Устройство для определения угла наклона объекта

(51) М. Кл.2 122) Заявлен 090378 Р 1) 2587734/18-10 1 С 9/О ПРИСОЕДИНЕНИЕМ ЗаЯВКИ Но 3) Приоритет -осударственный комитет СССР по делам изобретений н открытийпубли вано 1509.79. Бюллетень Но ата опубликования описания 20 . 09 . 7(71) Заявител Киевский институт автоматики имени ХХЧ съезда КПСС НАКЛОНА ОБЪЕКТА) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и предназначено для определения углов наклона стационарных и подвижных объ ектов в геодезии, навигации и в других обл аст ях т е хни ки .Известны устройства для определения углов наклона с помощью индуктивных преобразователей перемещения в электрический сигнал 1), 121.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для определения угла наклона объекта, содержащее отвес с двухкоординатным кулисным механизмом, каретки которого связаны с датчиками перемещений 131. Зубчатые рейки каретки сочленены с ведомыми зубчатыми колесами датчиков перемещений.Смещение груза отвеса при наклоне 2 О объекта, на котором установлено устройство, приводит к смещению кареток, которые датчиками перемещений преобразуются в пропорциональные им сиг" налы Основным недостатком указанного устройства является то, что каретки и соответственно датчики перемещаются нитью отвеса, при этом сила воздействия ниток на каретку равна про изведению веса груза и тангеиса угланаклона, отчего при малых углах силавоздействия нити незначительна и приналичии трения в механизме кареткии датчика точность устройства заметноснижается.Кроме того, обеспечение требуемойточности достигается увеличением веса груза и увеличением перемещения кареток путем удлинения нити отвеса. Это, как правило, приводит к значительному увеличению времени установления устройства, поскольку отвес в данном случае представляет собой разновидность маятника, увеличение его массы приводит к увеличению колебательной энергии и снижает возможность демпфирования. Удлинение нити приводит также к увеличению габаритов устройства.Целью изобретения является повьиаение точности, быстродействия и уменьшение габаритов устройства для определения углов наклона.Это достигается тем, что в предлагаемое устройство введены задающий генератор, узел чувствительных элементов, усилители, фазовые дискриминаторы, регуляторы, серводвигатели и тахогенераторы, причем выход задаю 685909щего генератора соединен с первымивходами фазовых дискриминаторов и узлом чувствительных элементов, механически связанным с отвесом и кареткамии электрически соединенным своими ныходами с входами усилителей, выходыкоторых подключены к вторым входам 5фазовых дискриминаторов, соединенныхсвоими выходами с первыми входами регуляторов, а выходы регуляторов подключены к серводвигателям, соединенным с каретками и тахогенераторами, 10выходы которых подключены ко вторымвходам регуляторов, а также тем, чтоузел чувствительных элементов выполнен в виде якоря, прикрепленного к нити отвеса, и двух пар установленныхвзаимно перпендикулярно сердечников,первичные обмотки которых параллельно подсоединены к выходам задающегогенератора, а вторичные обмотки, соединенные между собой попарно, последовательно и встречно, соединены с входами усилителей.Благодаря этому в предлагаемом устройстве обеспечивается высокая точность определения углов наклонапоскольку механизмы устройства приводятся в движение достаточно мощными серводвигателями, моменты на валу которых не зависят от величины угла наклона; применены нысокочувствительныеэлементы бесконтактного типа, трениев которых практически от сут стну ет;о бе спечи в ает высокое бы стродей ст -вие устройства, благодаря тому, чтогрузом отвеса янляется сравнительно .легкая и малоинерционная крыльчатка 35демпфера, движения которой в демпфирующей жйдкости практически апвриодичны;обеспечивается существенное уменьшение габаритов, благодаря сокращениюдлины нити отвеса и уменьшению разме ров и веса его груза,На Фиг. 1 изображен общий вид предложенного устройства для автоматического определения углов наклона; на фиг. 2 - узел чувствительного элемента.Устройство для определения угловнаклона содержит отвес, состоящий изгруза 1, который служит одновременнокрыльчаткой демпфера, подвешенногона гибкой нити 2, закрепленной накронштейне 3 жесткого корпуса устройства. Узел 4 чувствительных элементов установлен подвижно в пазах кареток 5, б, которые также могут перемещаться по направляющим 7, 8 жесткойрамы прибора. К входам, узла чувствительных элементов подсоединены выходы задающего генератора 9, а его выходысоединены с входами усилителей 10,11 выходы которых соединены с вторымивходами фазовых дискриминаторов 12,13. К первым входам дискриминаторовподключены выходы задающего генератора 9. Фазоные дискриминаторы 12, 13 своими выходами подключены к первым входам регуляторов 14, 15, выходы которых соединены с серноднигателями 16, 17. На валах сернодвигателей с одной стороны укреплены зубчатые колеса 18, 19, сочлененные с зубчатыми рейками 20, 21, с другой стороны к валам серводвигателей подсоединенытахогенераторы 22, 23, выходы которыхподключены к вторым входам регуляторон 14,15,С зубчатыми рейками 20,21 кареток сочленены также зубчатые колеса 24,25 датчиков 26,27 перемещений. Узел 4 чувствительных элементов представляет собой две пары установленных взаимно перпендикулярно сердечников 28-31 с первичными обмотками 3235 и вторичными обмотками 36-39. Выводы первичных обмоток 32-35 подключены параллельно к выходам задающегогенератора 9, а вторичные обмотки 36,38 и 37, 39 р соединенные между собойпопарно, последовательно и встречно,соединены с входами усилителей 10,11, В центре между торцами сердечников 28-31 на нити 2 отвеса укрепленякорь 40,устройство для определения угловнаклона работает следующим образом,При наклоне объекта, на которомустановлено устройство, например, внаправлении сердечника 28 происходитсмещение нити отвеса с якорем 40 вэтом же направлении, Сигнал рассогласования со вторичных обмоток 36, 38,включенных по дифференциальной схеме,поступает на вход усилителя 10, усиливается им и поступает на второй вход фазового дискриминатора 12, в котором происходит сравнение этого сигнала и опорного напряжения с задающего генератора 9, поступающего на первый вход дискриминатора. Напряжение с выхода дискриминатора, имеющее знак рассогласования и амплитуду, пропорциональную величине рассогласования, поступает на первый вход регулятора 14, который включает серводвигатель 16. Сернодвигатель вращением зубчатого колеса 18 смещает зубчатую рейку 20 и связанную с ней каретку 5 н сторону отклонения нити с якоря 40 до тех пор, пока сигнал рассогласования не станет равным нулю, Приэтом через зубчатое колесо 24, сочле-. ненное с зубчатой рейкой 20, приводится во вращение датчик перемещения,выходной сигнал которого пропорционален перемещению каретки.Тахогенератор 22 вырабатывает напряжение, пропорциональное скорости вращения серводвигатвля, которое подается на второй вход регулятора 14 и совместно с напряжением дискриминатора служит для реализации закона оптимального регулирования.аналогично работает второй канал по второму углу наклона, Всли же наклон объекта происходит в некотором6 859промежуточном направлении, то работают оба наклона одновременно.Лабораторные испытания макета устройства показали, что точность его была не ниже 10 угл.сек. Серийные образцы устройства обеспечат точность определения угла наклона не 5 ниже 0,5 угл. минФормула изобретения1. Устройство для определения угла наклона обаекта, содержащее отвес с двухкоординатным кулисным механизмом, каретки которого связаны с датчиками перемещений, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что, с целью повыше ния точности, в него введены задающий генератор, узел чувствительных элементов, усилители, фазовые дискриминаторы, регуляторы, серводвигатели и тахогенераторы, причем выход 20 задающего генератора соединен с первыми входами фазовых дискриминаторов и узлом чувствительных элементов, механически связанным с отвесом и каретками и электрически соединенным 25 своими выходами с входами усилителей, выходы которых подключены ко вторым 09 6входам фазовых дискриминаторов, соединенных своими выходами с первыми входами регуляторов, выходы которых подключены к серводвигателям, соединенным с кареткой и тахогенераторами, выходы которых подключены ко вторым входам регуляторов.2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что узел чувствительных элементов выполнен в виде якоря, укрепленного на нити отвеса, и двух пар установленных взаимно перпендикулярно сердечников, первичные обмотки которых параллельно подсоединены к выходам задающего генератора, а вторичные обмотки, соединенные между собой попарно, последовательно и встречно, соединены с входами усилителей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Р 325488, кл. С 01 С 9/06, 1970.2. Авторское свидетельство СССР Р 447553, кл. 6 01 С 9/06, 1972,3, Авторское свидетельство СССР Р 323510, кл. Е 02 Г 3/18, 1970 (прототип).6 85909 г.2 ставитель Л. Колюбакинахред С.МигайКорректор М, Виг едактор С. ХейФи каз 5446/ аж 866 писное иал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная ЦНИИПИ Государственна по делам изобретен 035, Москва, 3-35, Рауш