Датчик угловых отклонений объектов

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦ ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 G 01 С 9 06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3771951/24-10 (22) 18.0?.84(46) 15.01.86, Бюл. № 2 (72) В.И.Татаркин, Д.С.Колочков, В.M.Александров и В.К.Еремин (53) 528.541(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 504085, кл. С 01 С 9/06.

Авторское свидетельство СССР № 631777, кл. G 01 С 9/06.

Авторское свидетельство СССР № 1077436, кл. G 01 С 9/06. (54)(57) ДАТЧИК УГЛОВЫХ ОТКЛОНЕНИЙ

ОБЪЕКТОВ, содержащий размещенный в корпусе с возможностью вращения ротор .в виде полого диска с установленными в нем пьезоэлементом и грузиком, источник света и фото„„SU„„1204926 Д приемник, установленные на корпусе светодиод, закрепленный в торце полого вала ротора соосно с осью его вращения и соединенный через усилитель и преобразователь с пьезоэлементом, фотодиод, установленный неподвижно на корпусе датчика соосно со светодиодом, и блок управления, ко входу которого подключены фотоприемник и фотодиод, отличающийся тем, что, с целью уменьшения веса и габаритов датчика при сохранении точности, пьезоэлемент с грузиком закреплены внутри полого диска с помощью введенных регулируемых упоров, причем общий центр тяжести пьезоэлемента и грузика совмещены с осью вращения ротора.

1204926

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для определения угловых отклонений объектов от истинной вертикали (горизонтали).

Целью изобретения является умень шение веса и габаритов датчика при сохранении точности за счет исключения парадитного балансировочного груза.

На фиг,1 схематично показана конструкция датчика; на фиг. 2 структурная схема блока управления; на фиг. 3 — эпюры напряжений сигналов датчика в процессе работы.

Датчик угловых отклонений объектов состоит из корпуса 1 с размещенным в нем полым диском 2, закрытым с двух сторон крышками 3 и 4, внутри которого с помощью регулируемых упоров 5 и 6 закреплены пьезоэлемент 7 и грузик 8, общий центр тяжести которых совмещен с осью вращения ротора, фотодиода 9 и uc-:,î÷íèêà света 10, закрепленных на корпусе 1 датчика по разные стороны от крышки 3 диска, коллектора 11, с помощью которого подается питание на плату 12 с усилителем и триггером Шмитта, светодиода 13, закрепленного в торце полого вала ротора и фотодиода 14, установленного на корпусе 1 датчика соосно со светотодиодом 13.

При этом грузик на закреплен на валу ротора, а удерживается совместно с пьезоэлементом с торцов регулируемыми упорами 5 и 6. В месте расположения ротора в грузике выполнен паз размерами, большими диаметра вала, что позволяет регулировать положение грузика с пьезоэлементом относительно вала с помощью упоров

5 и 6 для совмещения их центра тяжести с осью вращения ротора и с учетом общей балансировки. На краю крышки 3 выполнена радиальная щель па направлению оси грузика, воздействующего на пьезоэлемент 7. Диск 2 приводится во вращение двигателем кинематически соединенного с валом ротора.

Блок управления состоит из усили теля 15, триггера Шмитта 16, формирователей импульсов 17 и 18, ключей .

19 и 20, реверсивного счетчика 21 и генератора импульсов 22.

Датчик работает следующим образом.

I5

Во время работы электрический ,цвигатель (не показан) вращает полый диск 2 с пьезоэлементом 7 и грузиком 8 в плоскости измеряемого угла.

Б связи с тем, что грузик вращается относительно своего центра тяжести, на пьезоэлемент действует только нормальная составляющая силы тяжести грузика и плоскости пьезоэлемента, переменная по углу поворота диска. С пьезоэлемента 7 снимают электрический сигнал, пропорциональ— ный силе давления на него грузика, которая принимает максимальные и минимальные значения при пересечении грузиком 8 истинной вертикали благодаря постоянству по величине и направлению вектора силы тяжести грузика.

Таким образом, формируется периодичес кий во времени сигнал,у которого положение максимумов и минимумов по оси времени не зависит от углов наклона датчика. Поэтому полученный сигнал выполняет функции базы отсчета углов от истинной вертикали.

Сигнал от фотодиода (строб-им1 пульс) появляется в момент прохож— дения мимо него грузика. В этот момент фотодиод облучается через щель в диске, расположенную по оси грузика.

Б остальное время поток света к фотодиоду перекрывается диском.

При совмещении фотодиода и грузика с истинной вертикалью стробимпульс от фотодиода образуется одновременно с максимумом или минимумом сигнала пьезоэлемента и делит его по времени на. две равные части строго по середине одного из полупериодов. При отклонении объекта от истинной вертикали строб †импул делит полупериод опорного сигнала на неравные временные интервалы, разность между которыми с учетом знака позволяет определить величину и направление угла наклона.

Сигнал U< от пьезоэлемента усиливается усилителем 13 до уровня

U, преобразуется в опорный меандр триггером Шмитта 14 и подается на светодиод 13 (VD1), который формирует световые импульсы, длительность которых определяется шириной опорного меандра Uy. Световые импульсы принимаются фотодиодом 14 (VD2), который преобразует их в электричесий сигнал U4, который формирователем 17 преобразуется в меандр U,,идентичный U .Äàëåå сигнал U подается на ключ 19.

Строб-импульс U<,сформированный формирователем 18 из сигнала И, и фотодиодом 9 (ЧРЗ), делит положительный полупериод И на два интервала Т < и Т . Передним фронтом положительного полупериода открывается ключ 19 и через него на сумми— рующую шину реверсивного счетчика

21 постпают счетные импульсы Т< от генератора импульсов 22. Счетные импульсы поступают до тех пор, пока строб-импульс не закроет ключ

1204926 4

19. Одновременно строб-импульс, проходя через ключ 19, открывает ключ

20 и через него счетные импульсы

Т поступают на шину вычитания г реверсивного счетчика 21. Задний фронт продожкительного полупериода

И закрывает ключ 20 и прекраща7 ет поступление импульсов на счетчик.

ip Результат счета на выходе реверсивного счетчика 21 пропорционален разности интервалов полупериода, образованных с помощью строб-импульса (T> = T - Т ).

142.

120492б

Составитель А.Циплаков ю

Редактор К..Волощук Техред Т.Тулик Корректор М.Демчик

Заказ 8515/40 Тираж 650 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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