Устройство для измерения угла отклонениядвижения самоходной машины относительнобазовой линии

Союз СоветскикСоциалистицескихРеспублик 61) Зависимое от авт идетельства 22) Заявлено 24,01.72 (21) 1740419/27-1 51) М. Кл. б 01 с 21/06 А 01 Ь 69/04(32) ПриоритетОпубликовано 05,04.74 Гасударственный комитет. Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий(72) А А. Литинский бретения 71) Заявите 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА ДВИЖЕНИЯ САМОХОДНОЙ МАШИНЪ ОТБАЗОВОЙ ЛИНИИ ТКЛОНЕНИЯСИТЕЛЪНО Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам для измерения угла отклонения движения самоходной машины, например трактора, относительно базовой линии, то есть угла между продольной осью симметрии машины и заданным ей извне произвольным направлением движения (прямой и непрямой базовой линий).Известны устройства для измерения угла отклонения движения самоходной машины относительно базовой линии, содержащие резонансно-индукционные датчики с ферромагнитными сердечниками, взаимодействующие с магнитным полем опорного провода, питаемого генератором постоянного тока, следящую систему с входным усилителем и амплитудно-фазовым детектором, соединенным через корректирующий элемент с выходным усилителем.Однако известные устройства недостаточно точны ввиду зависимости показания от нестабильности и нелинейности характеристик датчиков и усилителей, нестабильности коэффициентов усиления усилителей и амплитуды переменного тока в опорной линии, а также углов крена и дифферента трактора.Для повышения точности измерения индукционные датчики расположены в плоскости, параллельной поверхности движения машины, и установлены на общей планке, соединенной с индикаторным прибором и приводимои отисполнительного элемента следящей системы,которая снабжена вычитающим элементом,включенным между индукционными датчика 5 ми и входным усилителем системы.С целью сохранения точности измеренийпри переезде машины через участок с переменным уклоном планка с индукционнымидатчиками установлена на высоте, равной вы 10 соте размещения опорного провода, причемферромагнитные сердечники датчиков сориентированы перпендикулярно к поверхностидвижения машины,5 На фиг. 1 и 2 изображена кинематическаяи электрическая схемы предлагаемого устройства.Базовой линией служит лежащий на почвеили под нею провод 1 в изоляции, подключен ный одним концом к выходному зажиму генератора 2 переменного тока (частота тока равна 12), а другим - к заземлению, с которым соединен также второй зажим генератора 2.Провод 1 можно укладывать вдоль базовой 5 линии произвольной формы.Остальные элементы устройства помещаются на испытуемом тракторе. Для восприятия магнитного поля тока, протекающего по проводу 1, служат два одинаковых резонанс но-индукционных датчика 3 и 4, которые на3ходс на Оощей 1 ланкс 5, устаолепно наОси 6 гсл 2 слсчящсГО э,чсктрОр 1 од 2 7.Датчики 3 и 4 в.очно 1, например, в впдскатушс с первичными оочотками 8 и 9 и вторичными (выходнь.,) Оботкам 1 О и 11,снабженными общпчп фсрромягнинм ссрлсчниками (изображено нунктиро).Д.Я настройки Обмоток 8 и 9резонанс начастогу 1 служат конденсаторы 12 и 13.Ферромагнитные ссрдс пгки расположеныВ ОДЕ 011 НЛОСКОС П 1, КОТОРЯЯ 112 Р 2,1,С,ЬНЯ 10 верхности движения, Ос 1 этих сердечниковперпендикулярны оси планки 5, а расстояниемежду осями равно В.Обмотки 10 и 11 включены на вход вычиТ 210 ЩСГО ЭЛСЛСНТ 2, ВЬПОЛНЕННОГО, Н 2 ПРИмер, в виде трансформатора с кольцевымферритоыч сердечником 14, первичной входнон обмоткой 15 и вторичнон выходной обмоткой 16, нагруженной на входной усилитель 17, к выходу которого подключен сигнальньш вход амплитудно-фазового детектора 18.Онорньш ход детектора8 подключен через усилитель-ограничитель 19 к дополнительной выходной обмотке 20, например, датчика 3, а выход детектора 18 через корректируОщи элс;снт 21. которьш вводит в сигналего первую и вторую производныс, связан совходом ыходного усилителя 22, нагруженного на управляющую обмот:, 23 исполнительного элемента, выполненного. например, в виде электропровода 7.В качестве индикаторного прибора для визуального със;а оказаний ссужит пкала 24со стрелкой 25, закрсленной на ланкс 5. адля преобразования сипала устройства вэлектрическое апря 1 кснис для регистрации,например, осциллографом служит индикаторный прибор 26, вы 1021 СГИ 1."1, например, в виде нотенциометрг.Устропство работает следуюцим образом.Ргссмотрич случай, когда в начальный момент времени планка араллельна продольной оси симметрии трактора, а оследняя повернута по отношению к оси ровода 1 наУгол 1;л, котоРый ЯвлЯсгсЯ измсРЯс:ы: 1 Гломотклонения движения тракгора.Слсдсгвием того, что 1;,ФО Является неравенство расстояний между датчиками 3 и 4 иосью провода 1, в свою очередь, обуславливает неравенство напряжений ня обмотках 8и 9, навсденных В них маГИтьм нолем токапровода 1. Соотетствепно отличаются напряжения на обмотках 10 и 11, и поэтому на обмотке 16 возникает напряжение рассогласования С 1= - (71 - ЬО, фаза которого изменяетсяна 180 в зависнмосги от того (7)(70 илиУ 1 -(/Входной усилитель 17 усиливает сигналрассогласования Ьр Й ряз и передает егофазовому детектору 18, опорное нарякенискоторому доставляет другой усилитель 19(фаза и величина опорного напряжения постоянны), подкл;оченный к обмотке 20. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Детектор 18 преобразует переменное напряжение С" в постоянное напряжение с меняющейся полярностью, которое проходит через корректирующий элемент 21 на вход усилителя 22, Элемент служит для введения в сигнал рассогласования его первой и второй производных, чем обеспечивается улучшение качества переходных процессов в следящей системе. Главная отрицательная обратная связь в этой системе реализуется благодаря тому, что планка 5 с датчиками вращается посредством воздействия сигнала рассогласования следящим исполнительным элементом 7 таким образом, чтобы планка оказалась параллельной оси провода 1 и, следовательно, расстояния мекду датчиками и осью провода 1 были одинаковыми.Это достигается тем, что выход элемента 21 соединен через усилитель 22 с обмоткой 23 исполнительного элемента 7, и обмотка находится под напряжением, достаточным для вращения оси двигателя до тех пор, пока сигнал рассогласования (.р не станет пренебрежимо малым.Угол поворота планки 5 относительно неподвижного основания характеризует измеряемый угол 1 который отсчитывается по шкале 24, закрепленной на основании, а преобразование величины 1:, в электрический сигнал для регистрации - с помощью индикаторного прибора 26.Чувствительность предлагаемого устройства тем выше, чем больше база В датчиков,На показания устройства не влияют случайные изменения амплитуды и частоты тока в опорной линии, коэффициентов передачи (усилия) всех звеньев и усилителей напряжения питания, расстояния от трактора до опорной линии и глубины заложения (высоты) провода линии. Не влияет на точность устрой. ства также нелинейность характеристик датчиков.Положительный эффект объясняется тем, цто устройство действует по принципу следящей системы, поэтому воспринимаемое индикатором положение равновесия датчиков практически не зависит от вышеперечисленных параметров.Однако дифферент (продольный наклон) трактора вызывает продольный наклон планки 5, что вносит погрешность в показания, так как при этом расстояния датчиков до провода становится неодинаковыми.Указанная дифферентная погрешность полностью отсутствует при движении трактора но местности с установившимся уклоном, когда ширина и длина зоны уклона местности достаточно велика, то есть уклон воздействует в одинаковой мере на трактор и опорный провод. В этом случае не нарушается равенство расстояний между датчиками и проводом, поскольку последний имеет уклон по отношению к линии горизонта, равный углу дифферента трактора.Для существенного уменьшения дифферент 422955ной погрешности в остальных случаях предусмотрен следующий вариант выполнения устройства с другим расположением датчиков 3 и 4 относительно провода 1 (фиг. 2).Провод 1 устанавливается на опорах 26 так, чтобы его высота относительно поверхности движения равнялась высоте планки 5, на которой монтируются датчики 3 и 4, располагаясь в одной плоскости, перпендикулярной поверхности движения. При этом оси ферромагнитных сердечников датчиков перпендикулярны оси 6 планки, причем количество витков частей обмотки 9 и 10 над планкой 5 равно количеству витков, находящихся под планкой 5.Уменьшение дифферентной погрешности в данном случае объясняется тем, что при наклоне планки относительно оси провода одна часть витков датчиков приближается, а другая, равная ей, часть витков датчиков удаляется от провода, в результате чего напряжения датчиков практически не изменяются.Предмет изобретения1. Устройство для измерения угла отклонения движения самоходной машины относительно базовой линии, содержащее резонансно-индукционные датчики с ферромагнитнымисердечниками, взаимодействующие с магнитным полем опорного провода, питаемого генератором постоянного тока, следящую систе 5 му с входным усилителем и амплитудно-фазовым детектором, соединенным через корректирующий элемент с выходным усилителем,нагруженным на исполнительный элемент, ииндикаторный прибор, отличающеесятем,10 что, с целью повышения точности измерения,индукционные датчики расположены в плоскости, параллельной поверхности движениямашины, и установлены на общей планке, соединенной с индикаторным прибором и приво 15 димой от исполнительного элемента следящейсистемы, которая снабжена вычитающим элементом, включенным между индукционнымидатчиками и входным усилителем системы.2. Устройство по п. 1, отличающееся20 тем, что, с целью сохранения точности измерений при переезде машины через участокпути с переменным уклоном, планка с индукционными датчиками установлена на высоте,равной высоте размещения опорного провода,25 причем ферромагнитные сердечники датчиковсориентированы перпендикулярно к поверхности движения машины,