Датчик угла наклона

Датчик угла наклона

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОЛ ИКАНИЙ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ

Сеоз Соееюиа

Соцлеанмстииасавта

Реснубнттн () )611110 (61) Дополнительное к авт. свил-ву

2 (51} М. Кл.

6 01 С 9/06 (22) Заявлено 15.08.75 f 21) 2165940/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 15,06. 78, Бюллетень №2

Гееударстаекква квмктет

Совета Мклкатрае СССР ае делам кзебретеккк я аткрмткй (53) УЙК528.541. (088.8) (45) Дата опубликования описания 25.05.78 (72) Автор изобретения

A. П. Локтионов (7! ) Заявитель

{54) ДЛТЧИК ГЛЛ НЛКЛОНЛ

Изобретение относится к области коптропьно измеритепьной техники и предназначено дпя опредепения угпов накпона агрегатов, например самопетов, на стоянке.

Известны датчики угпов наклона, содержащие основание, инерционную массу маятникового типа и преобразоватепь в виде тенэометрированных упругих балок, контактирующих свободными концами с попированными поверхностями инерционной массы,,шарнирно соединенной с основанием (1).

Такие датчики, предназначенные преимущественно дпя измерения маиых угпов накпона, имеют невысокую точность, обусповпенную тем, что трение. в шарнире инерционной массы вызывает застойные явпения и гистерезис, реакция балок препятствует сохранению вертикального положения инерционной массы при наклоне датчика.

Известны также маятниковые двухкомпонентные датчики угпов наклона, выполненные в виде двух распопоженных под углом о

90 друг к другу тензометрированных бапок с грузами на свободных концах(2). Тенэо- резисторы на каждой бапке реагируют на ее изгиб от поперечной силы. датчики позволяют измерять угповое попожение балок в диапазоне от 0 до 360о. Максимальная иэгибная деформация бапки имеет место при ее накпоне на 90 {270/.

Измерение датчиком малых углов характуриэуется уменьшением коэффициента испопьзования рабочего диапазона и соответствующим увеничением относительной пот О решности.

Ближайшим по технической сущности к изобретению является датчик угпа наклона, содержащий корпус, инерционную массу, подвешенную на тягах, точка пересечения кото15 рых совмещена с центром тяжести инерционной массы, и дифференциальный преобраэоватепь, причем тяги состоят из струн, обраэующих дифференциапьный частотный преобразователь )3). Пифференцнапьный струн20 ный частотный преобразоватепь функциони-. рует при натяжении струн выше определенного порогового значения, соответствующего порогу рабочего частотного диапазона. Это опредепяет необходимость установки струн

25 на угол более предепьного измеряемого

611110 угла наклона, что снижает коэффициент ис-. полнения рабочего диапазона и не позволяет получить максимально возможную точность.

Белью изобретения является повышение точности rrpa измерении малых углов иак лона.

Это достигается тем, что в предлагаемом датчике углов наклона, содержащем инерционную массу, подвешенную на тягах, точка пересечения которых совмещена с центром тяжести инерционной массы, и дифференциальный ппеобраэоватепь, тяги наклонены к вертикальной оси датчика на угол, равный предельному измеряемому углу наклона, а преобразователямн служат тензорезисторы, являющиеся составной частью тяг. ,.Ha фиг. 1 изображен общий внд описываемого датчика на фиг. 2 — его электри ческая схема.

Датчик включает в себя инерционну1о массу 1, тяги 2-5, корпус 6, . ограничитель

7 перемещения массы 1. Составными частями тяг 2-5 являются тензорезисторы 811. Тяги 2-5 прикреплены к корпусу 6 регулируемыми реэьбовымн соединениями

12 через пальцы 13. Тензореэисторы 8-11 образуют полумостовые схемы 14, 15, выходы 16, 17 которых являются выходами датчика наклона. Общей выходной шиной датчика является шина 18 делителя напряжения на резисторах 19 равной величины.

Обычно имеющиеся в схемах датчиков с тенэорезистсрами элементы термокомпенЪ сации и балансировки на фиг. 2 не показаны.

При измерении угла наклона датчика изменяются растягивающие усилия в тягах

2-5, измеряемые тензорезисторами 8-11, Усилия в противоположных тягах, например в тягах 2 и 3, можно описать следуюгггаМа. выражениями:

F, jcos Г-соьссу+а)j, Р

4 2sin А

F * — - jcos у-cos(c-eLy), 7 где F - вес инерционной массьц

ОС- угол наклона тяг к Вертикальной

Оси датчика: и -наклОн датчика В ппОскости тяг 4,5;

9 -наклон датчика в плоскости тяг 2,3.

Выходной сигнал с выхода 16 пощад„црсто, вой схемы 14, содержащей тензорезисторы тяг 2 и 3,. момиоопйсать выражением; ч.„=" .- а1 где к - коэффициент пропорциональности.

В результате этого передаточная функция датчика по.угпу 9 имеет вид:

Ор 7

1О Ы sin<

При малых угнал наклона выходньюэ сиг» папы датчика на выходах 16, 17 линейно зависят от углов. наклона в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, Образован15 них противоцопожными тягамн.

При изменении углов - и 9 от-С(. дое4, усилия в тягах изменяются в диапазоне от

0 до кР, а выходные сигналы датчика от — KP до КР., Усовершенствование конструктивных эпе ментов устройства - выполнение тяг под наклоном к вертикальной оси да1чика на угол, равный предельному измеряемому угпу наклона, введение тейзорезисторов как составных частей тяг, повышает до единицы коэффициент использования рабочего диапазона преобразователя как при большом, так и при малом (например до 5 к) диапазоне измеряемых углов, что повьппает точность измерения.

Форму па изобретения

Датчик угла наклона, содержащий корпус, З5 инерционную массу, подвешенную на тягах, точка пересечения которых совмещена с центром тяжести инерционной массы, н дифференциальный преобразователь, о т л ич а ю щ.и и с я тем, что, с целью повьиие . ння точности при измерении малых углов, в нем тяги наклонены к вертикальной оси датчика на угон, равный преденьному измеряемому углу наклона„а преобразоватепяs мн служат тензорезнсторы, явлжициеся сос45 тавной частью т

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

Ию451909, кп. Q 01 С 9/12, 1973.

М

2. Патент Японии %49-13592, ип. 107 Е О, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР

%277282, кл. Q 01 С 9/06, 1969.

fg 1М

М

Pup. Я

Составитель Л. Колюбакниа редактор С. Хейфиц Техред Э. Чужик Корректор .;П. Макаревич

Закаэ 3144/34 Тираж 872 Поднисное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауыскан наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4