Микромеханические датчики удара с фиксацией замкнутого положения
Микромеханические датчики удара – это изделия, обеспечивающие замыкание контактов при действии номинальной перегрузки в той или иной плоскости.
Микромеханические датчики удара применяются для фиксации перегрузки, превышающей предельное значение. Области применения подобных устройств очень широки – в бытовой, транспортной, медицинской, приборостроительной и многих других сферах деятельности.
Как устройства получают информацию о механических воздействиях?
Существует несколько способов сформировать электрический сигнал, сообщающий о механическом воздействии, например, на основе тензорезистивного или пьезоэлектрического эффектов. Существует множество инерциальных датчиков, но, пожалуй, самый дешевый, надежный, и прямой способ связать электронику и механику это просто замкнуть контакт, подобно кнопке.
Подход, который сегодня предлагает наша компания действительно самый простой: инерционная масса, подвешенная на пружине, просто замыкает электрический контакт. В каждом третьем устройстве интернета вещей в мире нужен подобный сенсор. В некоторых устройствах эти сенсоры должны быть точнее и быстрее, в других – миниатюрнее, но применимость и значимость подобных сенсоров действительно глобальна (они нужны буквально повсюду).
Какими бывают датчики удара производства ЛМП?
ООО «ЛМП» разработало прототипы микромеханических датчиков удара с различными типами конструкций: с фиксацией замкнутого положения и без.
Конструкция датчика удара без фиксации
1 – основание, 2 – инерционная масса, 3 – подвес, 4 – контактные площадки, 5 – ось чувствительности
Конструкция датчика удара с фиксацией
1 – основание, 2 – инерционная масса, 3 – подвес, 4 – контактные площадки, 5 – ось чувствительности, 6 – фиксатор
На рисунках выше схематично представлены два варианта конструкций. В первом варианте инерционная масса перемещается под воздействием перегрузки и контакт замыкается. Данный вариант конструкции лежит в основе датчиков типа КМГ-1 и КМГ-2. Во втором варианте инерционная масса так же перемещается под воздействием перегрузки, но фиксируется при помощи защелки, расположенной сверху.
Достоинства датчиков удара с фиксацией замкнутого положения:
В комплекте может поставляется контрольный прибор для определения факта срабатывания/«сброса» состояния датчика.
При пропускании определённого тока через замкнутые контакты датчика удара элементы механизма разогреваются и фиксатор расщёлкивается, возвращая датчик в
исходное разомкнутое положение
Благодаря механической фиксации факта срабатывания, датчику не требуется энергия для записи и хранения этой информации. Например, при разгрузке грузов можно считывать состояние датчиков на разные диапазоны, проверять совершались ли перевороты, или подвергался ли груз критически важным перегрузкам
Примеры использования КМГ в транспорте
При транспортировке хрупких грузов или почтовых отправлениях очень важно, чтобы груз добрался до места назначения в целости и сохранности. Благодаря датчику удара можно, не вскрывая упаковки, узнать был ли груз подвержен сильной перегрузке: падал ли он с верхней полки транспортного средства, переворачивался ли. Таким образом можно определить на каком этапе транспортировки груз испытывал ту или иную перегрузку.
Так, на базе датчиков удара с фиксацией замкнутого положения потенциально может быть разработан энергонезависимый, дешёвый и очень массовый прибор для мониторинга ударных воздействий на груз. Для решения вышеупомянутых задач, датчик, благодаря его миниатюрности, можно устанавливать как на грузовые контейнеры или почтовые посылки, для контроля за качеством грузоперевозок и почтовых отправлений, так и непосредственно на арендуемый транспорт (например, автомобиль из каршеринга или электросамокат).
Сравнение приборов на основе датчиков удара с зарубежными аналогами
| Параметр | Прототип ООО “ЛМП” (тип 1)* | ShockLog¹ | SpotBot BLE² |
| Диапазон уровня срабатывания, g | от ±0,5 до ±200 | ±10, ±30, ±100 | ±8 по оси, ±13.8 по модулю |
| Рабочее напряжение, В | 3,6 | 1,5 или 3,6 | 3 |
| Срок автономной работы, мес | до 36 | 12 | 24 |
| Время пробуждения, мс | менее 1 | 0,25 | – |
| Рабочий диапазон температур, ˚С | от -40 до +50 | от -40 до +85 | от -20 до +80 |
| Габариты, мм | 60х50х30 | 84х84х55 | 101,8х51х25 |
| Масса, грамм | до 5 (без элемента питания) | 445 (без элемента питания) | 100 |
* Тип 1 – датчик удара с фиксацией вместе с контрольным прибором для определения факта срабатывания и «сброса» состояния датчика
Ряд амплитуд ударных ускорений, на которые выпускались прототипы к лету 2022 года состоит из значений: 0,5 g 5 g, 20 g, 50 g, 200 g. При заинтересованности заказчика, с помощью вариации жёсткости пружины или величины массы, можно изготовить датчик удара с фиксацией на любое номинальное значение.
Подписывайтесь на наш Telegram-канал: https://t.me/mplab
На этом канале мы публикуем: кейсы (наши статьи и исследования); информацию о продуктах (модификации и новинки); отвечаем на часто задаваемые вопросы и другие анонсы.
