Двухкоординатный преобразователь угла наклона

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения углов наклона объекта одновременно по двум направлениям. Цель изобретения - повышение точности. Подвижный электрод 4 закреплен на нижнем конце маятника 2. а неподвижный электрод 5 изолировано закреплен на корпусе 1. Электроды выполнены Г-образными и расположены симметрично относительно вертикальной оси. Концы электродов перекрещиваются так. что их проекция на горизонтальную пло-. скость образует прямоугольник. Выполнение одного из электродов резистивным и подключение его концов через переключатель к источнику питания переменного напряжения, а также выполнение поверхностей электродов сферическими с центром в точке подвеса маятника и расположение их с зазором друг от друга позволяет повысить точность за счет исключения механического контакта между электродами. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<я)ю G 01 С 9/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Р1. Т: ТР г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4705671/10 (22) 15,06.89 (46) 15.11.91. Бюл, М 42 (71) Пензенский политехнический институт (72) А.И,Мартяшин, В.И.Чернецов и M.Â.×åðнецов (53) 528.541(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 708149, кл. G 01 С 9/06, 1977. (54) ДВУХКООРДИНАТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА НАКЛОНА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения углов наклона объекта одновременно по двум направлениям. Цель изобретения — повышение точности. Подвижный

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения углов наклона объекта, отклонения от горизонтальности одновременно по двум координатам.

Цель изобретения — повышение точности.

На фиг.1 показана конструкция датчика и вторичного преобразователя к нему; на фиг.2- разрез А — А на фиг.1; на фиг.3 — схема . замещения.

Двухкоординатн ы и преобразователь угла наклона содержит корпус 1, маятник 2, подвешенный на шаровой опоре 3 (крестовине), подвижный проводящий электрод 4, укрепленный на маятнике, неподвижный электрод 5, имеющий равномерное резистивное сопротивление, переключатель 6, источник переменного напряжения 7, измерительная схема 8 (на фиг.1 показан вари, Я2, 1691684 А1 электрод 4 закреплен на нижнем конце маятника 2. а неподвижный электрод 5 изолировано закреплен на корпусе 1. Электроды выполнены Г-образными и расположены симметрично относительно вертикальной оси. Концы электродов перекрещиваются так, что их проекция на горизонтальную пло- . скость образует прямоугольник. Выполнение одного из электродов резистивным и подключение его концов через переключатель к источнику питания переменного напряжения, а также выполнение поверхностей электродов сферическими с центром в точке подвеса маятника и расположение их с зазором друг от друга позволяет повысить точность за счет исключения механического контакта между электродами, 3 ил. ант закрепления электродов с помощью изолирующих сферических оснований 9 и

10).

Электроды 4 и 5 выполнены Г-образными и расположены симметрично относительно вертикальной оси корпуса. Концы электродов перекрываются так, что их проекция на горизонтальную плоскость образует прямоугольник, Преобразователь работает следующим образом.

Переключатель срабатывает в зависимости от полярности напряжения источника питания на его управляющем входе. Если переключатель находится в положении 1 сигнал г{ источника. питания поступает на вывод S неподвижного электрода 5 и протекает по соответствующей его половине, ориентированной вдоль координаты X на землю. При этом (см. схему замещения дат1691684 чика на фиг.3) на неподвижном электроде маятника через емкость С"<> в зазоре между обоими электродами наводится напряжение, определяемое коэффициентом деления делителя, образованного сопротивлениями

R"ь и R"û электрода 5 по обе стороны от подвижного электрода (по обе стороны от электрического центра приложения емкости С"ee). Это напряжение подается в измерительную схему 8, т,е. (см. схему замещения на фиг.3). 4 „R3» ЛR" х =0о о

R4+ Е3< R". где Оо — амплитуда напряжения с выхода источника питания;

R"o» — сопротивление участка электрода 5 от вывода 5 до электрического центра приложения емкости Схcs при угле наклона равном нулю, hR " =,д р,сф,д— угол наклона по координате Х; 1 — длина маятника; фОм/м) — погонное сопротивление электродов 5, R"0 = R"5e+ R"M.

При другой полярности напряжения источника питания 7 переключатель 6 перебрасывается в положение II и подключает к нему вывод 5 электрода 5, ориентированН нога вдоль координаты У, При этом в измерительную схему 8 поступает напряжение через емкость С", равное

И&т ЛК"

t в где Л У = а д I p, а,д — угол наклона по координате Y.

Очевидно, что для снижения влияния емкости связи С" и Су " необходимо, чтобы входное сопротивление Rex измерительной схемы 8 удовлетворяло условию:

1 1

<< Rex »вЂ” ! Всхвх j Шах

Таким образом, при одной полярности сигнала напряжение измерительной схемы пропорционально углу наклона по одной координате, а при другой полярности — напряжение измерительной схемы пропорционально углу наклона по второй координате.

В предлагаемом устройстве устранены недостатки, снижающие точность измерения,угла наклона (включая температурные воздействия эа счет неправильного выбора материалов корпуса и маятника с одинаковым ТК); Кроме того, конструкция датчика и электронного блока сравнительно проста, так как включают в себя реэистивный элемент, который может быть легко изготовлен (напылением, травлением, наклейкой фольгового резистора, даже намоткой на каркас

5 и т.п.), а также такие широко применяемые элементы как переключатель, источник питания (по сути — автогенератор) и простейшего вида измерительную схему (например, два измерителя мгновенного значения, два

10 детектора с фильтром низких частот и т.п,).

Высокая надежность обеспечивается тем, что поверхностная коррозия электродов и т,п. не влияет на результат преобразования, Кроме того, вибрация вдоль оси маятника

15 (перпендикулярна плоскости измерения) вызывает изменение емкости связи, но не влияет на результат преобразования, Вместе с тем с целью защиты электродов от действия агрессивных сред электро20 ды могут быть покрыты агрессивностойкими материалами (лаками, красками, полимерными покрытиями и др). При этом существенно повышается надежность без ухудшения метрологических характеристик.

25 Дополнительными достоинствами является применимость датчиковой части преобразователя во взрывоопасных помещениях, так как здесь исключено искрообразование.

30 Кроме того, электроды 4 и 5 (при сохранении их соответствующих связей) могут поменяться местами. При этом результат преобразования остается тот же, Формула изобретения

35 Двухкоординатный преобразователь угла наклона, содержащий подвижный электрод, выполненный с возможностью поворота относительно точки, лежащей на вертикальной оси. корпуса, неподвижный ."0 электрод, закрепленный изолированно на, корпусе, источник питания и измерительную схему, подключенную к одному из электродов,отл ич а ю щи йс я тем, что, с целью повышения точности, подвижный электрод

45 закреплен на нижнем конце введенного маятника, электроды выполнены Г-образными и расположены с возможностью перекрещивания их концов, симметрично относительно вертикальной оси корпуса, причем

50 поверхности электродов расположены с зазором друг от друга и выполнены сферическими с центрами кривизны, совпадающими с точкой подвеса маятника, при этом средняя точка второго из электродов зазем55 лена, а концы подключены к выводам введенного переключателя, управляющий и сигнальный входы которого подключены к выходу источника питания переменного тока.

1691684

1691684

Составитель С.Юмашев

Редактор Г, Мозжечкова Техред М.Моргентал Корректор О. Кравцова

Заказ. 3921 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауновская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101