Датчик угловых отклонений объектов

СОЮЗ СОВЕТСНИХС ОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 51)4 С 01 С 9 06ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54) (57) ДАТЧИК УГЛОВЫХ ОТКЛОНЕНИЙОБЪЕКТОВ, содержащий размещенныйв корпусе с возможностью вращенияротор .в виде полого диска с установленными в нем пьезоэлементоми грузиком, источник света и фотоЯО 1204926 А приемник, установленные на корпусе светодиод, закрепленный в торце полого вала ротора соосно сосью его вращения и соединенныйчерез усилитель и преобразовательс пьезоэлементом, фотодиод, установленный неподвижно на корпуседатчика соосно со светодиодом, иблок управления, ко входу которогоподключены фотоприемник и фотодиод,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью уменьшения веса и габаритов датчика при сохранении точности, пьезоэлемент с грузиком закреплены внутри полого диска с помощьювведенных регулируемых упоров, причем общий центр тяжести пьезоэлемента и грузика совмещены с осьювращения ротора.Изобретение относится к контроль. но-измерительной технике и предназначено для определения угловых отклонений объектов от истинной вертикали (горизонтали).Целью изобретения является умень шение веса и габаритов датчика при сохранении точности за счет исключения парадитного балансировочного груза.На фиг,1 схематично показана конструкция датчика; на фиг, 2 структурная схема блока управления; на фиг. 3 - эпюры напряжений сигналов датчика в процессе работы.Датчик угловых отклонений объектов состоит из корпуса 1 с размещенным в нем полым диском 2, закрытым с двух сторон крышками 3 и 4, внутри которого с помощью регулируемых упоров 5 и 6 закреплены пьезоэлемент 7 и грузик 8, общий центр тяжести которых совмещен с осью вращения ротора, фотодиода 9 и источника света 10, закрепленных на корпусе 1 датчика по разные стороны от крышки 3 диска, коллектора 11, с помощью которого подается питание на плату 12 с усилителем и триггером Шмитта, светодиода 13, закрепленного в торце полого вала ротора и фотодиода 14, установленного на корпусе 1 датчика соосно со светотодиодом 13.При этом грузик на закреплен на валу ротора, а удерживается совместно с пьезоэлементом с торцов регулируемыми упорами 5 и 6. В месте расположения ротора в грузике выполнен паз размерами, большими диаметра вала, что позволяет регулировать положение грузика с пьезоэлементом относительно вала с помощью упоров 5 и 6 для совмещения их центра тяжести с осью вращения ротора и с учетом общей балансировки. На краю крышки 3 выполнена радиальная щель па направлению оси грузика, воздействующего на пьезоэлемент 7. Диск 2 приводится во вращение двигателем кинематически соединенного с валом ротора.Блок управления состоит из усили теля 15, триггера Шмитта 16, формирователей импульсов 17 и 18, ключей .19 и 20, реверсивного счетчика 21 и генератора импульсов 22.Датчик работает следующим образом.Во время работы электрический ,цвигатель (не показан) вращает полый диск 2 с пьезоэлементом 7 и грузиком 8 в плоскости измеряемого 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 угла.В связи с тем, что грузик вращается относительно своего центра тяжести, на пьезоэлемент действуеттолько нормальная составляющая силытяжести грузика и плоскости пьезоэлемента, переменная по углу поворотадиска. С пьезоэлемента 7 снимаютэлектрический сигнал, пропорциональный силе давления на него грузика,которая принимает максимальные иминимальные значения при пересечениигрузиком 8 истинной вертикали благодаря постоянству по величине и направлению вектора силы тяжести грузика.Таким образом, формируется периодический во времени сигнал,у которого положение максимумов и минимумов пооси времени не зависит от углов наклона датчика. Поэтому полученный сигнал выполняет функции базы отсчетауглов от истинной вертикали,Сигнал от фотодиода (строб-им 1пульс) появляется в момент прохождения мимо него грузика. В этот момент фотодиод облучается через щельв диске, расположенную по оси грузика.В остальное время поток света кфотодиоду перекрывается диском.При совмещении фотодиода и грузика с истинной вертикалью стробимпульс от фотодиода образуется одновременно с максимумом или минимумом сигнала пьезоэлемента и делитего по времени на две равные частистрого по середине одного из полупериодов, При отклонении объектаот истинной вертикали строб-импульсделит полупериод опорного сигналана неравные временные интервалы,разность между которыми с учетомзнака позволяет определить величину и направление угла наклона,Сигнал П, от пьезоэлемента усиливается усилителем 13 до уровняП , преобразуется в опорный меандртриггером Шмитта 14 и подаетсяна светодиод 13 (ЧР 1), который формирует световые импульсы, длительность которых определяется ширинойопорного меандра П. Световые импульсы принимаются фотодиодом 14(ЧР 2), который преобразует их вэлектричесий сигнал Р 4, которыйформирователем 17 преобразуетсяв меандр Б , идентичный Уз.Далее сигнал У подается на ключ 19.Строб-импульс Уб,сформированный формирователем 18 из сигнала И, и фотодиодом 9 (ЧРЗ), делит положительный полупериод Ина два интервала Ти Т . Передним фронтом положительного полупериода открывается ключ 19 и через него на суммирующую шину реверсивного счетчика 21 постпают счетные импульсы Т, от генератора импульсов 22. Счетные импульсы поступают до тех пор, пока строб-импульс не закроет ключ 1204926 419, Одновременно строб-импульс, про.ходя через ключ 19, открывает ключ20 и через него счетные импульсыТ поступают на шину вычитаниягреверсивного счетчика 21, Заднийфронт продожкительного полупериодаИ закрывает ключ 20 и прекраща 7ет поступление импульсов на счетчик. 10 Результат счета на выходе реверсивного счетчика 21 пропорционаленразности интервалов полупериода,образованных с помощью строб-импульса Т = Т- Т).120492 б Составитель А.Цфактор К.Волощук Техред Т,Тулик аковКорректор,М. Д ПодписноСССР д 4/5 ал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 8515/4 О Тираж 6 НИИПИ Государственного по делам изобретений 35, Москва,Ж, Раушс