Квадрант

 

КВАДРАНТ, содержащий основание , cBJTsaHHbie с ним корпус и горизонтирующий блок, выполненный в виде электролитического уровня, укрепленного на оси редуктора, связанного с валом реверсивного шагового двигателя, мостовой измерительной схемы, вход которой связан с выхо .дом электролитического уровня, генератора импульсов, реверсивного счет-И 7 ,::- ,. -л чика и цифрового индикатора, о тличающийся тем, что, с целью повьппения быстродействия устройства за счет исключения приведения электролитического уровня к плоскости горизонта перед началом измерения, в него введены датчик положения вала редуктора и электронньй делитель, причем выходы датчика положения вала редуктора связаны с первйм и вторым входами реверсивного счетчика и входами генератора импульсов, выход которого связан С входом шагового двигателя и через с электронный делитель с четвертым входом реверсивного счетчика, а (Л выход мостовой измерительной схемы с связан с третьим входом реверсивного счетчика, выход которого соединен с входом цифрового индикатора;

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)4 С 01 С 9 06

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3552038/24-10 (22) 04.02.83 (46) 15 ° 10.85. Вюл. М - 38 (72) В.А. Должиков (53) 528.541(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1Ф 972212, кл. G 01 С 9/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Ф 927023, кл. С 01 С 9/06, 1982. (54)(57) КВАДРАНТ, содержащий основание, связанные с ним корпус и горизонтирующий блок, выполненный в виде электролитического уровня, укрепленного на оси редуктора, связанного с валом реверсивного шагового двигателя, мостовой измерительной схемы, вход которой связан с выхо.дом электролитического уровня, генератора импульсов, реверсивного счетчика и цифрового индикатора, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства за счет исключения приведения электролитического уровня к плоскости горизонта перед началом измерения, в него введены датчик положения вала редуктора и электронный делитель, причем выходы датчика положения вала редуктора связаны с первым и вторым входами реверсивного счетчика и входами генератора импульсов, выход которого связан с входом шагового двигателя и через электронный делитель с четвертым входом реверсивного счетчика, а выход мостовой измерительной схемы связан с третьим входом реверсивного счетчика, выход которого соединен с входом цифрового индикатора;

1185085

Квадрант работает следующим образом.

Датчик положения способен зафиксировать два положения вала редуктора, связанного с валом шагового двигателя. Достижение валом редуктора любого из этих положений сопровождается появлением сигнала на выходе приемника 9 и 10 в момент

Изобретение относится к измерительной технике и геодезии и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, гд". требуется определить угловое поло- 5 жение объекта относительно ппоскости горизонта.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства за счет исключения приведения электролитического уровня к плоскости горизонта перед началом измерения.

На фиг. 1 приведена функциональная блок-схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 — схема взаимного расположения приемников, источников, датчика положения и электролитического уровня в крайних положениях I и 11 вала редуктора 4, на фиг. 3 — схема, поясняющая принцип 20 измерения угла предлагаемым устройством.

Квадрант содержит (фиг. 1) основание 1, жестко соединенный с ним корпус 2, в котором установлены: 25 реверсивный шаговый двигатель 3, вращение вала которого черед редуктор 4 передается электролитическому уровню 5, датчик положения вала редуктора 4, выполненный, например, по крайней мере из двух оптронных пар, излучатели 6 и ?, жестко закрепленные на валу редуктора 4 двигателя 3 с помощью диска 8, и приемники 9 и 10, жестко закрепленные на корпусе 2, выходы которых электрически соединены с генератором

11 импульсов и реверсивным счетчиком 12, а выход генератора 11 импульсов соединен с входом шагового двигателя 3 и через электронный делитель 13 — с четвертым входом реверсивного счетчика 12. Выход электрического уровня 5 через мостовую измерительную схему 14 соединен с третьим входом реверсивно-.. го счетчика 12, Выход последнего сОединен с вхОдОм цифрОвОгО инди катора 15.

1 образования соответc TBóêíöåé оптрс иной пары (приемник 9 — излучатель

6 или приемник 1Π— излучатель 7, (фиг. 2 а, о ) . Приемники 9 и 10 (фиг. 1) жестко закреплены на корпусе 2, а излучатели 6 и 7 — на диске 8, установленном на валу редуктора 4 таким образом, что в тот момент, когда вал редуктора 4 находится в положении, изображенном на фиг. 2 и, электролитический уровень 5, жестко укрепленный на оси редуктора 4, оказывается повернутым относительно плоскости горизонта на угол @ а когда вал редуктора 4 находится в положении, изображенном на фиг. 2 о, электропитический уровень 5 оказывается повернутым относительно плоскости горизонта на угол + с .

Когда вал находится в положении

1, на выходе приемника 9 (фиг. 1 и 2 a ) появляется сигнал, заставляющий двигаться вал шагового двигателя 3, а вместе с ним и вал редуктора 4 в положение ii. Когда вал редуктора 4 достигает положения 11, появляется, сигнал на выходе приемника 10 (фиг. 1 и 2 3 ), заставляющий двигаться вал двигателя 3 в положение i. Далее процесс повторяется. Таким образом, электролитический уровень совершает колебания около плоскости горизонта с амплитудой а--и.k где и — число импульсов, вызывающих поворот шагового двигателя; — постоянный коэффициент, который определяют как частное от деления шага двигателя 3 на коэффициент редукции редуктора 4 и который может быть выбран равным, например, одной минуте.

В момент прохождения плоскости горизонта эпектропитический уровень

5 выдает сигнал "Горизонт", который через измеритегьный мост 14 поступает на третий вход реверсивного . счетчика. На первый и второй вход реверсивного счетчика поступают сигналы с выхода приемников 9 и 10 датчика положения оси редуктора 4, а на четверт и вход — импульсы с выхода генератора 11 импульсов через электронный делитель 13. Таким образом, число импульсов, проходящих на шаговый двигатель и вызывающих поворот его вала на любой момент времени, в два раза больше, чем число импульсов поступивших на четвертый вход реверсивного счетчика 12. Сигналы по первым трем входам реверсивного счетчика 12 управляют счетом импульсов, поступающих по четвертому входу.

Пусть датчик квадранта (основание с укрепленными на нем шаговым двигателем, редуктором, электролитическим уровнем, датчиком положения) установлен на объекте, угол наклона которого к плоскости горизонта необходимо измерить. Перед началом измерения счетчик сбрасывается в нуль.

Рассматриваются два случая.

Объект находится в плоскости горизонта ° В тот момент, когда электролитический уровень находится в положении 1 (фиг. 2 q ), с выхода приемника 9 на первый вход ревер-. сивного счетчика 12 (фиг. 1) поступает сигнал Разрешение прямого счета", а на соответствующий вход генератора 11 сигнал вращения двигателя в сторону положения II. В тот момент, когда электролитический уровень 5 проходит плоскость горизонта, с него через измерительный мост

14 на третий вход реверсивного счетчика 12 поступает сигнал, останавливающий счет. Это происходит в тот момент, когда электролитический уровень 5 поворачивается на угол

М+ Ь ) где — угол, характеризующий крайнее положение вала редуктора;

Л/ — приращение, вызванное запаздыванием электролитического уровня вследствие конечного значения его постоянной времени.

При этом в счетчике накопится количество импульсов, численно равное я ьь

Вал редуктора, продолжая вращаться в сторону положения 11, в не ф ь 4+ ь

2 2 (2) 2 что соответствует нулевому отклонению объекта относительно плоскости горизонта.

Пусть объект наклонен относитель. но плоскости горизонта на угол /, тогда элементы датчика, установленного на объекте в положении располагаются относительно плоскости горизонта так, как показано на фиг. 3. Поэтому в течение движения из положения 1 в плоскость горизонта электролитический уровень поворачивается на угол g + / < ь g (фиг. 3), а в счетчике накапливается результат

ei (3+ ь

40 (3) 2

В течение обратного движения из положения II в плоскость горизонта электролитический уровень 5 повора4 чивается на угол х-/3 < 4 Zt (фиг. 3) а в счетчике накапливается результат, численно равный

aciPiay к-P ьy g р ц, у 2 2 2 2 2 2 .р ьу — — и

2 2 () что соответствует наклону объекта относительно плоскости горизонта на

55 угол 3 .

Из указанного видно, что нет необходимости перед началом измерения производить привязку" уровня к (4) 185085 . - 4 который момент времени достигает его (фиг. 2 ь ), и с выхода приемника 9 (фиг. 1) на второй вход реверсивного счетчика 12 поступает сигнал "Запуск обратного счета", а на соответствующий вход генератора импульсов сигнал, вызывающий движение вала шагового двигателя в сторону положения 1. В момент пере10 сечения электролитическим уровнем плоскости горизонта на третьем входе реверсивного счетчика вновь появляется сигнал "Останов счета", и результат накопленный в счетчике

15 поступает на цифровой индикатор. При этом из положения 11 и до плоскости Горизонта электролитический уровень 5 поворачивается на угол ь, а в счетчике накапливается

20 результат

1185085 плоскости горизонта при помощи стандартных измерительных приборов, нет такой необходимости при перерывах питания в процессе измерения или сбоях, так как, работая циклически, устройство постоянно "подтверждает" измеряемый угол в каждом цикле колебания уровня 5. Устранение проблемы приведения электролитического уровня в плоскость горизонта позволяет повысить скорость вращения (частоту поступающих на шаговый двигатель импульсов) .вала редуктора, т.е. ускорить процесс измерений, так как погрешности перерегулирования Л / компенсируются в процессе измерения. При введении в датчик положения дополнительных оптронных пар, фиксирующих положение вала редуктора 4 при

10 различных углах о, можно выбирать оптимальную скорость процесса измерений при различной величине измеряемого угла.

Ул

ecru пп. zopcrzarrmu

Улсю р

)7Ë. горизонта

1185085

Заказ 6348/33

Тираж 650 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, 7<-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В.Агапова

Редактор С.Лисина Техред А.Ач Корректор М.Пожо