Датчик угла наклона объекта

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социалистические

Республик

Опубликовано 07.02.82. Бюллетень М 5

Дата опубликования описания 09.02,82 (51)M. Кл.

G 01 С 9/18

Тввудвретееккый комитет

СССР ао авлвм нэебретений н открытий (53) УДК528.541 (088.8 ) (72) Авторы изобретения

В. П. Блинов и В. Е. Драчук (71) Заявитель (54) ДАТЧИК УГЛА НАКЛОНА ОБЪЕКТА

Изобретение относится к контрольно измерительной технике, в частности к

- устройствам для измерения угла наклона1 обьекта.

Известны электролитические:наклономеры, представляюшие собой ампулу с рас5 положенной внутри трехэлектродной системой (1$

Известны электролитические наклономеры с ампулой, двумя электродами, находящимися на рабочей поверхности ам l0 пулы, и третий обший,расположенный в жидкости, которые образуют дифференциальную схему, включенную в измерительный мост 12).

Наиболее близким к изобретению по технической сушности и достигаемому результату. является датчик угла наклона, содержаший ампулу, заполненную электропроводной жидкостью с пузырьком

20 газа, электроды, расположенные в верхней части ампулы, и нижний общий электрод I Ç ).

В данной конструкции электроды преобразователей имеют форму круга (или прямоугольной пластинки), поэтому напряжение на выходе измерительной схе мы таких преобразователей V11 и величина смешения пузырька связаны прямой зависимостью, т.е. статический коэффициент К> передачи k = b VH/A X - ".

=COn64 постоянен во всем диапазоне измеряемых углов.

Однако при использовании датчика в системе автоматического регулирования (САР} возникают технические труднос си получения устойчивой системы, поскольку для коррекции динамических свойств требуется дифференцируюшее звено второго порядка. Кроме того, необходимо, чтобы

CAP отрабатывала сигнал рассогласования при больших отклонениях с большей скоростью, а при малых — с меньшей (относительно среднего отклонения).

Цель изобретения — получение нелинейной статической характеристики дат чика.

3 903

Эта цель достигается тем, что в датчике угла наклона, содержащем ампулу, заполненную электропроводной жидкостью с пузырьком газа, два электрода, расположенные в верхней части ампулы„и нижний обший электрод, электроды, расположенные в. верхней части ампулы имеют форму треугольника с дугообразными сторонами, из которых две вогнуты внутрь, а третья - наружу от центра электрода, причем биссектриса угла, образованного первыми двумя сторонами, совпадает с продольной осью симметрии поверхности ампулы, а вершина треугольника обращена к центру ампулы.

Конструкция (форма) электродов выбрана таким образом, что на границах рабочего диапазона К вЂ” максимален, а при с(- 0 — К 1 — минимален.

На фиг. 1 представлен пример. конструктивного выполнения формы электродов, внд сверху; на фиг. 2 — вид уровня; на фиг. 3 — характеристики уровня для разных форм электродов.

Уровень содержит ампулу 1, жидкость

2, пузырек 3 и электроды 4.

На фиг. 3 представлены зависимости

V -- Г(Х) для трех;различных форм электродов, где обозначены: 5 — характеристика уровня для круглой формы электродов; 6 —; 7а,б,вдля треугольной формы электродов и различном исходном положении пузырька

Хо (7 a - Õ ð 0,25 Ру, 7 б - Хо 0,5, 7в-Хо= 0758 ), где 0 длина электрода.

Ампула уровня представляет собой сосуд с бочкообразной формой рабочей поверхности, заполненный электропроводной жидкостью 2, содержащей пузырек 3 газа. Электроды 4, вваренные в верхнюю часть ампулы, имеют форму.треуголь-,. ника с тремя дугообразными сторонамй, из которых две вогнутв| внутрь, третья— наружу, причем биссектриса угла, образованного первыми двумя сторонами совпадает с продольной осью симметрии рабочей поверхности ампулы, а его вершина обращена в центру ампулы. Общий электрод имеет обычную форму и расположен ниже траектории движения пузырька.

При наклоне ампулы в результате смешения пузырька происходит неодинаковое перекрытие газовой полостью плошадей верхних электродов, в результате чего нарушается равенство проводимостей междуэлектродных участков, что приводит к разбалансу измерительного мосте.

Формула изобретения

Датчик угла наклона объекта, содержащий ампулу, заполненную электропроводной жидкостью с пузырьком газа, два электрода, расположенные в верхней части ампулы, и нижний общий электрод, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с

7 03. 4

Однако коэффициент преобразования схемы при крайних положениях пузырька (С р г1кg .) существенно отличается от

К 1 при oL О, поскольку приращение плошади электродов b Ý в первом случае больше Ь 6 во втором, при наклоне ампулы на один и тот же угол с . В частности для одного функционально задействованного плеча уровня было по1О, лучено приближенное выражение

V =Г(Х)

Н.1 4 11 Э к Xt ЬмаКа )1n

2 э

15 где 11 - напряжение питания моста; р — сопротивление нагрузки; (; - постоянная электролитической ячейки; — максимальная ширина электрода;

К - длина электрода.

При дифференциальном включении двух плеч уровня н =v„(x0+x)+v„(-x +x).

Ф

Для других форм электродов: а) крчглойV„= <4v„p„c(x-Ñ, Ы7С+-(x-hn) j""+

Я . Х Э/21Ф б) прямоугольной -+ g OI.C818 Е (21

4 112

V„=-< Ч„(й1,С,Х), Из статических характеристик для дифференциального включения (фиг. 3) з видно, что необходимую нелинейность можно получить лишь в случае треугольной формы электродов. При этом как следует из формулы, чем больше8 к, тем более нелинейна статическая xaio рактеристика. Однако эта зависимость имеет место лишь для правильно выбранного исходного положения газового пузырька на электроде.

Подобное усовершенствование может быть введено и для других типов уровней, например емкостных. Ампула с описанной формой электродов позволяет использовать датчик в системе. автоматиче« ского регулирования, упростить корректирующее звено в цепи обратной связи системы

5 903703 6 целью получения нелинейной статической Источники информации, характеристики, электроды, расположен- принятые во внимание при экспертизе ные в верхней части ампулы имеют фор- 1. Патент США Ж 3823486, му треугольника с.дугообразными сторо- кл. 33-366, опублик. 16.07.74. нами, из которых две вогнуты внутрь, à s 2. Патент франции l4 1173494, третья — наружу от центра электрода, кл. G 01 С 9/00, опублик. 1957. причем биссектриса угла, образованного первыми двумя сторонами, совпадает с 3. Бычков О. Д. Уровни и микронивепродольной осью симметрии поверхности лира и их применение для геодезической ампулы, а вершина. треугольника образе- 10 выверки конструкции. М., Недра, 1973, на к центру ампулы. с. 4 1-42 (прототип).

903703

Составитель Л. Колюбакина

Редактор Н. Данкулич, Техред Т. Фанта, Корректор М. Коста

Заказ 97/22 Тираж 613 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