Устройство для измерения угла наклона объекта

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

»»699320 (61) jlîïoëíèòåëüíîå к авт. cBHfl,-ву (22) Заявлено 05.07.77 (21 ) 2505105/18-10 с присоединением заявки.% (23) П риоритет (5) ) М. Кл.

G 01 С 9/02

Государственный комитет ао делам изобретений и открытий

Опубликовано 25 11.79. Бюллетень М 43

Дата опубликования описания 25.11.79 (53) УДК 528.541 (088.8) (72) Авторы изобретения

Э. А. Мельников, В, И. Акулин и В. М. Головин (71) Заявитель

Воронежский политехнический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА

НАКЛОНА ОБЪЕКТА

Изобретение относится к области приборостроения, в частности, к устройствам для определения утла наклона объекта относительно горизонта и может быть использовано при дистанционном контроле за положением объекта, 5

Известны индуктивные дифференциальные преобразователи углов наклона, содержащие подвижный ферромагнитный сердечник, служащий маятником, а также обмотки возбуждения и измерительные обмотки, неподвижно разме1О щенные относительно наклоняемого объекта (1).

Известно устройство. содержащее два соосных ферромагнитных кольца, расположенные в одной плоскости и соединенные между собой

П-образной перемычкой. На перемычке размещена первичная обмотка, к выводам которой подведено переменное напряжение, а на внешнем кольце размещены две вторичные (измерительные) обмотки, соединенные последовательно и встречно. В зазоре между кольцами размещен ферромагнитный маятник, центр подвеса которого совмещен с центром радиуса кривизны колец (2).

Недостатком этого устройства является резкое снижение точности измерений при нестабильности переменного напряжения, подводимого к первичной обмотке, поскольку результат измерений непосредственно зависит от уровня этого напряжения.

Ближайшим к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является трансформаторный датчик для измерения углового перемещения, содержащий ферромагнитный ротор с измерительной рамкой, установленный на подвижной оси между полюсными наконечниками ферромагнитного статора с обмоткой, питаемой источником переменного напряжения (3).

Существенным недостатком известного уст ройства является резкое снижение точности измерений при отклонении питаюгцего напряжения от заданного, поскольку результат измерений непосредственно зависит от уровня этого напряжения. Кроме того, известное устройство имеет ограниченнь1е пределы измерений углов (не более +20 ), 699320

Гжель изобретения — повышение точности путем исключения влияния нестабильности напряжения источника.

Для достижения указанной цели в предлагаемом устройстве статор и ротор выполнены в виде двух соосных колец, расположенных в одной плоскости, с равномерно размещенными на них замкнутыми обмотками, причем обмотка ротора имеет два диаметрально противоположных отвода, соединенных с источником О переменного напряжения, а статорная обмотка, служащая измерительной, содержит две пары отводов, размещенных через 90 и подключенных к двухкоординатному регистрирующему устройству, например, к отклоняющим пластинам электронно-лучевой трубки.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема описываемого устройства; на фиг. 2 — распределение магнитного потока в магнитопроводах статора и ротора. го

Устройство содержит кольцевой статор 1, жестко связанный с наклоняемым объектом, и кольцевой ротор 2, укрепленный с помощью немагнитной втулки 3 на оси вращения 4, установленной в подшипниках 5 с малым трением скольжения. Втулка 3, выполненная в виде полудиска, одновременно служит чувствительным гравитационным элементом (маятником), удерживающим ротор 2 в вертикальном положении при наклоне объекта. На статоре и роторе равномерно размещены замкнутые обмотки 6 и 7; при этом роторная обмотка 7 имеет два диI аметрально противоположных отвода 8 — 8, вклю« чеиных в цепь источника переменного напряжения, а статорная обмотка 6 содержит две пары отводов 9 — 9 и 10 — 10, размещенных по кольцу

1 1 о через 90 и подключенных к отклоняющим пластинам электронно-лучевой трубки 11.

11ринцип действия устройства основан на, преобразовании углового перемещения ротора 2 относительно статора 1, жестко связанного с «аклоняемым объектом, в величины напряжений на отводах статорной обмотки 6.

На фиг. 2 пунктирными линиями показано распределение магнитного потока, создаваемого роторной обмоткой 7 в кольцевых магнитопроводах ротора и статора при горизонтальном расположении объекта.

Магнитные потоки Ф, и Ф> (см. фиг. 2), создаваемые полусекциями роторной обмотки

7, замыкаются через ротор 2, воздушные зазоры и статор 1. Поскольку в верхней и нижней полусекциях статорной обмотки 6 потоки Ф1 и Ф2 создают равные по величине и противоположные по фазе напряжения, суммарное напряжение на отводах 9 — 9 равно нулю. В лево" и правой полусекциях обмотки 6 потоки Ф, и Ф, создают синфазные напряжения, вследствие чего резуль4 тирующее напряжение на отводах 10-10 имеет некоторое максимальное значение.

При наклоне объекта в плоскости колец ротор 2 стремится сохранить вертикальное положение под действием веса втулки 3, а статор 1, жестко связанный с наклонным объектом, перемещается относительно ротора 2 на некоторый угол а. При этом на отводах 9 — 9 появляется

f напряжение, отличное от нуля, а напряжение на

f отводах 10 — 10 уменьшается, причем указанные изменения происходят соответственно по синусоидальному и косинусоидальному законам.

Следовательно, справедливы соотношения:

U, =10 Sina, Ор =k0 Сока, где 01 и Ug — напряжения на отводах 9 — 9 и

10 10 соответственно; k — коэффициент пропорциональности, зависящий от степени связи и соотношения чисел витков обмоток 6 и 7.

Напряжения 01 и 02 подведены к отклоняющим пластинам электронно-лучевой трубки 11, При этом угол наклона луча на экране трубки соответствует измеряемому углу наклона объекта и не зависит от величины напряжения, подводимого к роторной обмотке 7.

Устройство позволяет повысить точность измерений утлов наклона за счет исключения влияния нестабильности напряжения источника питания, а также расширить пределы измерений до +90 .

Формула изобретения

Устройство для измерения утла наклона объекта, содержащее ферромагнитный ротор, установленный на подвижной оси с чувствительным гравитационным элементом внутри ферромагнитного статора, жестко связанного с наклоняемым объектом, а также статорную и роторпую обмотки, источник переменного напряжения и индикатор, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью исключения влияния нестабильности напряжения источника на точность измерений, в нем статор и ротор выполнены в виде двух соосных колец, расположенных в одной плоскости. с равномерно размещенными на них замкнутыми обмотками, причем обмотка ротора имеет два диаметрально противоположных отвода, соединенных с источником переменного напряжения, а статорная обмотка, служащая измерительной, содержит пве пары отводов. раэмео шенных через 90 и подключенных к двухкоординатному регистрирующему устройству, например, к отклоняклцим пластинам элекгроннолучевой трубки. т 99520

Источники информации, принятие во внимание при зкспертизе

IJHHHIIH Заказ 7446/42 Тираж 844 Подписное

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

2. Авторское свидетельство СССР N 535455, кл. G 01 С 9/02, 1975.

3. Электрические измерения неэлектрических

1. Авторское свидетельство СССР N 410249, величин. Под ред. В. П. Новицкого. Л., "Энеркл. G 01 С 9/02, 1974. гия", 1975, с. 455 (прототип) .