Устройство для определения пространственного угла наклона объекта

ОПИСАНЙЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 02.12.77 ( с присоединением заявк 8 - 10 1) 254 твениый иомитеСССРи изобретениИоткрытий Госуд0280 Бюллетень ИО Опубликова Дата опубли(71) Заявите Азербайджанский институт нефти и химии им, И. Азизбекова(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕцЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО УГЖ ЮКЛОНЛ ОБЬЕКТА,я - повыш упрощение глах накл тем, что х т 1Изобретение относится к контрольно-измерительной техники и может быть использовано в приборостроении и автоматике в качестве преобразователя пространственного угла наклона. конт 1 ролируемого объекта в электрическийсигнал.Известны устройства для определения. угла наклона, содержащие ма" ятник, выполненный в виде сегмента иэ кольцевого феррита с высокой маг нитной проницаемостью, входящего в полость эакрепляемаго на объекте каркаса, с обмотками возбуждения и . вторичными обмотками Г 13 15Известны также устройства Лля определения пространственного угла наклона, содержащие маятники и индуктивный преобразователь, пОдключен" ный к измерительному автогенерато О ру, входящему в схему измерений (2) .Наиболее близким по техничеСкОЙ сущности к предложенному являетсяустройство для определения пространственного угла наклона объекта, содержащее чувствительный элемент,расположенный внутри соленоида, явлвощегося индуктивностью колебательного контура измерительного автогенератора, входящего в схему формиро вания выходного частотного сигнала.Чувствительным элементом являетсямаятник сукрепленной на нем сигнальной обмоткой. Маятник помещен вэлектромагнитное поле соленоида так,что точка подвеса маятника совпадает с магнитной осью соленоида. Соленоид жестко связывают с контролируемым объектом так, чтобы ось соленоида была параллельна нормальнойоси объЕкта. Принцип работы датчиказаключается в том, что при отклонении маятника на углы + от оси соленоида в сигнальной обмотке наводится электродвижущая сила, величина и Фаза которой соответствуют угловому положению маятника относительно оси соленоида, то есть относительно нормальной оси объекта (3 .Основным недостатком таких датчиков является сложность конструкции,малая чувствительность,особенно прималых углах наклона и значительнаячелинейность выходной характеристики,Цель иэобретени ение точности измерения и конструкции при малы у она.Это достигае ся в предложенном устройстве, содержащемчувствительный элемент, расположенный внутри соленоида, являющегосяиндуктивностью колебательного контура измерительного автогенератора,входящего в схему формирования выходного частотного сигнала, в качестве чувствительного элемента использована жидкость, в -котойло"помещен поплавок из диэлектрическогоматериала с горизонтально закрепленной на .нем плоской короткозайкнутой,катушкой, расположенной в серединесоленоида. С целью увеличения чувст 10 вительности высота соленоида "принята равной половине его диаметра, анаружный диаметр короткозамкнутойкатушки выбран близким внутреннему диаметру каркаса соленоида, расположенного внутри кольца из ферродиэлектрика. На чертеже приведена принципиальная схема устройства. Устройство содержит чувствительный элемент в виде короткозамкнутой плоской катушки 1, закрепленной напоплавке 2 из диэлектрика, соленоид3, измерительный автогенератор 4,опорный автогенератор 5, смесительб, фильтр 7 нижних частот и ферритовое кольцо.8,Соленоид жестко связан.с контролируемым объектом так, что магнитная ось соленоида параллельна нормальной оси объекта. Устройство работает следующим образом,При отсутствии наклона ось короткозамкнутой катушки 1 и магнитнаяось соленоида 3 совпадают. Поэтомувзаимоиндуктивность между соленоидом и коюткозамкнутой катушкой максимальна, вследствие чего привносимые в соленоид согротивления такжемаксимальны. Поэтому соленоид 3 обладает минимальной индуктивностью,а автогевератор 4 максимальной час 40 тотой. Частота тока генерации автогерону на уголкороткозамкнутая катушка (поплавок) всегда остается в горизонтальном положении и между осями соленоида и короткозамкнутой катушки образуется такой же уголТак как величина и фаза наводимых "в обмотке короткозамквутой катушки электродвижущей силы соответствует углу , т.е. индуктивная связь между соленоидом и короткозамкнутой катушкой с увеличениемумень 60 нератора 5 больше частоты измерительного автогенерэтора 4 на величину нулевой частоты преобразователя. Поэтому разность частот автогенераторов 4 и 5, полученная в результате сложения и детектирования выходных сигналов автогенераторов и выделенная фильтром нижних частот 7, Соответствует нулю преобразователя, При отклонении контролируемого рбъекта от вертикали в любую сто 55 шается, привносимые в соленоид сопротивления уменьшаются, а индуктивность соленоида увеличивается. Это в свою очередь приводит к уменьшению частоты измерительного автогенератора и соответствующему увеличению выходной частоты преобразователя. Для увеличения чувствительности преобразователя при малых углах наклона высота соленоида принята равной половине его диаметра, а для уменьшения погрешности от смещения центра короткозамкнутой катушки относительно оси соленоида наружный диаметр короткозамкнутой катушки при- нят близким внутреннему диаметру каркаса соленоида При этом катушка располагается в середине соленоида Для увеличения реактивной составляющей привносимого в соленоид сопротив" ления, задающий элемент собран из нескольких плоских короткозамкнутых катушек одного диаметра с большой плотностью заполнечия, Для уменьшения температурвой погрешности авто- генераторы 4 и 5 одинаковы. Нуль йреобразователя регулируется изме,нением.частоты опорного автогенератора 5, а чувствительность регулируется подстройкой частоты измерительнОго автогенератора 4. Для обеспечения виброустойчивости преобразователя внутрь соленоида залито трансФорматорное масло, а сам поплавок снабжен четырьмя ребрами. Устройство имеет рабочий диапазон от О до 10, а погрешность порядка + 2,5.формула изобретения1. Устройство для определения пространственного угла наклона объекта, содержащее чувствительный элемент, расположенный внутри соленоида, являющегося индуктивностью колебательного контура измерительного авто- генератора, входящего в схему формирования выходного частотного сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения конструкции нри измерении малых углов наклона, в нем вкачестве чувствительного элемента использована жидкость, в которую помещен поплавок из диэлектрического материала в горизонтально закрепленной на нем плоской короткозамкнутой катушкой, расположенной в середине соленоида.2, Устройство по и, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения чувствительности, высота соленоида принята равной половине его диаметра, а наружный диаметр короткозамкнутой катушки выбран близким внутреннему диаметру каркаса соленоида, расположенного внутри кольца из ферродиэлектрика.714147 Составитель Л, ЕалюбакинаРедактор А. ЮМелькин Техред З.фанта ррКо ектор А. Гриценко Подписноеомитета СССРоткрытийая наб.; д, 4/5 Заказ 9267/33 Тираж 801 ЦНИИПИ Государственного к по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Рауюсектнай,род, ул П Патент фил Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 410249, кл. С 01 С 9/02, 1972.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2488576/18-10,кл, С 01 С 9/06, 23 05 77,3, Мелешко В. В. и др. Анализ погрешности электрического :датчи- ка угла для малогабаритных маятниковых чувствительных элементов, - В журнале Приборостроение, Известия вузов, 1974, М 9 (прототип).