, второй выход которого соединен со вторым входом порогового устройства, первый вход которого соединен через элемент ИЛИ с выходами n-ключей, выход порогового устройства является выходом блока анализа величины направления перегрузки.

Новыми признаками, обладающими существенными отличиями по устройству, являются блок определения направления перегрузки и индикатор превышения заданной величины направления перегрузки и новые связи в устройстве.

На фиг.1 изображена конструктивная схема вибрационного датчика; на фиг.2 - то же, план; на фиг 3 - структурная схема электрической части вибрационного датчика; на фиг.4 - блок обработки информации; на фиг.5 - блок определения величины направления перегрузки.

Вибрационный датчик содержит электроконтактный датчик 1, вычислитель 2, блок 3 обработки информации, блок 4 определения величины направления перегрузки, индикатор 5 направления перегрузки, индикатор 6 величины перегрузки, индикатор 7 превышения уровня перегрузки, индикатор 8 превышения уровня направления перегрузки, при этом электроконтактный датчик 1 состоит из немагнитного конусообразного корпуса 9 с крышкой 10, размещенной в вершине корпуса, инерционного элемента 11, выполненного в виде электропроводного шарика, первого 12 электроконтакта, выполненного в виде усеченного полого конуса, закрепленного на крышке корпуса, второго 13 электроконтакта, выполненного в виде полого конуса, размещенного по боковой поверхности корпуса так, что его основание обращено к нижнему основанию усеченного конуса первого 12 электроконтакта и параллельно ему, изолированных между собой центрального 14 и кольцевого 15 электроконтактов, центральный 14 электроконтакт размещен в вершине конуса второго 13 электроконтакта и изолирован от него, кольцевой 15 электроконтакт размещен по периметру вершины конуса второго 13 электроконтакта и изолирован от него, первый 12 электроконтакт выполнен в виде изолированных друг от друга секторов, выводы которых образуют первую группу выходов датчика 1, вторым выходом которого является вывод кольцевого 15 электроконтакта, центральный 14 и второй 13 электроконтакты соединены с положительным выводом источника 16 питания. Первая группа входов и второй вход вычислителя 2 соединены соответственно с первой группой выходов и вторым выходом датчика 1, первая группа выходов вычислителя 2 соединена с группой входов индикатора 5 направления перегрузки, второй выход с входом индикатора 6 перегрузки. Вычислитель 2 содержит группу из n-триггеров 17, где n - число секторов первого электроконтакта вибрационного датчика, первый 18, второй 19 и третий 20 элементы И, инвертор 21, генератор 22 импульсов, дифференцирующую цепь 23, счетчик 24 импульсов, умножитель 25, делитель 26, задатчик 27 постоянной величины. Причем информационные входы триггеров 17 соединены с соответствующими входами первой группы входов вычислителя 2, второй вход которого через инвертор 21 соединен с входом дифференцирующей цепи 23 и первым входом второго 19 элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора 22 импульсов, а выход второго 19 элемента И соединен с информационным входом счетчика 24, входы обнуления триггеров 17 и счетчика 24 импульсов объединены с обеспечением возможности подачи на них сигнала с плюсовой шиной источника 16 питания, прямые выходы триггеров 17 являются соответствующими выходами первой группы выходов вычислителя 2, а инверсные выходы соединены с соответствующими входами группы n-входов первого 18 элемента И, выход которого соединен с третьим входом второго 19 элемента И и вторым входом третьего 20 элемента И, первый вход которого соединен с выходом дифференцирующей цепи 23, а выход третьего 20 элемента И соединен с входом обнуления счетчика 24 импульсов, выход которого соединен с первым и вторым входами умножителя 25, выход которого соединен с первым входом делителя 26, второй вход которого соединен с выходом задатчика 27 постоянной величины, а выход является вторым выходом вычислителя 2. Блок 3 обработки информации состоит из n-первых 28, n-вторых 29 пороговых устройств, n-ключей 30, элемента ИЛИ 31 и задатчика 32 постоянных сигналов, причем второй выход вычислителя 2 соединен соответственно с первым входом блока 3 обработки информации, второй вход которого соединен с выходом датчика скорости движения транспортного средства, а выход блока 3 обработки информации соединен с индикатором 7 превышения уровня перегрузки, первый и второй входы блока 3 обработки информации соединены соответственно со вторыми входами n-вторых 29 и первыми входами n-первых 28 пороговых устройств, выходы n-первых 28 пороговых устройств соединены с первыми входами n-ключей 30, первые и вторые выходы задатчика 32 постоянных сигналов соединены соответственно со вторыми входами n-первых 28 пороговых устройств и вторыми входами n-ключей 30, выходы которых через первые входы n-вторых 29 пороговых устройств соединены с n-входами элемента ИЛИ 31, выход которого является выходом блока 3 обработки информации. Блок 4 определения величины направления перегрузки состоит из n-ключей 33, элемента ИЛИ 34, порогового устройства 35 и задатчика 36 постоянных сигналов, причем информационные выходы триггеров 17 соединены с первыми входами n-ключей 33, вторые входы которых соединены с первой группой выходов задатчика 36 постоянных сигналов, второй выход которого соединен со вторым входом порогового устройства 35, первый вход которого соединен через элемент ИЛИ 34 с выходами n-ключей 33, выход порогового устройства 35 является выходом блока 31 определения величины направления перегрузки и соединен с индикатором 8 превышения уровня направлений перегрузки.

Количество секторов первого электроконтакта 12 выбирается в зависимости от необходимой точности определения направления перегрузки. Чем больше количество секторов, тем выше точность. Минимальная величина сектора определяется возможностями технологии изготовления с учетом обеспечения надежного контакта шарика.

Вибрационный датчик работает следующим образом.

Вибрационный датчик устанавливается на транспортное средство.

В исходном состоянии сигнал с положительной шины питания подается на входы обнуления счетчика 24 и группы из n-триггеров 17, при этом с инверсных выходов триггера 17, сигналы через первый 18 элемент И, поступают на третий вход второго 19 элемента И.

Под воздействием перегрузки инерционный элемент 11 в виде электропроводного шарика перемещается в направление одного из секторов первого 12 электроконтакта, при этом происходит размыкание центрального 14 и кольцевого электроконтактов 15 (фиг.1, фиг.2), приводящие к снятию сигнала с входа инвертора 21.

Сигнал с выхода инвертора 21 поступает на вход дифференцирующей цепи 23, на первый вход второго 19 элемента И (фиг.3).

С выхода дифференцирующей цепи 23 сигнал через первый вход третьего 20 элемента И поступает на вход обнуления счетчика 24 импульсов.

С выхода генератора 22 сигнал в виде импульсов поступает через второй вход второго 19 элемента И на первый вход счетчика 24.

В дальнейшем при движении электропроводного шарика 11 происходит замыкание второго 13 и одного из секторов первого 12 электроконтакта (фиг.2), при этом сигнал поступает на первый вход одного из n-триггеров 17, с прямого выхода которого сигнал поступает на вход индикатора 5 направлений перегрузки, а отсутствие сигнала с инверсного выхода триггера 17 приводит к прекращению подсчета импульсов счетчиком 24 через первый 18 и второй 19 элементы И.

С выхода счетчика 24 импульсов сигнал, пропорциональный времени движения t электропроводного шарика, поступает на первый и второй вход умножителя 25, с выхода которого сигнал, пропорциональный величине t² , поступает на первый вход делителя 26, на второй вход которого с выхода задатчика 27 поступает сигнал, пропорциональный величине (фиг.2), где L - расстояние между двумя исходными положениями электроконтактов, - угол образующей полого конуса, g - ускорение свободного падения.

С выхода делителя 26 сигнал, пропорциональный величине поступает одновременно на вход индикатора 6 величины перегрузки и на первый вход блока 3 обработки информации.

Блок 3 обработки информации предназначен для определения исправности тормозной системы транспортного средства путем сравнения текущей величины перегрузки с эталонными значениями с учетом начальных условий возникновения перегрузки (фиг.4).

С первой группы выходов 32 задатчика сигналы поступают на вторые входы первого 28 порогового устройства, на первые входы которого поступают сигналы, пропорциональные скорости движения транспортного средства. С выходов первых 28 пороговых устройств сигналы, соответствующие скорости движения транспортного средства, поступают на первые входы ключей 30, на вторые входы которых поступают сигналы, пропорциональные эталонным значениям перегрузки со вторых выходов второго 32 задатчика сигналов.

С выходов n-ключей 30 сигналы поступают на первые входы n-вторых 29 пороговых устройств, на вторые входы которых поступает сигнал, пропорциональный текущей перегрузки n_тек .

В случае превышения уровня текущей перегрузки заданным эталонным значениям сигнал с выходов вторых 29 пороговых устройств через элемент ИЛИ 31 поступает на вход индикатора 7 превышения уровня перегрузки, тем самым, обеспечивая автоматическое определение исправности тормозной системы транспортного средства.

Блок 4 определения величины направления перегрузки предназначен для определения состояния колодок тормозной системы транспортного средства путем сравнения текущих значений направлений перегрузки с заданным значением (фиг.5).

С информационных выходов триггеров 17 сигнал поступает на первые входы n-ключей 33, на вторые входы которых поступают эталонные значения с первой группы выходов задатчика 36 постоянных сигналов.

Сигнал, пропорциональный текущему значению величины направлений перегрузки с выходов определенной комбинации ключей 33, поступает через элемент ИЛИ 34 на первый вход порогового устройства 35, на второй вход которого поступает сигнал со второго выхода задатчика 36 постоянных сигналов.

В случае превышения текущих значений величины направлений перегрузки сигнал с выхода порогового устройства 35 поступает на индикатор 8 превышения уровня направления перегрузки.

Таким образом, наряду с обеспечением автоматического определения исправности тормозной системы транспортного средства за счет сравнения текущей величины перегрузки с заданным эталонным значением осуществляется определение неравномерности износа тормозных колодок транспортных средств.

Источники информации

1. Патент РФ на изобретение №2044286, кл. G01H 17/00 от 20 сентября 1995 г.

2. Заявка на изобретение №2004127650/28 от 15.09.2004 г., решение о выдаче патента на изобретение от 30.03.2006 г. (прототип).