Устройство для определения пространственного угла наклона объекта

Устройство для определения пространственного угла наклона объекта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

оо714147

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное и авт. свид-ву л2

G 01 С 9/02

6 01 С 9/20

{22) Заявлено 02.1277 (21) 2549528/18-10 с присоединением заявки 8о

Государственный комитет

СССР нв делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 050280 Бюллетень Ио

Дата опубликования описания 1002.80 (53) УДК 528. 546 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Н.С. Рустамов и И.N. Исмаилов

Азербайджанский институт нефти и химии им. И. Азизбекова (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО

УГЛА 1ЮКЛОНЛ ОБЬЕКТА, Изобретение относится к контроль но-измерительной техники и может быть использовано в приборостроении и asтоматике в качестве преобразователя пространственного угла наклона. конт ролируемого объекта в электрический

cgгнал, Известны устройства для определения. угла наклона, содержащие ма" ятник, выполненный в виде сегмента иэ кольцевого феррита с высокой маг». нитной проницаемостью, входящего в полость эакрепляемаго на объекте каркаса, с обмотками возбуждения и вторичными обмотками (1). (5

° Известны также устройства для определения пространственного уГла наклона, содержащие маятники и индуктивный преобразователь, пОдключен ный к измерительному автогенерато- 2G ру, входящему в схему измерений (2) .

Наиболее близким по техничеСкой сущности к предложенному является устройство для определения пространственного угла наклона объекта,.содержащее чувствительный элемент, расположенный внутри соленоида, явлвощегося иидуктивностью колебательного контура измерительного автогенератора, входящего в схему формиро- 30 вания выходного частотного сигнала.

Чувствительным элементом является маятник с укрепленной на нем сигнальной обмоткой. Маятник помещен в электромагнитное поле соленоида так, что точка подвеса маятника совпадает с магнитной осью соленоида. Соленоид жестко связывают с контролируемым объектом так, чтобы ось соленоида была параллельна нормальной оси объЕкта. Принцип работы датчика заключается в том, что при отклонении маятника на углы +у от оси соленоида в сигнальной обмотке наводится электродвижущая сила, величина и фаза которой соответствуют угловому положению маятника относительно оси соленоида, то есть относительно нормальной оси объекта (3) .

Основным недостатком таких датчиков является сложность конструкции, малая чувствительность, особенно при малых углах наклона и значительная челинейность выходной характеристики, I,|ëü изобретения — повышение точности измерения и упрощение конструкции при малых углах наклона.

Это достигается тем, что в предложенном устройстве, содержащем

714147 чувствительный элемент, расположенный внутри соленоида, являющегося индуктивностью колебательного контура измерительного автогенератора, входящего в схему формирования вы ходного частотного сигнала, в качестве чувствительного элемента использована жидкость, в -котбЯло помещен поплавок из диэлектрического материала с горизонтально закрепленной на .нем плоской короткозайкнутой; катушкой, расположенной в середине соленоида. С целью увеличения чувствительности высота соленоида "принята равной половине его диаметра, а наружный диаметр короткозамкнутой катушки выбран близким внутреннему диаметру каркаса соленоида, расположенного внутри кольца из ферродиэлектрика.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит чувствительный элемент в виде короткозамкнутой плоской катушки 1, закрепленной на поплавке 2 из диэлектрика, соленоид

3, измерительный автогенератор 4, опорный автогенератор 5, смеситель б, Фильтр 7 нижних частот и ферритовое кольцо.8.

Соленоид жестко связан.с контролируемым объектом так, что магнитная ось соленоида параллельна нормальной оси объекта.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии наклона ось короткозамкнутой катушки 1 и магнитная ось соленоида 3 совпадают. Поэтому взаимоиндуктивность между соленоидом и ко юткозамкнутой катушкой максимальна, вследствие чего привносимые в соленоид согротивления также 40 максимальны. Поэтому соленоид 3 об-. ладает минимальной индуктивностью, а автогенератор 4 максимальной частотой. Частота тока генерации автогенератора 5 больше частоты измерительного автогенерэтора 4 на величину нулевой частоты преобразователя.

Поэтому разность частот автогенераторов 4 и 5, полученная в результате сложения и детектирования выходных сигналов автогенераторов и выделенная фильтром нижних частот

7, соответствует нулю преобразователя. При отклонении контролируемого рбъекта от вертикали в любую сторону на угол g короткозамкнутая катушка (поплавок ) всегда остаетс я в горизонтальном положении и между осями соленоида и короткозамкнутой катушки образуется такой же угол

Так как величина и фаза наводимых 60 в обмотке короткозамкнутой катушки электродвижущей силы соответствует углу Q, т.е. индуктивная связь между соленоидом и короткозамкнутой катушкой с увеличением уменьшается, привносимые в соленоид сопротивления уменьшаются, а индуктивность соленоида увеличивается. Это в свою очередь приводит к уменьшению частоты измерительного автогенератора и соответствующему увеличению выходной частоты преобразователя.

Для увеличения чувствительности преобразователя при малых углах наклона высота соленоида принята равной половине его диаметра, а для уменьшения погрешности от смещения центра короткозамкнутой катушки относительно оси соленоида наружный диаметр короткозамкнутой катушки при- нят близким внутреннему диаметру каркаса соленоида.. При этом катушка располагается в середине соленоида..

Для увеличения реактивной составляющей привносимого в соленоид сопротив" ления, задающий элемент собран из нескольких плоских короткозамкнутых катушек одного диаметра с большой плотностью заполнечия. Для уменьшения температурной погрешности автогенераторы 4 и 5 одинаковы. Нуль йреобразователя регулируется изме,нением.частоты опорного автогенератора 5, а чувствительность регулируется подстройкой частоты измерительнОго автогенератора 4. Для обеспечения виброустойчивости преобразователя внутрь соленоида залито трансформаторное масло, а сам поплавок снабжен четырьмя ребрами. Устройство имеет рабочий диапазон от О до 10, а погрешность порядка + 2,5Ъ.

Формула изобретения

1. Устройство для определения пространственного угла наклона объекта, содержащее чувствительный элемент, расположенный внутри соленоида, являющегося индуктивностью колебательного контура измерительного автогенератора, входящего в схему формирования выходного частотного сигна-. ла, о ò ë H ÷ а ю щ е t с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения конструкцви нри измерении малых углов наклона, в нем в качестве чувствительного элемента использована жидкость, в которую помещен поплавок из диэлектрического материала в горизонтально закрепленной на нем плоской короткозамкнутой катушкой, расположенной в середине соленоида.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения чувствительности, высота соленоида принята равной половине его диаметра, а наружный диаметр короткозамкнутой катушки выбран близким внутреннему диаметру каркаса соленоида, расположенного внутри кольца из ферродиэлектрика.

714147

Составитель Л. Еалюбакина

Редактор A. ЮМелькин Техред 3.фанта рр

Ко ектор A. Гриценко

Заказ 9267/33 Тираж 801 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.; д. /5

4/5

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектна

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 410249, кл. G 01 С 9/02, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2488576/18-10, кл. G 01 С 9/06, 23,05.77, 3. Мелешко В. В. и др. Анализ погрешности электрического :датчи- ка угла для малогабаритных маятниковых чувствительных элементов. — В журнале Приборостроение, Известия вузов, 1974, М 9 (прототип).