Датчик угла наклона


 


Владельцы патента RU 2440556:

Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева" (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах определения углов наклона различных устройств и объектов. Сущность изобретения заключается в том, что датчик угла наклона содержит ампулу 1, частично заполненную магнитной жидкостью 2, на которой размещены первичная обмотка 3 и соединенные встречно-последовательно вторичные обмотки 4, при этом ампула 1 с обмотками 3 и 4 размещена в корпусе 5 из магнитомягкой стали, расположенном в термоизолирующем кожухе 6, в котором установлены датчик температуры 7 и нагреватель 8. Технический результат - повышение точности измерений в широком диапазоне температур, повышение эксплуатационных свойств. 1 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах определения углов наклона различных устройств и объектов, например, в системах автоматического горизонтирования платформ, а также в любой области техники для замера углов наклона.

Известно устройство для измерения угла наклона объекта (см. патент США №3839904, G01H 11/00,1972 г.), содержащее ампулу, частично заполненную магнитной жидкостью (МЖ), и размещенные на ней первичную обмотку и соединенные встречно-последовательно вторичные обмотки.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для измерения угла наклона объекта (см. патент ГДР №243341, G01C 9/06, 1987 г.). Устройство содержит ампулу, частично заполненную магнитной жидкостью, и размещенные на ней первичную обмотку и соединенные встречно-последовательно вторичные обмотки, расположенные коаксиально первичной обмотке.

Коаксиальная намотка катушек несколько повышает эффективность датчика, однако оба устройства имеют ряд общих недостатков.

Из-за того, что вязкость магнитной жидкости увеличивается по мере снижения температуры, температурный диапазон эксплуатации датчика ограничен.

По причине того, что магнитопровод устройства является разомкнутым, на показания датчика оказывают влияние внешние магнитные и электромагнитные поля, а также внешние проводники тока, электропроводящие и ферромагнитные массы. Кроме того, магнитный поток рассеивания в данных конструкциях составляет значительную величину, это приводит к необходимости увеличения магнитной индукции, формируемой первичной обмоткой, что, в свою очередь, может приводить к достижению критической для магнитной жидкости напряженности магнитного поля, разрушающей магнитную жидкость и, соответственно, к скорому выводу датчика из строя.

Предлагаемым изобретением решается задача - расширение технических возможностей датчика, повышение его точности, надежности и ресурса.

Технический результат, получаемый при осуществлении предлагаемого технического решения, заключается в разработке конструкции датчика угла наклона, который мог бы обеспечить эксплуатацию и требуемую точность измерений в широком диапазоне температур окружающей среды, независимо от внешних воздействий, и сохранять стабильность магнитной жидкости.

Указанный технический результат достигается тем, что в датчике угла наклона, содержащем ампулу, частично заполненную магнитной жидкостью, на которой размещены первичная обмотка и соединенные встречно-последовательно вторичные обмотки, новым является то, что ампула с обмотками размещена в корпусе из магнитомягкой стали, расположенном в термоизолирующем кожухе, в котором установлены датчик температуры и нагреватель.

Размещение ампулы с обмотками в корпусе из магнитомягкой стали позволяет обеспечить требуемую точность измерений путем замыкания магнитного потока практически без гистерезисного перемагничивания корпуса, экранировать датчик от влияния внешних магнитных и электромагнитных полей, внешних проводников тока, электропроводящих и ферромагнитных масс, кроме того, обеспечить эксплуатацию магнитной жидкости без ее разрушения.

Расположение корпуса с ампулой и обмотками в термоизолирующем кожухе, в котором установлены датчик температуры и нагреватель, позволяет эксплуатировать датчик в условиях низких температур окружающей среды.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что предлагаемое техническое решение обладает «новизной» и «изобретательским уровнем».

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен общий вид предложенного датчика.

Датчик угла наклона содержит ампулу 1, частично заполненную магнитной жидкостью 2, на ампуле размещены первичная обмотка 3 и две вторичные обмотки 4, соединенные встречно-последовательно. Ампула 1 с обмотками 3 и 4 размещена в корпусе 5 из магнитомягкой стали. Корпус 5 расположен в термоизолирующем кожухе 6, в котором установлены также датчик температуры 7 и нагреватель 8.

Датчик угла наклона работает следующим образом.

На первичную обмотку 3 подается переменное напряжение питания синусоидальной формы, создается магнитный поток, проходящий через ампулу 1, частично заполненную магнитной жидкостью 2 и корпус 5 из магнитомягкой стали. Во вторичных обмотках 4 наводится ЭДС, зависящая от разности количества магнитной жидкости, находящейся в зоне действия вторичных обмоток 4. В свою очередь, количество магнитной жидкости 2, находящейся в различных частях ампулы 1, зависит от угла наклона объекта. Поскольку вторичные обмотки 4 включены встречно, величина выходного сигнала будет пропорциональна углу наклона, а его фаза будет зависеть от того, в какую сторону происходит наклон.

При температуре внутри термоизолирующего кожуха 6 ниже установленного уровня (10°C) датчик температуры 7 совместно с блоком электроники (не показан) подают напряжение на нагреватель 8, при достижении температуры внутри кожуха выше заданного уровня нагрева (12°C) питание нагревателя снимается.

Совокупность конструктивных элементов, их взаимное расположение, форма выполнения элементов и связь между ними позволяют обеспечить измерение угла наклона в широком диапазоне температур с требуемой точностью, независимо от внешних воздействий, обеспечить высокие надежность и ресурс устройства.

Проведенные испытания предлагаемого датчика показали эффективность и правильность выбранных технических решений, внедрение датчика в производство запланировано в текущем году.

Датчик угла наклона, содержащий ампулу, частично заполненную магнитной жидкостью, на которой размещены первичная обмотка и соединенные встречно-последовательно вторичные обмотки, отличающийся тем, что ампула с обмотками размещена в корпусе из магнитомягкой стали, расположенном в термоизолирующем кожухе, в котором установлены датчик температуры и нагреватель.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано для контроля горизонтальности поверхности изделия. .

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при измерениях крена автомобилей, кораблей, кранов, различных горизонтальных платформ и т.д., а также при определении направления бурения скважин, в особенности горизонтальных.

Изобретение относится к измерительной технике и приборостроению и может быть использовано для индикации и измерения уклонов и кренов подводных и надводных судов во время морской навигации.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к устройствам для определения пространственного положения объектов, и может быть использовано в геодезии, строительстве, горном деле, в навигационных системах управления подвижными объектами.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в промышленности, строительстве, на транспорте, например, для определения углового положения транспортного средства относительно горизонтальной плоскости.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения углов отклонения от вертикали различных объектов. .

Нивелир // 2171449
Изобретение относится к разделу технической физики, в частности к геодезическому приборостроению, и может быть использовано в строительстве, геодезии и метрологии для определения уклонов и проверки вертикальности и перпендикулярности строительных конструкций.

Уровнемер // 2160430
Изобретение относится к разделу технической физики, в частности к геодезическому приборостроению. .

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано для контроля горизонтальности поверхностей изделий и в строительстве

Способ контроля взаимного пространственного положения установочных площадок заключается в горизонтировании изделия, установке на контролируемые площадки измерительных устройств, каждое из которых содержит два измерительных преобразователя, измеряющие углы отклонения от горизонта по двум взаимно перпендикулярным направлениям, измерении углов наклона каждой из площадок относительно горизонта, вычисление углов взаимной ориентации. Оси чувствительности измерительных преобразователей ориентируют вдоль базовых осей площадок, затем разворачивают ось чувствительности преобразователя, установленного на первой площадке на угол, равный номинальному значению угла азимутального рассогласования между осями ОХ1 и ОХ2, который берется из чертежа изделия. Одновременно измеряют углы контролируемых площадок относительно горизонтальных осей, затем разворачивают оси чувствительности преобразователя на угол 90° в азимутальной плоскости. Одновременно измеряют углы контролируемых площадок относительно горизонтальных осей, затем разворачивают оси чувствительности преобразователя на угол минус 90° в азимутальной плоскости, далее отклоняют изделие относительно горизонтальной оси на угол φ3, одновременно измеряют углы отклонения контролируемых площадок от горизонта, разворачивают оси чувствительности преобразователя на угол 90°, одновременно измеряют углы отклонения контролируемых площадок от горизонта, затем вычисляют углы рассогласования контролируемых площадок относительно горизонтальных осей, а угол азимутального рассогласования определяют из соотношений: Δ A * = Δ A + δ A ¯ δ A ¯ = a r c t g sin ϕ 2 k − ϕ 2 0 2 sin ν 2 k − ν 2 0 2 − a r c t g sin ϕ 1 k − ϕ 1 0 2 sin ν 1 k − ν 1 0 2 , где ΔА* - угол азимутального рассогласования; ΔА - угол азимутального рассогласования, взятый из чертежа изделия; δ A ¯ - угол азимутального рассогласования, определенный в результате измерений; - углы отклонения первой контролируемой площадки относительно горизонта при наклоне изделия; - углы отклонения второй контролируемой площадки относительно горизонта при наклоне изделия; - углы отклонения первой контролируемой площадки относительно горизонта при горизонтальном положении осей изделия; - углы отклонения второй контролируемой площадки относительно горизонта при горизонтальном положении осей изделия. 2 ил.

Электронный уровень относится к измерениям характеристик поверхности и предназначен для исследования уклонов поверхности с помощью фотоэлектрических индикаторных устройств. Уровень содержит в корпусе определитель уровня, расположенный над многоэлементным фотоприемником, связанным с блоком обработки сигналов. Корпус электронного уровня выполнен в виде прозрачной емкости корпуса с круглым плоским дном и выпуклым верхом с верхней точкой, расположенной над центром круглого плоского дна, вблизи которого размещен многоэлементный фотоприемник, направленный вертикально вверх и выполненный в виде матрицы с расположением фотоэлементов на пересечениях окружностей и радиусов круглого плоского дна. Определитель уровня выполнен в форме воздушного пузырька в непрозрачной темной жидкости, размещенной в прозрачной емкости, причем при центральном расположении воздушного пузырька в прозрачной емкости корпуса его вертикальный размер равен высоте от центра круглого плоского дна до верхней точки выпуклого верха. Технический результат - одновременное определение двумерного направления уклона уровня исследуемой поверхности, простота в применении, сокращение времени. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для измерения уклонов и может быть использовано для контроля и измерения углового положения как горизонтальных, так и вертикальных поверхностей. Сущность: уровень-уклономер содержит три трехосевых акселерометра, каждый из которых через три соответствующих блока предварительной обработки соединен с микроконтроллером. Выходы микроконтроллера соединены со входами индикатора, а входы микроконтроллера - с выходами блока клавиатуры. Первый и второй трехосевые акселерометры расположены в корпусе устройства в одной горизонтальной плоскости. Причем горизонтальная продольная, горизонтальная поперечная и вертикальная оси второго акселерометра направлены противоположно соответствующим осям первого акселерометра. Третий акселерометр расположен под углом не более 85° к горизонтальной плоскости, в которой лежат первые два акселерометра. Причем горизонтальная продольная ось третьего акселерометра совпадает с соответствующей осью первого акселерометра. Технический результат: измерение и контроль уклона как горизонтальных, так и вертикальных поверхностей одновременно по трем направлениям, измерение угла поворота электронного уровня-уклономера в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а также повышение точности и помехоустойчивости измерений угловых отклонений поверхностей. 2 ил.
Наверх