Устройство для измерения угла наклона

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 8698 РЕСПУБЛИК Збо Б ДАРСТВЕННЫЙ КЕЛАМ ИЗОБРЕТЕН ГОС ТЕТ СССР И ОТНРЫТИ ИЯОПИСАНИЕ ИЭОБРЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1. Туричин А.М. Электрическиеизмерения неэлектрических величин,М. в .Л., "Энергия", 1966, с. 459.2. Авторское свидетельство СССРВ 690288, кл. 6 01 С 9/02, 1979(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯУГЛА НАКЛОНА, содержащее датчикугла наклона в виде корпуса с установленным в опорах внутри корпусамаятниковым чувствительным элементом, подключенный к датчику углаблок регистрации, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышенияточности и пороговой чувствительности измерений, блок регистрациивыполнен в виде преобразователя сигала, компаратора, триггера со счетьм входом, трех двухвходовых элеентов И, одного трехвходового элеента И, инвертора, генератора счетых импульсов, реверсивного счетчиа, преобразователь сигнала, компаатор, триггер со счетным входомзбразуют последовательную цепь, выходсомпаратора соединен с вторым вхо-.дом первого двухвходового элемента .И и через инвертор с первым входомвторого элемента И и вторим входом трехвходового элемента И, прямой выход триггера соединен о первым входом первого двухвходового элемента И и третьим входом трехвходового элемента И, инверсный выход триггера связан с вторым входом второго двухвходового элемента И, выход первого двухвходового элемента И соединен с первым входом третьего двухвходового элемента И, генератор счетных импульсов связан с вторым входом третьего двухвходового элемента И и первым входом трехвходового элемента И, выходы третьего двухвходового элемента И и тоехвходового,элемента И подключены соответственно к суммирующему и вычи- эб 2 тающему входам реверсивного счетчика, выход второго двухвходового элемента И соединен со входом установки нуля реверсивного счетчика опо- С ры маятникового чувствительного элемента выполнены электростатическими, Я маятниковый чувствительный элеменТ выполнен в виде полого цилиндра с двумя симметричными относительно оси цилиндра прямоугольными окнами в средней части боковых поверхностей, в корпусе установлены четыре измерительных электрода, ось чувствительности каждого из которых составляет 45 к вертикали, противоо положные электроды попарно электрически соединены и подключены к соответствующим входам преобразователя сигнала блока регистрации.Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения малых углов, в частности, в наклономерах.Известно устройство для измерения угловых перемещений, содержащее маг нитный барабан, привод, две магнитные головки, счетчик импульсов 13.Недостатком устройства является малая точность измерений, обусловленная нестабильностью привода.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения угла наклона, содержащее датчик угла наклона в виде корпуса с установленным в опорах внутри корпуса маятниковым чувствительным элементом и подключенный к датчику угла блок регистрации 2.Однако известное устройство имеет недостаточную точность измерений, обусловленную моментами трения в опорах маятникового чувствительного элемента, Кроме того, нестабильность резонансных частот колебательных контуров, включенных в цепи измерительных генераторов, также ограничивает точность измерения углов при изменении температуры окружающей среды. 1 О Целью изобретения является повышение точности и пороговой чувствительности измерений.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройстве для измеренияугла наклона, содержащем датчик угла наклона в виде корпуса с установленным в опорах внутри корпуса маятниковым чувствительным элементом, подключенный к датчику угла блок регистрации, последний выполнен в ви-де преобразователя сигнала, компа ратора, триггера со счетным входом, трех двухвходовых элементов И, одного трехвходового элемента И, инвертора, генератора счетных импульсов, реверсивного счетчика, преоб разователь сигнала, компаратор, триггер со счетным входом образуют последовательную цепь, выход компаратора соединен с вторим входомпервого двухвходового элемента И и через инвертор с первым входом второго элемента И и вторым входом трехвходового элемента И, прямой выход триг,гера соединен с первым входом первого двухвходового элемента И и третьим входом трехвходового элемента, И, инверсный выход триггера связан с вторим входом второго двухвходового элемента И, выход первого двухвходового элемента И соединен с первым входом третьего двухвходо- . 60 вого элемента И, генератор счетных импульсов связан с вторым входом третьего двухвходового элемента И и первым входом трехвходового элемен.та И, выходы третьего двухвхоаового 65 элемента И и трехвходового элементаИ подключен соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, выход второгодвухвходового элемента Й соединенсо входом установки нуля реверсивного счетчика опоры маятникового чувствительного элемента выполнены электрическими, маятниковый чувствительный элемент выполнен в виде пологоцилиндра с двумя симметричными относительно оси цилиндра прямоугольнымн окнами в средней части боковыхповерхностей, в корпусе установленычетыре измерительных электрода, осьчувствительности каждого из которыхсоставляет 45 е к .вертикали, противоположные электроды попарно электрически соединены и подключены к соответствующим входам преобразователясигналов блока регистрации.На фиг. 1 представлена блок-схемадатчика; на фиг. 2 - разрез А-А нафиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б нафиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В нафиг. 1В керамическом корпусе 1 подвешенмаятниковый чувствительный элемент 2,удерживаемый электрическими силами,образуемыми электродами 3-12 электростатических опор,, Цилиндрические электроды 3-10,жестко закрепленйые в корпусе 1, образуют две цилиндрические опоры,обеспечивающие центрирование чувствительного элемента 2 в радиальном направлении.Дисковые электроды 11 и 12 Ииг.11жестко закрепленные на корпусе 1, образуют плоскую опору, обеспечиваю"щую центрирование чувствительногоэлемента 2 в осевом горизонтальномнаправлении.Каждая пара диаметрально противоположных электродов 3 и 4, 5 и 6,7 и 8, 9 и 10, 11 и 12 включена всвой канал 1314, 15, 16 и 17 стабилизации соответственно, каждыйиз которых содержит датчик положениячувствительного элемента 2 в корпусе1, корректирующее устройство и фор-мирователь силовых потенциалов зарядов). Каналы 14-17 подключаютсяаналогично каналу 13 к соответствующим им электродам.Цилиндрические электроды 18-21(фиг. 4 ) жестко закреплены в средней части корпуса 1 и.образуют с чув"ствительным элементом 2, выполненнымв виде полого цилиндра с двумя прямоугольными отверстиями-окнами в средней части его боковой поверхности,измерительныеконденсаторы. Диаметрально противоположные электроды 18 и 19, 20 и 21 электрически соединены друг с другом, чтобы исключить влияние линейных смещений чувствительного элемента 2 из центра корпуса 1 на точность измерения его угловых отклонений. Элементы 1-21 образуют собственно датчик угла. Блок 22 регистрации фиг. 4 содержит преобразователь 23 сигнала, по следовательно включенные компаратор 24 и тригер 25 со счетным входом, двухвходовые элементы И 26-28, трехвходовый элемент И 29, инвертор 30, генератор 31 счетных импульсов, ре версивный счетчик 32. Триггер 25 со счетным входом своим прямым выходом .подключен к первому входу первого двухвходового элемента И 26 и третьему входу трехвходового элемента И 29. 15 Инверсным входом тригера 25 связан с вторым входом второго двухвкодового. элемента И 27. Компаратор 24 соеди-, нен с вторым входом первого.двухвходового элемента И 26 и через инвертор 30 с первым входом второго двухвходового элемента И 27 и вторым входом трехвходового элемента И 29.Генератор 31 счетных импульсов через третий двухвходовый элемент И 28 и трехвходовый элемент И 29 соединен соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 32. Вход установки нуля реверсивного счетчика 32 соединен с выходом второго двухвходового элемента И 27.Устройство работает следующим образом.При включении источников питания электронных каналов 13-17 чувствительный элемент 2 совершает свободные маятниковые колебания в электростатических опорах.При исходйом положении корпуса 1, когда Ы =0 и оси чувствительности 40 измерительных электродов 18-21 составляют углы в 45 О к вертикали, на выходе преобразователя 23 сигнала формируется синусоидальное напряжение. 45Равенство полупериодов .выходного напряжения преобразователя 23 соответствует горизонтальному положению ,корпуса 1При поворотах корпуса 1 вокруг горизонтальной оси на малые углы Ы на выходе преобразователя 23 формируется синусоидальное напряжение, нул переходы которого происходят в момен. ты времени, не равные половине периода колебаний маятника. Это напряжение поступает на вход компаратора 24, на выходе которого формируются разнополярные импульсы, длительность которых определяется моментами прохождения через нуль синусоидального напряжения преобразователя 23.Импульсное напРяжение поступает навход триггера 25 со счетным входом и через инвертор 30 на вход элемента И 27. На второй вход элемента И 27 подаются импульсы с инверсного выхода триггера 25, При этом на выходе элемента И 27 формируются импульсы установки нуля реверсивного счетчика 32. Элемент И 28 фор" мирует импульсы последовательности, разрешающие прохождение счетных импульсов через элемент И 28 с выхода генератора 31 счетных импульсов на суммирующий вход реверсивного счетчика 32 в течение интерваловМЪЬмени, соответствующих положитель" ному знау напряжения. Трехвходовый элемент 29 "И" формирует импульсы последовательности, разрешающие прохождение счетных импульсов генератора 31 на вычитающий вход реверсивного счетчика 32 .в течение интервалов времени, соответствующих отрицательному знаку напряжения преобразователя 23 сигнала. Число импульсов на выходе реверсивного счетчика 32 как результат вычитания последовательностей импульсов, соответствующих положительному и отрицательному знаку колебаний, является мерой углов наклона объекР та относительно горизонта. В течение времени последующего периода колебания маятника происходит запись полезной информации и обнуление счетчика 32.В дальнейшем цикл измерения углов наклона повторяется.Устройство обеспечивает высокую точность измерения углов наклона благодаря отсутствию нестабильных индуктивных элементов в измерительных цепях датчика.б-б Фцг.4каз 12444/33 Тираж 591 Подписи ИИПИ лиал ППП "Натентф, г. Ужгород, ул.Проектная, 4