Устройство для определения угла наклона объекта

 

Союз Советских

С<щиалистических

Республик о п и-С-Х- НМ-е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<и 685909

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) заявлено 09,0378(21) 2587734/18-10

С ПРИСОЕДИНЕНИЕМ ЗаЯВКИ Ио(23) Приоритет— (51)М. Кл.

G 01 С 9/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 1509,79. Бюллетень HP 34 (53) УДК 528.541 (088. 8) Дата опубликования описания 20.09.79 (72) Авторы

В..И. Попенко, A.. В. Черный, В. B. Яснопольский и Л. Л. Яссирский (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА НАКЛОНА ОБЪЕКТА

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и предназначено для определения углов наклона стационарных и подвижных объ- g ектов в геодезии, навигации и в других обл аст ях т е хни ки .

Известны устройства для определения углов наклона с помощью индуктивных преобразователей перемещения в электрический сигнал (1), (2).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для определения угла наклона объекта, содержащее отвес с двухкоординатным кулисным механизмом, каретки которого связаны с датчиками перемещений (3). Зубчатые рейки каретки сочленены с ведомыми зубчатыми колесами датчиков перемещений.

Смещение груза отвеса при наклоне объекта, на котором установлено устройство, приводит к смещению кареток, которые датчиками перемещений преобразуются в пропорциональные им сигналыы.

Основным недостатком указанного устройства является то, что каретки и соответственно датчики перемещаются нитью отвеса, при этом сила воздействия ниток на каретку равна про- 30 изведению веса груза и тангеиса угла наклона, отчего при малых углах сила воздействия нити незначительна и при наличии трения в механизме каретки и датчика точность устройства заметно снижается.

Кроме того, обеспечение требуемой точности достигается увеличением веса груза и увеличением перемещения кареток путем удлинения нити отвеса. Это, как правило, приводит к значительному увеличению времени установления устройства, поскольку отвес в данном случае представляет собой разновидность маятника, увеличение его массы приводит к увеличению колебательной энергии и снижает возможность демпфирования. Удлинение нити приводит также к увеличению габаритов устрой ства.

Целью изобретения является повьиаение точности, быстродействия и уменьшение габаритов устройства для определения углов наклона.

Это достигается тем, что в предлагаемое устройство введены задающий генератор, узел чувствительных элементов, усилители, фазовые дискриминаторы, регуляторы, серводвигатели и тахогенераторы, причем выход задаю(71) 3@ЯВИт6ЛЬ Киевский институт автоматики имени ХХЧ съезда КПСС

685909 щего генератора соединен с первыми входами фазовых дискриминаторов и узлом чувствительных элементов, механически связанным с отвесом и каретками и электрически соединенным своими ныходами с входами усилителей, выходы которых подключены к вторым входам фазовых дискриминаторов, соединенных своими выходами с первыми входами регуляторов, а выходы регуляторов подключены к серводвигателям, соединенным с каретками и тахогенераторами, 10 выходы которых подключены ко вторым входам регуляторов, а также тем, что узел чувствительных элементов выполнен в виде якоря, прикрепленного к нити отвеса, и двух пар установленных взаимно перпендикулярно сердечников, первичные обмотки которых параллельно подсоединены к выходам задающего генератора, а вторичные обмотки, соединенные между собой попарно, последовательно и встречно, соединены с входами усилителей.

Благодаря этому в предлагаемом устройстве обеспечивается высокая точность определения углов наклона,,поскольку механизмы устройства приводят ся в движение достаточно мощными серводвигателями, моменты на валу которых не зависят от величины угла наклона; применены нысокочувствительные элементы бесконтактного типа, трение в которых практически от сут стну ет; о бе спечи в ает высокое бы стродей ст— вие устройства, благодаря тому, что грузом отвеса янляется сравнительно . легкая и малоинерционная крыльчатка 35 демпфера, движения которой в демпфирующей жйдкости практически апериоди чны;обеспечивается существенное уменьшение габаритон, благодаря сокращению длины нити отвеса и уменьшению разме-40 ров и веса его груза.

На фиг. 1 изображен общий вид предложенного устройства для автоматического определения углов наклона; на 45 фиг. 2 — узел чувствительного элемента.

Устройство для определения углов наклона содержит отвес, состоящий из груза 1, который служит одновременно крыльчаткой демпфера, подвешенного на гибкой нити 2, закрепленной на кронштейне 3 жесткого корпуса устройства. Узел 4 чувствительных элементов установлен подвижно в пазах кареток 5, б, которые также могут перемещаться по направляющим 7, 8 жесткой рамы прибора. К входам, узла чувствительных элементов подсоединены выходы задающего генератора 9, а его выходы соединены с входами усилителей 10, 11 выходы которых соединены с вторыми входами фазовых дискриминаторов 12, 13. К первым входам дискриминаторов подключены выходы задающего генератора 9. Фазоные дискриминаторы 12, 13 своими выходами подключены к первым входам регуляторов 14, 15, выходы которых соединены с серноднигателями

16, 17. На валах сернодвигателей с одной стороны укреплены зубчатые колеса 18, 19, сочлененные с зубчатыми рейками 20, 21, с другой стороны к валам серводвигателей подсоединены тахогенераторы 22, 23, выходы которых подключены к вторым входам регуляторон 14,15.С зубчатыми рейками 20,21 кареток сочленены также зубчатые колеса 24,25 датчиков 26,27 перемещений.

Узел 4 чувствительных элементов представляет собой две пары установленных взаимно перпендикулярно сердечников 28-31 с первичными обмотками 3235 и вторичными обмотками 36-39. Вынрды первичных обмоток 32-35 подключены параллельно к выходам задающего генератора 9, а вторичные обмотки 36, 38 и 37, 39р соединенные между собой попарно, последовательно и встречно, соединены с входами усилителей 10, 11. В центре между торцами сердечников 28-31 на нити 2 отвеса укреплен якорь 40. устройство для определения углов наклона работает следующим образом.

При наклоне объекта, на котором установлено устройство, например, в направлении сердечника 28 происходит смещение нити отвеса с якорем - 40 в этом же направлении, Сигнал рассогласования со вторичных обмоток 36, 38, включенных по дифференциальной схеме, поступает на вход усилителя 10, усиливается им и поступает на второй вход фазового дискриминатора 12, в котором происходит сравнение этого сигнала и опорного напряжения с задающего генератора 9, поступающего на первый вход дискриминатора. Напряжение с выхода дискриминатора, имеющее знак рассогласования и амплитуду, пропорциональную величине рассогласования, поступает на первый вход регулятора 14, который включает серводвигатель 16. Сернодвигатель вращением зубчатого колеса 18 смещает зубчатую рейку 20 и связанную с ней каретку 5 н сторону отклонения нити с якоря

40 до тех пор, пока сигнал рассогласования не станет равным нулю. При этом через зубчатое колесо 24, сочлененное с зубчатой рейкой 20, приводится во вращение датчик перемещения, выходной сигнал которого пропорционален перемещению каретки.

Тахогенератор 22 вырабатывает напряжение, пропорциональное скорости вращения серводвигателя, которое подается на второй вход регулятора 14 и совместно с напряжением дискриминатора служит для реализации закона оптимального регулирования.

Аналогично работает второй канал по второму углу наклона. Всли же наклон объекта происходит в некотором

6 859 промежуточном направлении, то работают оба наклона одновременно.

Лабораторные испытания макета устройства показали, что точность его была не ниже 10 угл.сек. Серийные образцы устройства обеспечат точность определения угла наклона не 5 ниже 0,5 угл. мин °

Формула изобретения

1. Устройство для определения угла наклона объекта, содержащее отвес с двухкоординатным кулисным механизмом, каретки которого связаны с датчиками перемещений, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены задающий генератор, узел чувствительных элементов, усилители, фазовые дискриминаторы, регуляторы, серводвигатели и тахогенераторы, причем выход 20 задающего генератора соединен с первыми входами фазовых дискриминаторов и узлом чувствительных элементов, механически связанным с отвесом и каретками и электрически соединенным 25 своими выходами с входами усилителей, выходы которых подключены ко вторым

09 6 входам фазовых дискриминаторов, соединенных своими выходами с первыми входами регуляторов, выходы которых подключены к серводвигателям, соединенным с кареткой и тахогенераторами, выходы которых подключены ко вторым входам регуляторов.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что узел чувствительных элементов выполнен в виде якоря, укрепленного на нити отвеса, и двух пар установленных взаимно перпендикулярно сердечников, первичные обмотки которых параллельно подсоединены к выходам задающего генератора, а вторичные обмотки, соединенные между собой попарно, последовательно и встречно, соединены с входами усилителей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 325488, кл. G 01 С 9/06, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 447553, кл. G 01 С 9/06, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 323510, кл. E 02 F 3/18, 1970 (прототип). б 85909 г.2

Эаказ 5446/41

Тираж 86 б

Подписное

ЦНИИПИ 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

Составитель Л. Колюбакина

Редактор С. Хейфиц Техред С.Мигай Корректор М. Вигула