Датчик угла наклона

ОЛ ИКАНИЙ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СИДВУВЛЬСТВУ Сеоз Соевкжма Сфцманмстнцаотец Реснубнта(2 1) 2 165940/1851) М. Кл 9/06 Гфеударстаеккве квмктет Совета Мкекктрее СССР ке делам кзебретеек я еткрмткк(45) Дата опублнков Бюллетен 53) УДК 528.54(088.8 06,78 ъ ия опн ння 25.05.7 Авторзобретен А. П. Локтионов 7 ) Заявитель 4) ДАТЧИК УГЛА НАКЛОНА ретение относится к об ти контр азнач пьно измеритепьной техники и предн ено дпя опредепения угпов нвкпона агрегатов например самопетов,на стоянке.Известны датчики угпов наклона, содер жащие основание, инерционную массу маятникового типа и преобразоввтепь в виде тенэометрированных упругих балок, контактирующих свободными концами с попнроввнными поверхностями инерционной массы, О шарнирно соединенной с основанием 1.Такие датчики, предназначенные преимущественно дпя измерения маиых угпов накпона имеют невысокую точность, обусповпенную тем, что трение. в шарнире инер ционной массы вызывает застойные явпения и гистерезис, реакция балок препятствуетсохранению вертикального положения инерционной массы при наклоне датчика.Известны также маятниковые двухкомпо нентные датчики угпов наклона, выполненные в виде двух распопоженных под угломо90 друг к другу тензометрироввнных бвпок с грузами на свободных концах 2. Тенэо- резисторы на каждой бвпке реагируют на 2 ее изгиб от поперечной силы. датчики позволяют измерять угповое попожение балок в диапазоне от 0 до 360. Максимальная иэгибнвя деформация бапки имеет место при ее накпоне на 90 (2707.Измерение датчиком малых углов характуриэуется уменьшением коэффициента испопьзоввния рабочего диапазона и соответствующим уведичением относительной погрешности.Ближайшим по технической сущности к изобретению является датчик угпа наклона, содержащий корпус, инерционную массу, подвешенную на тягах, точка пересечения которых совмещена с центром тяжести инерционной массы, и дифференциальный преобразоватепь причем тяги состоят из струн обраэующих днфференциапьный частотный преобразователь ЯПифференцнвпьный струнный частотный преобразоватепь функциони-. рует при натяжении струн выше определенного порогового значения, соответствующего порогу рабочего частотного диапазона, Это опредепяет необходимость установки струн на угол более предепьного измеряемогоугла наклона, что снижает коэффициент ис-.полнения рабочего диапазона и не позволяетполучить максимально возможную точность.Белью изобретения является повышениеточности при измерении малых углов иаклона,Это достигается тем, что в предлагаемом датчике углов наклона, содержащеминерционную массу, подвешенную на тягах,точка пересечения которых совмещена сцентром тяжести инерционной массы, идифференциальный ппеобраэователь, тягинаклонены к вертикальной оси датчика наугол, равный предельному измеряемомууглу наклона, а преобразователямн служаттензорезисторы, являющиеся составнойчастью тяг.,.На фиг. 1 изображен общий внд описываемого датчика на фиг, 2 - его электрическая схема.Датчик включает в себя инерционну 1 омассу 1, тяги 2-5, корпус 6, . ограничитель7 перемещения массы 1. Составными частями тяг 2-5 явпяются тензорезисторы 811. Тяги 2-5 прикреплены к корпусу 6регулируемыми реэьбовымн соединениями12 через пальцы 13. Тензорезисторы 8-11образуют полумостовые схемы 14, 15, выходы 16, 17 которых являются выходамидатчика наклона. Общей выходной шинойдатчика является шина 18 делителя напряжения на резисторах 19 равной величины,Обычно имеющиеся в схемах датчиковс тенэорезистсрами элементы термокомпенЪсадни и балансировки на фиг. 2 не показаны.При измерении угла наклона датчикаизменяются растягивающие усилия в тягах2-5, измеряемые тензорезисторами 8-11,Усилия в противоположных тягах, например в тягах 2 и 3, можно описать следующими, выражениями:Г в -- ,-сов у-соьСреА)1,Ргь 1 пг . - аь -соьи-к 1,Ргде Р - вес инерционной массьпО- угол наклона тяг к .вертикальнойоси датчика:й-наклон датчика в плоскости тяг 4,5;9 -наклон датчика в плоскости тяг 2,3. Выходной сигнал с выхода 16 цощмостовой схемы 14, содержащей тензорезисторытяг 2 и 3,. мозиоопйсать выражением;0.С ч а 1где К - коэффициент пропорционаньности.В результате этого передаточная функция датчика по .углу 9 имеет виафОр У1 О ав М ьщАПри малых угнал наклона выходнью сигпапы датчика на выходах 16, 17 линейнозависят от угов. наклона в двух взаимноперпендикулярных плоскостях, образован 15 них противоположными тягамн,При изменении углови 9 от-К до +Аусилия в тягах изменяются в диапазоне от0 до кР, а выходные сигналы датчика от- КР до КР.,2 п Усовершенствование конструктивных эцементов устройства - выполнение тяг поднаклоном к вертикальной оси датчика наугол, равный предельному измеряемому угпу наклона, введение тейэорезисторов каксоставных частей тяг, повышает до единицы коэффициент использования рабочегодиапазона преобразователя как при боааом, так и при малом (например до 5 ф)диапазоне измеряемых углов, что повьппаетточность измерения.Формула изобретенияДатчик угла наклона, содержащий корпус,З 5 инерционную массу, подвешенную на тягах,точка пересечения которых совмещена сцентром тяжести инерционной массы, н дифференциальный преобразователь, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повыие. ния точности при измерении малых углов,в нем тяги наклонены к вертикальной осидатчика на угон, равнмй преденьному измеряемому углу наклонаа преобразоватепяГмн служат тензореэнсторы, явииощиеся соо 45 тавной частью тИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР%451909, кп. 6 01 С 9/12, 1973.М2. Патент Японии %49-13592,ип. 107 Е О, 1974.3. Авторское свидетельство СССРЗаказ 3144/34 ЦНИИПИ Госуда Тираж В 72твенного комитетавам изобретений иосхва, Ж, Рауа Йоанисиоеовета Министровоткрытийскан наб., д, 4/е 3035 Патент", г, У Фини