Анализ устройства по законам развития технических систем. Закон повышения динамичности и управляемости ТС, страница 3

Формулировка закона: в процессе развития степень идеальности  увеличивается либо за счет увеличения выполняемых системой функций (полезных), либо за счет уменьшения факторов расплаты (либо соответствующего изменения того и другого одновременно). Под увеличением степени идеальности И в ТРИЗ понимается рост отношения суммы выполняемых системой полезных функций Фп к сумме факторов расплаты Фр:.

Попробуем увеличить степень идеальности путем уменьшения затрат. Первым делом, выбросим самый массивный элемент ТС – диэлектрические пластины 1 и 2, которые являются также корпусом датчика.

НТР 3: выбросив пластины 1 и 2, закрепим обкладки конденсатора на самом измеряемом объекте. При большой площади поверхности и небольшой толщине можно будет по изменению емкости судить о перемещении объекта.

Рисунок 5 – Конструкция емкостного датчика линейных перемещений, крепящегося непосредственно на объекте измерения из НТР 3.

Теперь выбросим из системы конденсатор и катушку индуктивности.

НТР 4: заменим конденсатор парой проводников. В нормальном состоянии датчика они замкнуты. При появлении перемещения плечи раздвигаются, разрывая контакт между пластинами. Таким образом, новая ТС представляет собой простой детектор перемещений.

Рисунок 6 – Конструкция детектора перемещений из НТР 4.

НТР 5: если выбросить из системы и пластины, и конденсатор с катушкой индуктивности, получится детектор перемещений, который крепится непосредственно на объекте – то есть детектор деформаций.

Рисунок 7 – Конструкция детектора деформаций из НТР 5.

НТР 6: выбросим из системы все элементы, кроме катушки индуктивности. Увеличим ее диаметр и поместим вокруг объекта измерения. Получившееся устройство представляет собой датчик для измерения перемещений ферромагнитных тел вытянутой формы. Очевидно, что такая ТС позволяет измерять перемещение не больше, чем длина самой катушки. Также, на объект влияет сила Лоренца, так что объект измерения должен быть хорошо закреплен.

Рисунок 8 – Конструкция индуктивного датчика линейных перемещений из НТР 6.

НТР 7: Если объект измерения в виде небольшого ферромагнитного стержня из предыдущего примера не закреплять, и подать на катушку индуктивности мощный кратковременный импульс, получится интересное устройство – электромагнитный ускоритель масс (пушка Гаусса). Под действием силы Лоренца стержень приобретет ускорение и вылетит из катушки. Данное устройство едва ли можно использовать для измерений, однако оно пригодно, например, для школьных уроков физики или уничтожения живой силы противника.

Рисунок 9 – Конструкция электромагнитной пушки из НТР 7.

2.5 Закон неравномерности развития ТС

Для увеличения точности и разрешающей способности датчика, следует увеличивать разницу между длинами коротких и длинных плеч пластин 1 и 2. Так как короткие плечи укорачивать практически некуда, будем увеличивать длину плеч 5 и 6. Для достижения большой чувствительности, следует сделать эти плечи очень длинными. Однако это приводит к непозволительному увеличению габаритов датчика и усилия, которое надо приложить к коротким плечам. Это противоречие можно разрешить по АРИЗ (см. пункт 3).

2.6 Закон повышения динамичности и управляемости ТС

Главное проявление этого закона – превращение неизменных частей системы в изменяемые.

НТР 8: можно сделать длину плеч 5 и 6 изменяемой (либо сделать их телескопическими, либо сделать сменные насадки). Это позволит в зависимости от внешних условий изменять чувствительность датчика, и усилие, необходимое для его работы.

Рисунок 10 – Конструкция датчика линейных перемещений с изменяемой длиной плеч из НТР 8.

2.7 Закон свертывания и развертывания ТС

Повышение идеальности ТС осуществляется путем развертывания (увеличения количества и качества выполняемых функция за счет увеличения сложности) и свертывания (упрощения системы при сохранении или увеличении количества полезных функций) системы.

Попробуем свернуть нашу систему. Для этого требуется к моносистеме, т.е. найти некое вещество, которое сможет выполнять функцию датчика перемещений.