Емкостный датчик угла наклона

(51) 5 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ неров иррихозяйстваГ, М. ХачатССР3,(54) ЕМКОСТН (57) Изобрете ной технике и измерения у странстве отн ложения, Це повышение н ного датчика ния чувстви к измеритель- использовано, в ла наклона объительно вертиИзобретение относитс ной технике и может быть частности для измерения у екта в пространстве отно кального положения. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Ташкентский институт инжгации и механизации сельского(56) Авторское свидетельство СМ 1021938, кл. 0 01 В 7/30, 19 8ЫЙ ДАТЧИК УГЛА НАКЛОНА ние относится к измеритель- может быть использовано для гла наклона объекта в проосительно вертикального полью изобретения является адежности и точности емкостугла наклона путем уменьшетельности к вибрациям,Известен емкостный датчик угла наклона, содержащий корпус с выполненной из изоляционного материала герметизированной камерой, наполовину заполненной электропроводящей жидкостью, две электропроводные полусферические обкладки, изолированные одна от другой и от корпуса и прилегающие к наружной поверхности изоляционной стенки камеры, и электрический проводник, находящийся в постоянном электрическом контакте с электропроводящей жидкостью. случайным помехам и резким движениям, Датчик содержит герметизированную камеру 9, выполненную в виде полости между двумя размещенными концентрично одна в другой сферическими оболочками 8 и 10 разного диаметра, а электрический проводник 13 выполнен в виде шести электрически соединенных между собой стержней 12, установленных попарно-симметрично в трех взаимно перпендикулярных плоскостях и обеспечивающих постоянство электрического контакта проводника 13 с электропроводящей жидкостью 11, наполовину заполняющей камеру 9,.при любом угле наклона датчика, При наклоне объекта дифференциально изменяется емкость между полусферическими обкладками 5, 6 датчика, Б охватывающими снаружи стенки камеры 9 и проводником 13, являющимся средним выводом емкостного датчика угла, 1 ил, С: Недостатками известного датчика являются низкие надежность.и точность, обусловленные его значительной чувствительностью к вибрациям и случайным помехам, вызванным, например, резким изменением угла наклона или резким движением объекта, что приводит к возмущениям, в частности к колебательным движениям, электропроводящей жидкости или к деформациям ее свободной поверхности (к появлению на свободной поверхности волн), При этом значения этих возмущений велики вследствие большого количества и большой массы жидкости, а также большой свободной поверхности и, подвергающейся деформациям. Кроме того, в конструкции датчика не обеспечивается приемлемое время успокоения возмущенной электро 173726010 15 20 25 30 35 40 45 50 55 проводящей жидкости, что не позволяет получать оперативную информацию о фактическом угле наклона объекта.Цель изобретения - повышение надежности и точности путем уменьшения чувствительности к вибрациям, случайным помехам и резким ударам.Поставленная цель достигается тем, что в ем костном датчике угла наклона, содержащем корпус с выполненной из изоляционного материала герметизированной камерой, наполовину заполненной электропроводящей жидкостью, две электропроводные полусферические обкладки, изолированные одна от другой и от корпуса и прилегающие к наружной поверхности изоляционной стенки камеры, и электрический проводник, находящийся в постоянном электрическом контакте с электропроводящей жидкостью, камера выполнена в виде двух концентричных сферических оболочек разного диаметра, а электрический проводник выполнен в виде шести электрически соединенных между собой стержней, установленных попарно симметрично относительно центра сферических оболочек в трех взаимно перпендикулярных плоскостях.На чертеже представлен емкостный датчик угла наклона, разрез.Датчик содержит металлический корпус 1 с изоляционным слоем 2 на его внутренней поверхности, крышкой 3 и изоляционной прокладкой 4. Внутри корпуса размещены две электропроводные обкладки 5 и 6 конденсатора, изолированные одна от другой прокладкой 7 и плотно охватывающие своими профилированными по полусфере торцами наружную поверхность стенки сферической оболочки 8 герметизированной камеры 9, выполненной в виде полости между двумя размещенными концентрично одна в другой сферическими оболочками 8 и 10 разного диаметра и заполненной наполовину электропроводящей жидкостью 11, например ртутью. Эта жидкость образует средний подвижный электрод конденсатора и находится в постоянном электрическом контакте хотя бы с одним из шести электрически соединенных между собой и установленных попарно-симметрично в трех взаимно перпендикулярных плоскостях стержней 12 проводника 13, являющегося выводом датчика. Электрические проводники 14 и 15 являются другими выводами датчика, подсоединенными к обкладкам 5 и 6 конденсатора. Датчик закрепляется (устанавливается) на объекте (не показан) в вертикальном положении. Датчик работает следующим образом,При отклонении объекта от вертикального положения на угол а изменяются емкости Сби Свмежду его обкладками 5 и 6 и электропроводящей жидкостью 11 соответственно, При а =0 емкость Свявляется максимальной, а СБ- минимальной, при а =90 , т. е, при горизонтальном положении датчика, емкости Сь=Сб. При дальнейшем увеличении угла а вплоть до 180 емкость Сьпродолжаетувеличиваться, достигая максимума, а емкость С 6-11 уменьшается до минимума. Изменение электрических емкостей и их соотношений могут измеряться электрическим способом, например включением емкостей С;-11 и Сев контуры автогенераторов, Частоты автогенераторов, измеренные, например, цифровыми средствами, несут информацию об изменении угла наклона объекта. Диапазон измерения углов без учета знака угла наклона относительно вертикальной оси У составляет "180 .Выполнение герметизированной камеры 9 данной геометрической формы позволяет увеличивать устойчивость электропроводящей жидкости 11 при вибрациях и случайных помехах, а также при резком измерении угла а наклона объекта и при его резких движениях. При этом достигается также уменьшение времени успокаивания возмущенной вышеперечисленными факторами электропроводящей жидкости,Все это приводит к повышению надежности и точности измерений датчика, что позволяет использовать его в экстремальных условиях работы.Для дальнейшего уменьшения чувствительности датчика к вибрациям и случайным помехам полость камеры 9 заполняют неэлектропроводящей жидкостью, в которую добавляют электропроводящую жидкость,не смешивающуюся с первой с большей удельной массой. Обе жидкости должны полностью заполнить полость камеры,Использование датчика позволит увеличить точность измерений, получать информацию о фактических значениях углов наклона за более короткий промежуток времени (при возмущениях электропроводящей жидкости), а также использовать для измерения углов наклона объектов, работающих в экстремальных условиях (наличиевибраций, помех, резких движений), Формула изобретения Емкостный датчик угла наклона, содержащий корпус с выполненной из изоляционного материала герметизированной камерой, наполовину заполненной электро- проводящей жидкостью, две электропроаказ 1883 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Уж л.Гагарина, 101 водные полусферические обкладки, изолированные одна от другойи от корпуса и прилегающие к наружной поверхности изоляционной стенки камеры, и электрический проводник, находящийся в постоянном контакте с электропроводящей жидкостью, о тл и ч а ю щи йс я тем, что, с целью повышения надежности и точности путем уменьшения чувствительности к вибрациям,случайным помехам и резким ударам, камера выполнена в виде двух концентричных сферических оболочек разного диаметра, а электрический проводник выполнен в виде 5 шести электрически связанных между собойстержней, установленных попарно симметрично относительно центра сферических оболочек в трех взаимно перпендикулярных плоскостях.10