Датчик угла наклона

ТЕНИ с ковс ког Круглов, и В.А. Зубов де ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР АВТОВСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Смоленский филиалэнергетического институ(56) А вт,орс кое с вид ет елй 972212, кл. С 01 С 9/Авторское свидетельсЮ 1422008 ьство СССР 00, 26.01.81.тво СССРкл. С 01 С 9/06, 16.02.87 а (54) ДАТЧИК УГЛА НАКЛОНА(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах контроля поло" жения объекта в п рос тра нст ве. Цел ью изобретения является расширение диапазона за счет исключения зоны нечувствительности, обусловленной конечно" стью ширины светового луча излучателя, при одновременном упрощении схемы устройства. Датчик угла наклона со"ржит электродвигатель 1, соединенный с редуктором 2, два выхода одинаковой по величине и противоположной по знаку угловой скорости которого связаны с двумя дисками 3 и 4, имеющими дуг собра зные прорези и установленными соосно и внутри опор маятника 5 с укрепленными на опорах против прорезей излучателем 6 и фотоприемником 7, перекидной ключ 8, неподвижные контакты которого объединены с шиной опорного источника и об" щей точкой схемы, выход фотоприемни" ка 7 подключен к управляющему входу ключа 8, неинвертирующий вход дифференциал ь ног о фил ьтрующего усилителя 9 объединен с шиной опорного источ- а ника, а инвертирующий - с подвижнымконтактом отмеченного ключа н, оанн Я из дисков 3 повернут на угол й/4 относительно вертикали в сторону его С скорости вращения, а другой 4 - на й же угол против собственной ско- Е и вращения, выход дифференциальо фильтрующего усилителя 9 явля"выходом всего устройства. 3 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах контроля положения объекта в простра нст веЦелью изобретения является расши 5 рение диапазона измерений за счет исключения зоны нечувствительности с одновременным упрощением конструкции.10На фиг. 1 изображена блок-схема устройст ва, на фи г . 2 - графи ки, поясняющие работу известного предлагаемого датчиков; на Фиг. 3 - временные диаграммы. 15Датчик содержит электродвигатель 1, редуктор 2, первый 3 и второй 1 дис ки, ма я т ни к 5, и зл учат ел ь о, фото- приемник 7, перекидной ключ 8, дифференциал ьно-Фил ьтр ующий усилитель 9, причем электродвигатель 1 соединен с редуктором 2, два выхода одинаковой по величине и противоположной по знаку угловой скорости которого связаны с двумя дисками 3 и Й, имеющими дугообразные прорези, установленными соосно и внутри опор маят" ника 5, с укрепленными на опорах против прорезей излучателем 6 и Фотоприемником 7, перекидной ключ 8, неподвижные контакты которого объединены с шиной, опорного источника и общей точкой схемы, выход фотоприемника 7 подключен к управляющему входу ключа 8, неинвертирующий вход дифференциальногоо фил ьтрующего усилителя 9 объединен с шиной опорного источни ка, а и н вер тир ующи й с иод вижным контактом отмеченного ключа 8, оДин из дисков 3 повернут на угол л 40 - относительно вертикали в сторону его скорости вращения, а второй ч на такой же угол против собственной скорости вращения, выход дифференциального Фильтрующего усилителя 9 является выходом всего устройства.Датчик работает следующим образом.В отсутствии крена объекта исходное положение дисков в начале каждого оборота соответствует изображенному на позиции а (пунктиром здесь показано положение маятника) . Прорези дисков перекрываются и на выходе фото" приемника имеет место высокий потенциал. Такое положение сохраняется до 55 момента когда "правый" диск повернет 1ся на угол . Указанный потенциал появляется на выходе фотоприемника до прихода дисков в начальное состояние, т.е. в момент, когда "левый" диск не дошел до начального состояния на угол Й. Указанному факту соответствует левая часть выходного импульса, изо" бражения пунктиром.Таким образом, в отсутствие крена объекта на выходе фотоприемника формируется импульс, длительностьюТи 4 фследующий с периодом Т, где Т - период оборота дисковПри наличии углов крена с(0 (позиция б на Фиг. 3) Длительность импульсовв определяется соотношением1О2(о -о)Т,и 211Для углов о ) 0 (позиция в наФиг. 3) длительность импульсов имеетбольшую величину2( +Ы)е = - - -- Т,и 2 ТИсходя из вышеизложенного, зависимость длительности импульсов от угла наклона с учетом его знака можнопредста вит ь в виде графи ка на фиг. 2 аи описать выражением2(-, +ы)--- Т.2 О Сигнал с фотоприемника 7 воздействует на управляющий вход ключа 8, последний подключает инверсный вход усилителя 9 к источнику опорного напряжения на время действия импульсов и замыкает этот вход с общей точкой во время пауз.Постоянная составляющая импульсного потока на и нвертир ующем входе имеет величинуЧ оои71 ТНа неинвертирующий вход усилителя 9 воздействует постоянный сигнал Ч, На выходе усилителя имеет место сигналК оЧ =К Ч Чл - оп ( Г К ) К 1 оо=7 К +7 ( - К )оП Р 1 ап 4 7где Ки К 7 - коэффициенты передачиусилителя по соответ"ст вующим входам,15380 30 а а Ц равно примерноЙф 2 К При выборе К = " происходит ком"Кф 4пенса ция постоя иной с оста вляющей оп" топары и выходная характеристика приобретает вид, изображенный на фиг.26.соотношение К, и Кд легко обеспечивается надлежащим выбором резисторов входйых цепей и тракта обратной связи дифференциально-Фильтрующего усилителя 9 а необходимая степень сглаживания выбором емкости конденсатора в цепи его обрат ной с вязи.Наличие зоны нечувствительности в известном датчике, в диапазоне малых углов крена поясняется временными ди аграммами его работы (фиг.2 в). Дей" ствительно, при отсутствии крена в начале циклов вращения дисков на выходе Фотоприемника существует сигнал в течение времени поворота дисков на угол, сост ветст вующи й дуге, ра вной половине ширины светового луча . Поэтому зависимость длительности импульса фотоприемника от угла на клона объекта имеет вид, представленный на фиг. 2 в, где ВС равное( 1ДС2 (оК где о - ширина светового луча излучателя; 35 ы - угловая скорость вращения ди" сков. К - радиус средней линии дугообра зных прорезей дисков,Из Фиг. 2 в следует наличие зоны нечувствительности. уменьшить ее (ноЦ 6не исключить принципиально) можно за счет сужения светового луча, что име" ет известные технологические пределы и одновременно резко снижает чувствительность оптопары.Из сравнения работы двух устройств следует, что изобретение, по сравне" нию с известным датчиком обеспечивает достижение положительного эффекта, указанного в цели изобретения,Формула изобретения Датчик угла наклона, содержащий расположенные на одной оси с возмож" ност ью неза висимого вращения, маятник и два диска с дугообразными прорезями, закрепленные на маятнике излучатель и фотоприемник, электродвигательс вяза нный через редуктор с дисками, и перекидной ключ, входы которого подключены соответственно к источнику опорного напряжения и к об" щей точке схемы, управляющий вход связан с выходами фотоприемника, а выход - с инвертирующим входом дифференциального фильтрующего усилителя, прямой вход которого связан с общей точкой схемы, а выход с выходной клеммой датчика, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазо" на за счет исключения зоны нечувствительности и упрощения конструкции, один из дисков смещен относительно0другого на угол , а связи выхода фотоприемника с управляющим входом перекидного ключа и выхода дифферен" циального фильтрующего усилителя с выходной клеммой датчика выполнены непосредст венными.1538049 Составитель Л. Качесоваор В, Бугренкова Техред М,Дидык Корректор М. Иарошитити та ити титиатити ивитата т ат а те одственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина,101 Заказ 163 Т НИИПИ Государственного ком 113035, Косаж 392 Подл ис ноеета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС а, Ж, Раушская наб д. 4/5