Электронный следящий уровень

Электронный следящий уровень

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (ii) 5I2373

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сова Советсинн

Социалистических

Реслублил (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.02.73 (21) 1880514/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.04.76. Б1сллетень № 16

Дата опубликования описания 01.07.76 (51) М. Кл G 01С 9/18

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 528.546(088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. В. Леонов и Л. Л. Зейгман (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОННЫЙ СЛЕДЯЩИЙ УРОВЕНЪ

Изобретение относится к области приборостроения,,в частности, к устройствам для измерения углов, наклона относительно горизонтальной плоскости при автоматическом конт роле прямолинейности и плоскостности.

Известны устройства для измерения углов наклона, содержащие цилиндрическую ампулу с жидкостью и,пузырыкои, дифференциальный конденсатор и электронную схему, преобразую щую изменение дифференциальной емЕосТН в изменение нанряжения.

Известны также электронные следящие уровни, в iKQTopbIx между управляющими и регулирующими электродами, входящими в дифференциальный конденсатор, введена обратная связь на основе эффекта движения поверхности раздела жид кость — газ в поле н ер емен ного тока.

Предлагаемое устройство позволяет .повысить точность измерения благодаря тому, что в нем между электронной схемой, преобразующей изменения емкости в изменение напряжения, и управляющими электродами введены последовательно включенные преобразователи постоянного, напряжения в переменное высс1кое и электрические фильтры низких частот.

Описываемый электронный уровень представляет собой следящую систему с силовьгм уравновешиванием пузырька. Обратная связь с бразована усилителем мощности, вход которого подключен к схеме, преобразующей изменение емкости дифференциального конденсатора в электрический сигнал, а ВыхОд — к дв 1 и преобразователям, которые выходпое напряжение усилителя преобразуют в высокое напряжение. Выходы преобразователей через дроссели (фильтры низких частот) соединены с пластинами дифференциального конденсатора.

Высокие напряжения, приложенные к дифференциальному конденсатору, создают электрическое поле внутри него. Вследствие раз15 личной диэлектрической проницаемости пузырька и жидкости, заполняющих ампулу, к пузырь ку приложена сила, выталкивающая его в область более слабого поля. Так как величины высоких напряжений управляются по20 ложением самого пузырька, то сила, действующая на пузырек при наклоне ампулы уровня, компенсируется силой. созданной выталкиванием пузырька в область более слаоого поля, и пузырек .практически остается непод25 вижен. Бла-одаря такой работс электронноГс уpoBHH ï i зырек амп .лы Выполняет po,1ь нуль-органа, что позволяет зн"-чительно узеличить диапазон измеряемых углов, повысить линейность преобразования и уменьшить по30 стоянную времени.

512373

На фиг. 1 изображена структурная схема электронного следящего уровня; на фи г. 2— его электрическая принципиальная схема.

Электронный следящий уровень включает в себя пузырьковую ампулу 1 (фиг. 1) пластины 2 и 3, образующие с пластиной 4 дифференциальный конденсатор, диэлектриком которого является жидкость и пары. заполняющие ампулу, электронную схему 5, преобразующую изменение емкости дифференциального конденсатора в напряжение, усилитель мощности 6, преобразователи 7 и 8 постоянных напряжений в переменные высокие напряжения. Высокие напряжения этих преобразователей взаимно дополняют друг д руга, т. е.

>мсньшение одного приводит tK та кому жс увеличению другого. Электронный следящий уровень включает также развязывающие дроссели 9 и 10 (фильтры низки.: частот).

Дифференциальный конденсатор, преобразую щий перемещение пузырька в изменение емкости, связан с электронной схемой 5, преобразующей изменение ем кости в напря>кение.

Это напряжение подается на усилитель мощности 6, который соединен с преобразователями постоянного напряжения в переменное высокое напряжение. Высокие,на пряжения через развязывающие .дроссели 9 и 10 подаются на пластины 2 и 3 дифференциального конденсатора.

Для исключения шунтирования дифференциального конденсатора преобразователями

7 и 8 частота, на которой работает электронная схема 5, должна значительно превышать частоту, на которой работают преобразователи 7, 8. При выполнении этого условия развязывающие дроссели 9 и 10 обладают большим сопротивле. ием для частоты, на которой работает электронная схема.

Прило>ксппые высокие напряжения создают между пластинами 2 — 4 и 3 — 4 дифференциально го конденсатора электрическое поле.

Согласно известному свойству поведения диэлектриков в эле ктрическом поле, пузырек вследствие его малой диэлектрическои,проницаемости,по сравнению с жидкостью выталкивается в область слабого поля, что позволяет изменением высоких напряжений у правлять положением пузырька.

Усилитель мощности и преобразователи высокого напряжения могут быть выполнены, например, по принципиальной электрической схеме, приведенной,на фи г. 2. В этом случае усилитель мощности состоит из транзисторов

11 — 14 и сооран по схеме с дополнительной симметрией. Выход усилителя соединен с преобразователями постоянно го напряжения в переменное высокое. Преобразователи представляют собой ключи, состоящие из транзисторов 15 и 16, нагрузкой которых являются перви:шые обмотки повышающих трансформаторовв 17 и 18 соответственно. Транзисторные ключи управляются симметричным му Ibтивибратором 19 через емкость.

l&

Когда напряжение на выходе усилителя мощности равно нулю относительно корпуса, к ключам прило>кены одинаковые напряжения. Периодическая коммута сия этих напряжений приводит к появлению на вторичных обмотках т рансформаторов одинаковых напряжений с частотой коммутации ключей. При изменении выходного напряжения усилителя мощности на одном ключе напряжение возрастает, а на другом убывает, и следовательно пропорционально изменяются и высокие напряжения.

В исходном состоянии угол наклона пузырьковой ампулы (фиг. 1) равен нулю, значит напряжение на выходе усилителя мощности 6 также p3BFIO нулю, и на входы преобразователей 7 и 8 поступают равные напряжения с выхода преобразователей 7, 8. Полученные равные высокис напряжения приложены к пластинам 2 и 3. Напряженности полей под пластинами конденсатора оказываются равными, и силы, действующие на пузырек с обеих сторон, одинаковы, вследствие чего пузырек находится в равновесии.

При наклоне ампулы 1 на некоторый угол по отношению к линии горизонта на пузырек пачи действовать сила, пропорциональная углу наклона. Пузырек смещается. Это смещение преобразуется в напряжение и на выходе усилителя мощности 6 происходит перераспределение напря>кений между преобразователями 7 и 8, происходящее до тех пор, пока пузырек не займет первоначальное положение, которое характеризуется равенством всех сил, действующих на пузырек. Таким образом, сила, действующая на пузырек и вызванная наклоном ампулы, уравновешивается силой, вызванной различной напряженностью электрического поля под пластинами дифференциального конденсатора. В результате разность напряженностей под,пластинами дифференциальпого копдепсатора, а следовательно и приложенные к ним высокие напряжения однозначно характеризуют угол наклона. Так ка к высокие напряжения линейно связаны с напряжением, получаемым с усилителя мощности, то это напряжение также характеризует угол наклона и именно оно является выхо дным напря>кением электронного следяще,го уровня.

При такой работе устройства пузырек ампулы выполняет функцию нуль-ор гана, что и позволяет достигнуть поставленной цели.

Формула изобретения

Электронный следящий уровень, содержащий корпус, цилиндрическую ампулу, заполненн Io жидкостью с воздушным пузырьком., праьляющие и регулирующий электроды, между которыми вве дена обратная связь, и электронную схему преобразования изменения емкости в изменение напряжения, о т л и ч а ю512373

Фиг. 1 ык

Раг.2

Составитель Л. Колюбакнна

Корректор О. Тюрина

Редактор T. Рыбалова

Текред 3. Тараненко

Заказ 1419 13 Изд. ¹ 1341 Тираж 854 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 шийся тем, что, с целью повышения точности, между электронной схемой и управляющими электродами введены последовательно включенные преобразователи постоянного напряжения в переменное высокое и электрические фильтры низких частот,