Электронный следящий уровень

О П И С А Н И Е ш) 52373ИЗОЬЕЕтЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сова Советсинн Социалистических Реслублил1) Дополнительное к авт. свид-ву2) Заявлено 09.02.73 (21) 1880514/18-1 51) М Кл.2 б присоединением заяв Государственный комитет Совета Министров СССР ло делам изобретенийи открытий Приоритет.04.76. Бюллетень16 убликова та опубликования описания 01.07.7 72) Авторы изобретения, Леонов и Л. Л, Зейгм Заявитель ЩИЙ УРОВЕНЪ 4) ЭЛЕКТРОННЫЙ С сбразована усилителем мсщн рого подключен к схеме, преоб нение емкости дифференцналь тора в электрический сигнал, 5 преобразователям, которые вьжение усилителя преобразую пряжение. Выходы преобраз дроссели (фильтры низких ча с пластинами дифференцналь 10 тора. ости, вход которазующей изме- ного конденсаа выход - к двум гходпое напрят в высокое наователей через стот) соединены ного кснденсаиз- зон- онтля,25 вижИзобретение относится к области приборостроенияв частности, к устройствам для мерения углов, наклона относительно гори тальной плоскости при автоматическом к роле прямолинейности и плоскостности.Известны устройства для измерения углов наклона, содержащие цилиндрическую ампулу с жидкостью и,пузырьком, дифференциальный конденсатор и электронную схему, преобразующую изменение дифференциальной емкости в изменение нанряжения.Известны также электронные следящие уровни, в которых между управляющими и регнлирующими электродами, входящими в дифференциальный конденсатор, введена обратная связь на основе эффекта движения поверхности раздела жидкость - газ в поле неременнаго тока.Предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения благодаря тому, что в нем между электронной схемой, преобразующей изменения емкости в изменение напряжения, и управляющими электродами введены последовательно включенные преобразователи постоянного,напряжения в переменное высокое и электрические фильтры низких частот.Описываемый электронный уровень представляет собой следящую систему с силовьгм уравновешиванием пузырька. обратная связь Высокие напряжения, приложенные к дифференциальному конденсатору, создают электрическое поле внутри него. Вследствие раз личной диэлектрической проницаемости пузырька и жидкости, заполняющих ампулу, к пузырьку приложена сила, выталкивающая его в область более слабого поля, Так как величины высоких напряжений управляются по ложением самого пузырька, то сила, действующая на пузырек при наклоне ампулы уровня, компенсируется силой, созданной выталкиванием пузырька в область более слаоого пои пузырек практически остается неподен. Благодаря такой работс электронноГс уровня пузырек амплы выполняет роль нуль-органа, что позволяет значительно узеличить диапазон измеряемых углов, повысить линейность преобразования и уменьшить по стоянную времени.55 00 Я На фиг. 1 изображена структурная схема электронного следящего уровня; на фиг. 2 - его электрическая принципиальная схема.Электронный следящий уровень включает в себя пузырьковую ампулу 1 (фиг. 1) пластины 2 и 3, образующие с пластиной 4 дифференциальный конденсатор, диэлектриком которого является жидкость и пары. заполняющие ампулу, электронную схему 5, преобразующую изменение емкости дифференциального конденсатора в напряжение, усилитель мощности 6, преобразователи 7 и 8 постоянных напряжений в переменные высокие напряжения. Высокие напряжения этих преобразователей взаимно дополняют друг друга, т. е. уменьшение одного приводит к такому жс увеличению другого, Электронный следящий уровень включает также развязывавшие дроссели 9 и 10 (фильтры низких частот). Дифференциальный конденсатор, преобразующий перемещение пузырька в изменение емкости, связан с электронной схемой 5, преобразующей изменение емкости в напряжение. Это напряжение подается на усилитель мощности 6, который соединен с преобразователями постоянного напряжения в переменное высокое напряжение. Высокие,напряжения через развязывающие дроссели 9 и 10 подаются на пластины 2 и 3 дифференциального конденсатора.Для исключения шунтирования дифференциального конденсатора преобразоватслями 7 и 8 частота, на которой работает электронная схема 5, должна значительно превышать частоту, на которой работают преобразователи 7, 8. При выполллении этого условия развязывающие дроссели 9 и 10 обладают большим сопротивлением для частоты, на которой работает электронная схема.Приложенные высокие напряжения создают между пластинами 2 - 4 и 3 - 4 дифференциального конденсатора электрическое поле. Согласно известному свойству поведения диэлектриков в электрическом пол с, пузырек вследствие его малой диэлектрическои проницаемости,по сравнснию с жидкостью выталкивается в область слабого поля, что позволяет изменением высоких напряжений управлять положением пузырька.Усилитель мощности и преобразователи высокого напряжения могут быть выполнены, например, по принципиальной электрической схеме, приведенной,на фиг. 2. В этом случае усилитель мощности состоит из транзисторов 11 - 14 и собран по схеме с дополнительной симметрией, Выход усилителя соединен с преобразователями постоянного напряжения в переменное высокое. Преобразователи представляют собой ключи, состоящие из транзисторов 15 и 16, нагрузкой которых являются первичные обмотки повышающих трансформаторов 17 и 18 соответственно, Транзисторные ключи управляются симметричным мультивибратором 19 через емкость. 10 15 20 Ы 30 35 40 45 50 Когда напряжение на выходе усилителя мощности равно нулю относительно корпуса, к ключам прилокены одинаковые напряжения. Периодическая коммутация этих напряжсннй приводит к появлению на вторичных обмотках трансформаторов одинаковых напряжений с частотой коммутации ключей. При изменении выходного напряжения усилителя мощности на одном ключе напряжение возрастает, а на другом убывает, и следовательно пропорционально изменяются и высокие напряжения.В исходном состоянии угол наклона пузырьковой ампулы (фиг. 1) равен нулю, значит напряжение на выходе усилителя мощности 6 также равно нулю, и на входы,преобразователей 7 и 8 поступают равные напряжения с выхода преобразователей 7, 8. Полученные равные высокис напряжения приложены к пластинам 2 и 3. Напряженности полей под пластинами конденсатора оказываются равными, и силы, действующие на пузырек с обеих сторон, одинаковы, вследствие чего пузырек находится в равновесии,При наклоне ампулы 1 на некоторый угол по отношению к линии горизонта на пузырек начинает действовать сила, пропорциональная углу наклона. Пузырек смещается. Это смещение преобразуется в напряжение и на выходе усилителя мощности 6 происходит перераспределение напряжсний между преобразователями 7 и 8, происходящее до тех пор, пока пузырек не займет первоначальное положение, которое характеризуется равенством всех сил, действующих на пузырек. Таким образом, сила, действующая на пузырек и вызванная наклоном ампулы, уравновешивается силой, вызванной различной напряженностью электрического поля под пластинами дифференциального конденсатора. В результате разность напряженностей под,пластинами дифференциальпого копдепсатора, а следовательно и приложенные к ним высокие напряжения однозначно характеризуют угол наклона. Так как высокис напряжения линейно связаны с напряжением, получаемым с усилителя мощности, то это напряжение также характеризует угол наклона и именно оно является выходным напряжением электронного следяще:го уровня.При такой работе устройства пузырек ампулы выполняет функцию нуль-органа, что и позволяет достигнуть поставленной цели,Формула изооретения Электронный следящий уровень, содержащий корпус, цилиндрическую ампулу, заполненную жидкостью с воздушным пузырьком, , праьляющие и регулирующий электроды, между которыми введена обратная связь, и электронную схему преобразования изменения емкости в изменение напряжения, о т л и ч а ю512373 Фиг. 1 Риг. гСоставитель Л, Колюбакнна 1,орректор О. Тюрина Редактор Т. Рыбалова Текред 3. Тараненко Заказ 141913 Изд. М 1341 Тираж 864 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, 5 К, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2 щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, между электронной схемой и управляющими электродами введены последовательно включенные преобразователи постоянного напряжения в переменное высокое и электри. ческие фильтры низких частот,