Датчик для включення охоронної сигналізації автомобіля

(И) (19) (S3) (51)5 G 08 В 13/00 ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО НА ВИНАХІД (54) ДАТЧИК ДЛЯ ВКЛЮЧЕННЯ ОХОРОННОЇ СИГНАЛІЗАЦІЇ АВТОМОБІЛЯ (20)95320178, 16.08.93 (21J4875386/SU (22)19.10.90 (24)28.02.97 (46)28.02.97. Бюл. N? 1 (56) 1. Патент США N* 3617661, НКИ 20060.51, опублик. 1971. 2. Патент США № 3731022, НКИ 20061.49, опублик. 1973 (прототип). (72) ЛІтвінов Леонід Григорович (73) Л ІТВІНОВ Леонід Григорович (UA) (57) 1, Датчик для включения охранной сиг нализации автомобиля, содержащий немаг нитный корпус, установленный в нем полый держатель с закрепленным на нем элемен том регулирования положения, подвес, груз, закрепленный на одном конце подве са, другой конец которого пропущен через полый держатель, и пружину, размещенную концентрично подвесу, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в него введены две группы однослойных катушек, каждая из которых выполнена с зазором между внутренними поверхностями, совпадающими с направле нием намотки, в каждой группе катушки ус тановлены с постоянным шагом, катушки первой группы размещены внутри катушек второй группы, перпендикулярно им с возможностью образования решетки и соединены между собой последовательно, груз выполнен магнитным, концы пружины закреплены на подвесе с возможностью растяж ения п осл еднего внутри п ружины, другой конец подвеса жестко связан с полым держателем, элемент регулирования положения жестко соединен с корпусом, а поверхность образованной обмотками решетки выполнена по сферической образующей, центр которой совмещен с продольной осью подвеса. 2. Датчик по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что зазоры между внутренними поверхностями катушек первой группы равны 0,35...0,50 диаметра груза. 3 Датчик по п. 1, о т л и ч а ю щ и м с я тем, что шаг установки катушек по каждой группе равен 0,35...0,50 диаметра груза. 4. Датчик по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что ширина слоя каждой из катушек равна диаметру груза. Изобретение относится к сигнализации, а именно, к устройствам для подачи сигналов тревоги, реагирующим на ускорение, и может быть использовано в автомобильном, сторожевом или коммунальном сервисе при организации охраны объектов. Известен датчик для включения охранной сигнализации, преимущественно, автомобиля, содержащий разомкнутую контактную пару, выполненную в виде концентрических колец, установленных между собой с задан ным зазором и возможностью замыкания при ускорении [1]. Недостатками известного датчика являются низкая чувствительность к сл абым ускорениям и малая площадь контактирования элементов контактной пары. Наиболее близким к заявляемому обьекту по технической сущности и дости гэемому результ ату является д атч ик для включения охранной сигнализации автомобиля, содержащий немагнитный корпус, ус С 12789 тлновленный в нем полый держатель с закрепленным на нем элементом регулирования положения, подвес, груз, закрепленный на одном конце подвеса, другом конец которого пропущен через полый держатель, и пружину, размещенную концентрично подвесу [2] Выполнение одного из контактных элементов в виде пружинящего подвеса с закрепленным на его конце грузом, а также связь подвеса с элементом регулирования его положения несколько повышают чувствительность датчика к слабым ускорениям и площадь взаимодействия контактных поверхностей между собой Это объясняется тем, что использование пружинящего подвеса придает контакту дополнительные инерционные свойства, а его связь с элементом реіулирования положения позволяет дополнительно выполнить взаимное центрирование поверхностей контактных элементов, что особенно важно при их склонности к окислению, деформации, загрязнению и т.п. под влиянием климатических, атмосферных и эксплуатационных явлений. Однако чувствительность известного датчика к слабым ускорениям еще недостаточна, ибо амплитуда колебаний нагруженной пружинящей подвески зависит от ее удаления от центра тяжести автомобиля, точки и угла приложения внешнего раздражителя и обусловлена состоянием переходных сопротивлений поверхностей элементов контактной пары, а также в узлах соединения груза с подвесом и подвеса с элементом регулирования положения груза Повышение чувствительности датчика для включения охранной сигнализации автомобиля, содержащего немагнитный корпус, установленный в нем полый держатель с закрепленным на нем элементом регулирования положения, подьес, груз закрепленный на одном :оонце подвеса, другой конец которого пропущен через полый держатель, и пружину, размещенную концентрично подвесу, достигается тем, что в него введены две группы однослойных катушек, каждая из которых выполнена с зазором между внутренними поверхностями, совпадающими с направлением намотки, в кажд ой груп пе ка туш ки ус тано вл ены с постоянным шагом, катушки первой группы размещены внутри катушек второй группы, перпендикулярно им с возможностью образования решетки и соединены между собой последовательно, груз выполнен магнитным, концы пружины закреплены на подвес с возможностью растяжения последнего внутри пружины другой конец подвеса жестко связан с полым держателем, элемент регулирования положений жестко соединен с корпусом, а поверхность образованной обмотками решетки выполнена по сферической образующей, центр которой совмещен с продольной осью подвеса; при условии, 5 что зазоры между внутренними поверхностями катушек первой группы составляют 0,35.. 0,50 диаметра груза; шаг установки катушек в каждой группе равен 0,35...0,50 диаметра груза; ширина слоя каждой из ка10 тушек равна диаметру груза. Совокупность катушек, выполненных и включенных по указанному принципу, позволяет получить колебательный контур, характеризующийся кривизной поверхности, 15 зазорами между внутренними поверхностями катушек, их шириной намотки и шагом установки в группах. Взаимодействие колебательного контура с магнитным грузом, закрепл енным на п ружинистом п одвесе, 20 исключзет влияние переходных сопротивлений на поверхностях контактных элементов, в узлах соединения груза с подвесом и последнего с элементом регулирования положения груза, обеспечивая регистрацию 25 колебаний не путем механического замыкания контактов, а путем наведения ЭДС индукции, возникающей в контуре исключительно при перемещении постоянного магнита под действием сил ускорения неза30 висчмо от угла наклона автомобиля, точки и угла приложения внешнего раздражителя к охраняемому объекту и удаления подвеса от его центра тяжести. Контур включает две группы однослой35 ных катушек, каждая из которых выполнена с зазором между внутренними поверхностями, установленных в каждой группе с постоянным шагом в упомянутых зазорах таким образом, что катушки первой группы разме40 щены в катушках второй группы, перпендикулярно им с возможностью образования рзшетки. Зыполнение катушек однослойными способствует достижению технического ре45 эультата наведением ЭДС в каждом витке катушки при отклонении груза на величину, равную диаметру провода катушек а продольно-поперечном направлении колебаний закрепленного на подвесе груза. 50 Именно взаимная перпендикулярность катушек исключает зависимость регистрации ускорений от точки приложения внешнего раздражителя или взаимоисключающей суммы векторов разносторонней направ55 ленности, обеспечивая наведение ЭДС с любой из взаимоперпендикулярных плоскостей или вдоль результирующей любого другого направления Использование зазоров обусловлено не только необходимостью наведения тока в катушках и получения их 12789 взаимоперпендикулярной ориентации, но и обеспечением восприятия вертикальных колебаний пружинного маятника, и наведения ЭДС индукции в катушках за счет перемещений магнита относительно их витков в 5 вертикальной плоскости. В частности, повышение чувствительности достигается при условии, что зазоры между внутренними поверхностями катушек составляют 0,35...0,50 диаметра груза. Ширина зазо- 10 ров менее 0,35 диаметра груза нецелесообразна. Это объясняется снижением влияния магнитных силовых линий постоянного магнита на витки катушек. Ширина зазоров более 0,50 диаметра груза также 15 нецелесообразна. Это обусловлено укорочением длины подвеса, а следовательно снижением чувствительности физического маятника к восприятию внешних раздражителей, с другой точки зрения это затрудняет 20 регистрацию вертикальных колебаний. Катушки в группах установлены с заданным шагом и возможностью получения решетки, включающей группы катушек продольной и поперечной направленности. Шаговое раз- 25 деление катушек позволяет навести ЭДС индукции по меньшей мере в двух катушках одной группы и, в соответствии с этим, формировать суммарную амплитуду выходного напряжения контура и большее количество 30 сигнальных импульсов, что особенно важно при регистрации слабых ускорений. Последовательная электрическая связь катушек в группах, равно как и групп катушек между собой, вместе с соблюдением односторон- 35 ней направленности витков при формировании контура исключают взаимное влияние катушек в магнитном зазоре и вычитание наведенной ЭДС, что способствует регистрации слабых ускорений. Выполнение поверх- 40 ности решетки, образованной обмотками катушек, по сферической образующей, центр которой совмещен с продольной осью подвеса, обеспечивает восприятие колебаний груза при изменении угла наклона шас- 45 си автомобиля, с другой стороны регистрацию вертикальных колебаний. Использование сферической вогнутости на поверхности контура (решетки) нацелено на сохранение постоянства высоты магнитного 50 зазора между основанием груза и поверхностью контура при его продольно-поперечных колебаниях. Достижение технического результата обусловлена тем, что шаг установки упомянутых катушек равен 0,35...0,50 55 диаметра груза. Установка шага меньше 0,35 диаметра груза нецелесообразна. Это объясняется снижением длительности импульсов наводимой в контуре ЭДС. Размещение катушек с шагом между собой, превышающем 0,50 диаметра (руза также нецелесообразно. Это обусловлено сииже нием амплитуды наводимой в контуре ЭДС и ослаблением влияния магнитных силовых линий на витки катушек. Наряду с эгим, ши рина слоя каждой из катушек равна диаметру груза. Это позволяет исключить магнитные потери и обеспечить аозмож ность перекрытия соседних катушек при на ведении ЭДС индукции. Жесткие связи подвеса с полым держателем и элемента регулирования положения с корпусом расширяют пределы регулирования положения груза, в частности, обеспечивают изменение высоты магнитного зазора между его основанием и поверхностью контура и опти мизируют чувствительность датчика к вертикальным колебаниям. Крепление концов пружины на подвесе, с возможностью растяжения последнего внутри пружины, расширяет функциональные возможности маятника, обеспечивая регистрацию как вертикальных, так и горизонтальных колебаний груза, а также возможность преобразования одних колебаний в другие, что информирует с более высокой чувствительности заявляемого датчика Выполнение груза из магнитного материала позволяет маятнику проявить сверхсуммарные свойства, вчастности. направленные на наведение в контуре ЭДС индукции. Динамическая связь магнитного груза с предлагаемым контуром позволяет повысить чувствительность датчика к слабым ускорением путем реализации явления индукции, с помощью силовых линий постоянного магнита, перемещаемого относительно витков включенных последовательно катушек, исключая зависимость амплитуды качания маятника от расстояния к центру тяжести автомобиля, точки и угла приложения, внешнего раздражителя и влияние переходных сопротивлений на чувствительность датчика. Вместе с тем, предлагаемое техническое решение позволяет преобразовать вертикальные колебания груза в продольно-поперечные, увеличивая длительность возмущения маятника, а вместе с ним, вероятность восприятия его слабых колебаний. Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, на которых представлен датчик для включения охранной сигнализации (на фиг,1 - вид сверху; на фиг.2 - вид спереди, на фиг.З - блок-схема). Датчик содержит немагнитный корпус 1, в котором установлен полый держатель 2 с элементом регулирования положения 3, подвес 4, - верхний конец которого введем в полый держатель 2, с грузом 5. закрепленным на нижнем конце подвеса 4 и пружина 12789 б установленная с ним концентрично. Вместе с тем, в него дополнительно введены однослойные катушки 7 первой 8 и второй 9 ' ірупп (продольной и поперечной направленности). В каждой катушке 7, включенной 5 в группу, выполнен зазор 10, заключенный между внутренними поверхностями (не показаны). В каждой группе (8, 9) катушки 7 установлены в направленим выполнения намотки с постоянным шагом, характери- 10 зующимся зазором 11. Катушки 7 первой группы 8 размещены внутри катушек второй группы 9 перпендикулярно с возможностью образования решетки и соединены между собой последовательно (начало последую- 15 щей катушки соединено с концом предыдущей, конец последней катушки первой группы 8 с началом первой катушки второй группы 9). Груз 5 выполнен из магнитного материала. Концы 12, 13 пружины 6 за- 20 креплены на подвесе 4. На этом участке подвес 4 присобран на 1 ...2 мм, что обеспечивает его растяжение внутри пружины 6. Верхний конец подвеса 4 жестко связан с полым держателем 2, а элемент регулиро- 25 взния положения 3 жестко соединен с корпусом 1. Поверхность 14 решетки вогнута по сферической образующей, центр 15 которой совмещен с продольной осью подвеса 4. Ширина "а" каждой катушки равна диамет- 30 РУ "Д" груза 5. Для промышленного использования объекта корпус 1 датчика целесообразно выполнить из гетинакса. Ориентировочные габариты - 170x70x70 мм. В качестве подвеса 35 4 рекомендуется использовать кордовую нить, известную в резинотехнической промышленности, как армировочный элемент, которую перед установкой предварительно обрабатывают на растяжение. Длина кордо- 40 вой заготовки 30...40 мм. В качестве магнитного груза 5 был использован сердечник малогабаритного громкоговорителя диаметром 8... 10 мм. Пружина 6 рассчитана на растяжение усилием 5...15 г. В контуре це- 45 лесообразно использовать 6 катушек, т.е. по 3 катушки в первой 8 и второй 9 группе {продольной и поперечной направленности). Каждая мз них содержит по 1000 витков провода ПЭЛ {ПЭЛШО} диаметром 0,1 мм, 50 уложенного в один слой. Технологичность изготовления контура повышается, если для формирования его профиля пользоваться заранее подготовленными оправками для наматывания катушек. Упомянутые оправки 55 прямоугольного сечения, верхние грани которых в продольном и поперечном направлениях соответствуют профилю сферы. Примерные габариты оправок 5x10; 4,0x10 мм. Ширина "а" кзтушек 6 в соответствии с 8 диаметром "Ди груза составляет 10 мм, их формирование на оправке 5x10 позволяет получить зазоры 10 между внутренними поверхностями катушек 6 высотой до 5 мм, а на оправке 4x10 мм - до 4 мм. Катушки первой группы 8 с высотой зазора 4 мм вводятся в зазоры катушек второй группы 9 с высотой 5 мм, с обеспечением взаимной перпендикуля рности и шага установки катушек 6 между собой 3,5...5,0 мм при заданном диаметре груза 5-Ю мм. Катушки фиксируют нитями и после окончательного формирования сферы на оправке заливают эпоксидной смолой. После окончательного формования контура его крепят к основанию корпуса 1, соединяя начальный и конечный выводы с клемм ами. Подвес присобирают на 1...2 мм, а участок сборки 12-13 блокируют пружиной 6. Свободный конец подвеса 4 соединяют с грузом 5, а другой вводят в полый держатель 2. Регулировку высоты магнитного зазора элементом 3 завершают при достижении ее значения 1...2 мм при растяжении сборки подвеса 4 в пружине 6. После проверки монтажа корпус датчика закрывают боковиной. Устройство для включения охранной сигнализации представлено на фиг.З. Оно может сдерживать таймер 17, подключенный к усилителю сигнала 18 и электронный ключ 19, соединенный с источником звукового сигнала 20. Магнитная система, испог >зуемая в качестве датчика ускорения, выполненная в соответствии с фиг.1, 2 на блок-схеме условно обозначена позицией 21. Контролируемый сигнал с клемм датчика подводится ко входу усилителя сигналов 18. Электрические схемы для реализации работы предлагаемого датчика широко известны в различных публикациях, пож. "Радио" и не требует особого пояснения. Например, в качестве таймера 17 целесообразно использование реле времени (Ю.Н.Ронжин, полупроводниковая радиоэлектроника, К., "Радянська школа", с. 107-109), контакты реле которого включены в цепь управления входным сигналом усилителя 18. Другие блоки, а именно 18, 19, 20 могут быть выполнены на основе приборов для обнаружения скрытой проводки (Грушина В., ж. "Радио", 1979, № 7, с. 47 или Шилин А., ж. "Радио", 1969, № 6, с. 41). Несложная доработка приборов сводится лишь к преобразованию их датчиков, установленных в их входных цепях, и к включению в коллекторные цепи транзисторов ключевых каскадов - реле, контакты которых включены в цепьуправления звуковым сигналом 20, 10 12789 Датчик ускорения для включения охранной сигнализации работает следующим образом. Для установки системы включения охранной сигнализации в режим ожидания тревоги, владелец автомобиля включает устройство охранной сигнализации выключателем, установленным в месте, известном исключительно ему. Таймер 17 на 30...60 с блокирует работу усилителя сигналов 18, в течение которых владелец должен покинуть машину, может открыть или закрыть любую дверь при необходимости. Параллельно в указанном интервале успокаивается магнитный груз 5 датчика 21, подключенного ко входу усилителя сигналов 18. В зазоре, заключенном между основанием магнитного Груза 5 и поверхностью решетки катушек 7 групп 8,9, создается магнитное поле, характеризуемое магнитной индукцией. Датчик 21 перейдет в таком состоянии в режим ожидания тревоги после автоматического деблокирования входа усилителя сигналов 18 таймером 17. При нарушении состояния объекта или воздействия на него внешними физическими силами происходит их передача от корпуса, рессор, шин к корпусу 1 датчика 21, жестко связанного с подвесом 4. Под действием сил внешнего раздражителя груз 5 маятника изменит состояние покоя и переместится в продольно-поперечном направлении. Если приложенные силы распространяются исключительно в вертикальной плоскости, то груз 5 получает вертикальное ускорение, которое позволит, с одной стороны, неоднократно под действием упругости пружины 6 и сборки подвеса между точками 12 и 13 пружины погружаться в сферическое углубление решетки на 1 ...2 мм, ас другой стороны, преобразовать преимущественные вертикальные колебания груза 5 в продольно поперечные. Перемещение магнитного груза 5 над поверхностью катушки 7 в соответствии с известным законом Ленца Э.Х. наведет ЭДС индукции, используемую для управления исходным состоянием блока 18 схемы включения охранной сигнализации. Перемещение же магнитного груза 5 над участка-5 ми решетки конту ра, сос тавленной из катушек первой 8 и второй 9 групп, свободными от катушек 7, формирует фронты лавинных импульсов за счет крутых перепадов величины индукции в нескольких катушках 10 решетки по отношению к ее упомянутым свободным участкам. Усиленный блоком 18 сигнал тревоги в дальнейшем преобразуется и поступает и поступает на вход ключевого каскада 19, где 15 отпирает его и приводит в действие источник звукового сигнала 20. Сравнение заявляемого датчика с прототипом информирует о достижении технического результата, нацеленного на повышение 20 чувствительности. Во-первых, это обусловлено регулировкой высоты подвеса, обеспечивающей оптимальность зазора между элементами, реагирующими на ускорение за счет организации винтовой пары между 25 полым держателем и корпусом датчика. Вовторых, расширен предел области восприятия внешних усилий путем регистрации вертикальных колебаний маятника и преобразования их в продольно-поперечные 30 колебания, преимущественно, блокированием присобранного участка подвеса пружиной. В-третьих, изменены физические свойства маятника за счет выполнения его груза из магнитного материала, позволившие 35 ему выполнить работу по наведению ЭДС индукции в колебательном контуре цепи. Вчетвертых, динамическая связь магнитного груза с дополнительным колебательным контуром позволила исключить недостатки, 40 сдерживающие повышение чувствительности датчика, а именно, зависимость от расстояния к центру тяжести автомобиля, точки и направления приложения внешнего раздражителя, наличия переходных контактных 45 сопротивлений, присущих исключительно всем механическим прерывателям цепи. 15 fff -------- 7 ff II I 4 ) 4z 4 w I, —- ) w Фиг.1 w w 12789 20 Є zz Фиг. 2 26 Z5 Фиг. 3 Упорядник Замовлення 4ОВЗ Техред М.Моргентал Коректор М. Керецман Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород. вул.ГагарІна, 101