Маятниковый датчик наклона

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК б 11 4 0 О С 9/12 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 24-6 и второй маятник 8, которые укреплены соответственно жестко наоси 1 и на подшипниках 7. Датчик содержит два преобразователя 15,7 и6,18 угла наклона в электрическийсигнал, связанные соответственно спервым и вторым маятниками. Преобразователи 15-18 включены в мостовую схему через переключатель прямого и обратного соединения их общих выводов 1 7 и,18. Маятник 8 выполнен в виде груза, который сбалансирован в вертикальном положенииотносительно оси 1 и связан с первым маятником, через пружины 9 и О,выполненные противодействующими. Дляувеличения поверхностного жидкостного трения радиальная поверхностьмаятника 8 выполнена в виде ребер,перпендикулярных оси 1 вращения маятников. 1 з.п. ф-лы. 4 ил,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 1(56) Авторское свидетельство СССРУ 1099286, кл. 0 01 Р 15/02, 1984.Авторское свидетельство СССРУ 1434255, кл. 0 01 С 9/12, 1985.(54) МАЯТНИКОВЬП ДАТЧИК НАКЛОНА (57) Изобретение относится к измерительной технике и приборам управления. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей датчика за счет одновременного измерения составляющей ускорения. Латчик содержит размещенные в цилиндрической полости, заполненной демпфирующей жид. - костью, две пружины 9 и 1 О, а также первый маятник, состоящий иэ частейГ зоыо 909 д 1Изобретение относится к измерительной технике и приборам управления,Цель изобретения - расширение функ 5циональных возможностей эа счет одновременного измерения составляющейускорения.На фиг.1 изображен датчик, про-.дольный разрез; на фиг.2 - разрезА-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Бна фиг.1; на Лиг,4 - электрическаясхема подключения преобразователей.Устройство содержит ось 1, совмещенную с осью цилиндрической полости корпуса 2, жестко скрепленный спомощью хомутов 3 маятник, состоящий их двух торцовых частей 4 и 5,жестко соединенных со средней частью6 двумя винтами. В верхней части 20полости на оси 1 установлен на двух1шарикоподшипниках 7 груз 8 с ребристой наружной поверхностью. Ребра направлены вдоль плоскости вращения. Ось 1 связана с грузом 8 двумя 25противодействующими плоскими спиральными пружинами 9 и 10. Внутренниеконцы спиралей пружин входят и упираются в местные пазы на оси 1, расположенные диаметрально противоположно.Концы наружных витков спиралей пружинприлегают через пластины 11 к противоположным торцам груза, перпендику- .лярным плоскости вращения, и упираются в выступы на торцах. При установке обе пружины закручиваются наугол, больший предельного угла отклонения груза.Го стороны обоих торцов стенокполости к грузу прикреплены винтами, 4012 Аланцы 13 и 14. В кольцевой расточке на торце корпуса 2 установлены сим .метрично два идентичных кольцевых потенциометра (проволочных резистивныхэлемента) 15 и 16. Напротив середин"1контактных дорожек каждого из потенциометров установлены токосъемники 17и 18.Верхний токосъемник 17 укрепленна изолирующей колодке 19, котораяприкреплена к фланцу 13. Конец токосъемника 17 присоединен к наружномуконцу плоской спиральной пружины 20.Внутренний конец этой спиральной пружины укреплен на оси 1 через изолирующую прокладку 21 и к нему присоединен провод 22, пропущенный черезосевое и радиальное отверстия в оси1, Нижний токосъемник 18 укрепленна изолирующей колодке 23, которая прикреплена к торцовой части 4 маятника. Конец токосъемника 18 присоединен к проводу 24, пропущенному через осевое и радиальное отверстия в оси 1,Кольцевые потенциометры 15 и 16, связанные токосъемниками 17 и 18 с грузом 8 и маятником, имеют равные полные совпротивления (фиг.4). При помощи переключателя контактов К 1. 1 и К 1.2 могут образоваться два варианта мостовой измерительной электрической схемы (для измерения наклона объекта и для измерения его ускорения), Выходной сигнал снимается с контактов С и Г, На контакты А и В подается опорное напряжение.Устройство работает следующим образом.При отсутствии ускорений объекта спиральные пружины 9 и 1 О удерживают груз 8 в вертикальном положении неподвижно относительно маятника, Вращение корпуса 2 не вызывает отклонений системы маятник-груз от вертикали, так как зазоры между стенками полости корпуса 2, поверхностями 4-6 маятника и груза 8 больше толщины пограничного слоя жидкости.При ускорении объекта (или его торможении),маятник и груз 8 поворачиваются встречно в направлении, противоположном ускорению, вытесняя жидкость иэ объема между ними через зазоры, При этом одна иэ пружин испытывает дополнительное напряжение, а другая - разгрузку.Момент маятника в горизонтальном положении от действия земного ускорения больше соответствуещего момента груза на величину Ь М, обеспечивающую требуемый порог чувствительности датчика. Обратное отношениеуказанных моментов выбирается в пределах 0,6-0,8.Диапазон измерений ускорений для каждого датчика зависит от суммарной жесткости его спиральных пружин 9 и10, Для изменения диапазона достаточно установить другую пару пружин. Жесткость пружин рассчитывают для условий, при которых достигается равенство углов отклонения маятника и груза 8 при воздействии постоянного ускорения а. 11 ри этом с 1 6 = й. Выполнение этого равенства возможно благодаря тому, что при встречном наклоне маятника и груза земное ускорение я противодействуетотклонению5 1530900 6 маятника от вертикали и одновременно положении переключателя обеспечиспособствует отклонению от вертикали вается измерение наклона с компенгруза 8. сацией сигналов, вызванных ускорением.Взаимосвязь параметров ,с,и а Кроме того, может осуществляться выражается зависимостью практически одновременная регистрацияи -собоих параметров. Для этого коммутирующее устройство, выполняющее функи + 1 роСции переключателя, включается, например, в автоматический режим с частотой, обеспечивающей точечную регистрацию углов наклона и ускорения. Результаты измерений ускорения могутбыть дополнительно использованы для15 корректировки показаний по углу наклона.Формула изобретения где и = а/д.Максимальный момент маятника М,определяется по формуле ММ (2)-Жесткость пружин К(угловая)рассчитывается по формуле М 1(аСозо - рЫио)К-2 с 20 Когда ускорение нарастает медленно или с частотой, меньшей чем частота задемпфированной системы, эффект демпфирования можно не учитывать. Независимо от нарастания величины ускорения сохраняется равенство Ы,.= оуглов поворота маятника и груза относительно вертикали. 25 30 35 Увеличение поверхности жидкостного трения за счет ребер на верхнейчасти груза способствует уменьшениючастоты его колебаний и, следовательно, разницы в частотах колебаниймаятника и груза,Схема (фиг.4) иллюстрирует использование предлагаемого устройства дляизмерений ускорений и углов наклонаобъекта. В указанном (фиг.4) положе 40нии переключателя контактов К 1 обеспечивается измерение ускорений с компенсацией сигналов, вызванных вращением объекта, и суммирование сигналов,вызванных отклонением маятника игруза от вертикали, В другом45 1. Маятниковый датчик наклона, содержащий размещенные в цилиндрической полости, заполненной демпфирующей жидкостью, первый и второй маятники, соответственно жестко и на подшипниках закрепленные на оси, преобразователь угла поворота первого маятника идве пружины,от лича ющий ся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет одновременного измерения составляющей ускорения, он снабжен преобразователем угла поворота второго маятника и переключателем прямого и обратного сое;, динений общих выводов преобразовате. - . лей угла поворота, которые выполнены в виде идентичных, расположенных диаметрально противоположно кольцевых потенциометров, а второй маятник выполнен в виде груза, который сбалансирован в вертикальном положении относительно оси и связан с первым маятнк.: ком через пружины, выполненные противодействующими.2. Датчик по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что поверхность груза выполнена в виде ребер, перпендикулярных оси вращения второго маятника.1530900 бСоставитель В.ХарлаТехред М.Ходанич дактор А.Моть бручар орректо роизводственно-издательский комбинат Патент, г, Ужгород Гагарина, 10 Заказ 7940/40 Тираж 683 ПодписноеБЯПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5