Двухкоординатный преобразователь угла наклона

(19) 6 01 С 9/ АНИ Е институт М.В.Чер(54) ДВУХКОО ВАТЕЛЬ УГЛА (57) Изобрете ной технике и измерения углменно по двум тения - повы БРАЗОРДИНАТНЫЙ ПРЕ НАКЛОНА ие относится к изм ожет быть использо в наклона объекта направлениям, Цел ение точности. По ерительано для дновре- изобре- вижный Изобретение о ной технике и може измерения углов н ния от горизонталь двум координатам. Цель изобретеО) вышение точноГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 21) 4705671/1022) 15,06.8946) 15.11.91. Бюл, М 4271) Пензенский политехнический72) А.И,Мартяшин, В.И.Чернецов инецов53) 528 541(088 8)56) Авторское свидетельство СССМ 708149, кл. 0 01 С 9/06, 1977. носится к измерительбыть использовано дляклона объекта, отклонености одновременно по сти.На фиг.1 показана конструкция датчикаи вторичного преобразователя к нему; нафиг,2- разрез А - А на фиг,1; на фиг,3 - схема. замещения,Двухкоординатный преобразователь угла наклона содержит корпус 1, маятник 2,подвешенный на шаровой опоре 3 (крестовине), подвижный проводящий электрод 4,укрепленный на маятнике, неподвижныйэлектрод 5, имеющий равномерное резистивное сопротивление, переключатель 6,источник переменного напряжения 7, измерительная схема 8 (на фиг.1 показан вари 691684 А 1 электрод 4 закреплен на нижнем конце маятника 2. а неподвижный электрод 5 изоли. ровано закреплен на корпусе 1. Электроды выполнены Г-образными и расположены симметрично относительно вертикальной оси. Концы электродов перекрещиваются так, что их проекция на горизонтальную пло-, скость образует прямоугольник. Выполнение одного из электродов резистивным и подключение его концов через переключатель к источнику питания переменного напряжения, а также выполнение поверхностей электродов сферическими с центром в точке подвеса маятника и расположение их с зазором друг от друга позволяет повысить точность за счет исключения механического контакта между электродами, 3 ил. нт закрепления электродов с помощь золирующих сферических оснований 9 Электроды 4 и 5 выполнены Г-образными и расположены симметрично относительно вертикальной оси корпуса. Концы электродов перекрываются так, что их проекция на горизонтальную плоскость образует прямоугольник,Преобразователь работает следующим образом.Переключатель срабатывает в зависимости от полярности напряжения источника питания на его управляющем входе. Если переключатель находится в положении 1 сигнал г( источника. питания поступает на вывод Я неподвижного электрода 5 и протекает по соответствующей его половине, ориентированной вдоль координаты Х на землю. При этом (см. схему замещения дат 1691684чика на фиг.З) на неподвижном электроде маятника через емкость С"ов в зазоре между обоими электродами наводится напряжение, определяемое коэффициентом деления делителя, образованного сопротивлениями В"5 в и В"5 б электрода 5 по обе стороны от подвижного электрода (по обе стороны от электрического центра приложения емкости С"ов). Это напряжение подается в измерительную схему 8, т,е. (см, схему замещения на фиг.З).Мь О М 12-В"Ох - Оо ОоВЬ+ ВЬ В" где Оо - амплитуда напряжения с выхода источника питания;Во 12 - сопротивление участка электрода 5 от вывода 5 до электрического центра приложения емкости Ссв при угле наклона равном нулю, ЛВ"=адР 4 адугол наклона по координате Х;- длина маятника; фОм/м) - погонное сопротивление электРодов 5, Вхо = В"5 х+ Вх 56,При другой полярности напряжения источника питания 7 переключатель 6 перебрасывается в положениеи подключает к нему вывод 5 электрода 5, ориентированвнога вдоль координаты У, При этом в измерительную схему 8 поступает напряжение через емкость СУсв, равноеВЬ 2 Ь В"Оу =ОоФВгде ЛВ" =4 адр,4 ад - угол наклона по координате У.Очевидно, что для снижения влияния емкости связи С"в и Су" необходимо, чтобы входное сопротивление Ввх измерительной схемы 8 удовлетворяло условию:1 1Ввх-) ВСхв ) ОСвхТаким образом, при одной полярности сигнала напряжение измерительной схемы пропорционально углу наклона по одной координате, а при другой полярности - напряжение измерительной схемы пропорционально углу наклона по второй координате.В предлагаемом устройстве устранены недостатки, снижающие точность измерения,угла наклона (включая температурные воздействия эа счет неправильного выбора материалов корпуса и маятника с одинаковым ТК); Кроме того, конструкция датчика и электронного блока сравнительно проста,так как включают в себя реэистивный элемент, который может быть легко изготовлен(напылением, травлением, наклейкой фольгового резистора, даже намоткой на каркас5 и т.п.), а также такие широко применяемыеэлементы как переключатель, источник питания (по сути - автогенератор) и простейшего вида измерительную схему(например,два измерителя мгновенного значения, два10 детектора с фильтром низких частот и т.п,).Высокая надежность обеспечивается тем,что поверхностная коррозия электродов ит,п. не влияет на результат преобразования,Кроме того, вибрация вдоль оси маятника15 (перпендикулярна плоскости измерения)вызывает изменение емкости связи, но невлияет на результат преобразования,Вместе с тем с целью защиты электродов от действия агрессивных сред электро 20 ды могут быть покрыты агрессивностойкимиматериалами (лаками, красками, полимерными покрытиями и др). При этом существенно повышается надежность безухудшения метрологических характеристик.25 Дополнительными достоинствами является применимость датчиковой части преобразователя во взрывоопасныхпомещениях, так как здесь исключено искрообразование,30 Кроме того, электроды 4 и 5 (при сохранении их соответствующих связей) могут поменяться местами. При этом результатпреобразования остается тот же,формула изобретения35 Двухкоординатный преобразователь угла наклона, содержащий подвижный электрод, выполненный с возможностьюповорота относительно точки, лежащей навертикальной оси. корпуса, неподвижный."0 электрод, закрепленный изолированно на,корпусе, источник питания и измерительную схему, подключенную к одному из электродов,отл ич а ю щи йс я тем, что, с цельюповышения точности, подвижный электрод45 закреплен на нижнем конце введенного маятника, электроды выполнены Г-образнымии расположены с возможностью перекрещивания их концов, симметрично относительно вертикальной оси корпуса, причем50 поверхности электродов расположены сзазором друг от друга и выполнены сферическими с центрами кривизны, совпадающими с точкой подвеса маятника, при этомсредняя точка второго из электродов зазем.55 лена, а концы подключены к выводам введенного переключателя, управляющий исигнальный входы которого подключены квыходу источника питания переменного тока.1691684Составитель С.ЮмашевРедактор Г, Мозжечкова Техред М.Моргентал Корректор О. Кравцова Заказ 3921 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101