Скачать ZIP архив.

Текст

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 01 С 91 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) аа;,ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕЛЬСТВУ ВТОРСКОМУ СВ(71) Институт проблем механики АН СССР (ЗО) и Центральный институт ядерных исследований АН ГДР (ОО)(56) Авторское свидетельство СССР М 584181, кл. 6 01 С 9/10, 1.5.12.75.Авторское свидетельство СССР Ь 1318788, кл. 6 01 С 9/10, 1985.(54) ДАТЧИК УГЛА НАКЛОНА Я 21810754 А 1(57) Изобретение относится к приборостроению, С целью повышения функциональных возможностей устройство содержит трубку 1 в виде конуса с установленным в ней шариком 2 и измерителем его положения 5. Источник сжатого воздуха 4 через стабилизатор расхода 3 соединен с узким концом трубки и через редуктор давления 11, дроссель 12 - с интегратором 7 и измерителем положения шарика 5, выполненным в виде треугольного выреза в трубке 1, Выход интегратора 7 соединен с управляющим входом стабилизатора расхода сжатого воздуха 3 и через блок линеаризации 9 - с входом регистратора 10. 2 з.п, ф-лы, 4 ил.И:обретение относится к приборостроению и может быть использовано в измерительных блоках робототехнических комплексов.Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей, за счет умножения габаритов.На фиг, 1 изображен предлагаемый датчик; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг.3 - блок линеаризации; на фиг, 4 - блок нелинейных функций.Датчик содержит профилированную коническую трубку 1 с размещенным в ней шариком 2. Первый конец трубки 1 соединен со стабилизатором 3 расхода сжатого воздуха, вход которого соединен с источником 4 сжатого воздуха. Второй конец трубки 1 соединен с атмосферой, при этом оба конца трубки 1 снабжены ограничителями, предназначенными для исключения выпадения шарика 2 из трубки 1. Для определе. ния положения шарика 2 используется датчик положения 5, выходной канал 6 которого соединен через интегратор 7 с управляющим входом 8 стабилизатора 3, а также через блок линеаризации 9 с регистратором 10.Датчик положения 5 выполнен в виде последовательно соединенных с источником 4 сжатого воздуха через редуктор давления 11 дросселя 12 и сопла 13 с треугольным профилем отверстия (см, фиг, 2). обьем 14 между которыми связан с выходным каналом 6, что позволяет использовать общий со стабилизатором 3 источник питания и обеспечить дополнительную стабилизацию шарика 2 струей, обтекающей шарик в перпендикулярном его движению направлении,Блок линеаризации 9 выполнен в виде первого квадратора 15, вход которого связан с выходным каналом интегратора 7, а выход - с первым входом 16 первого блока умножения 17, выход которого соединен со входом блока 18 нелинейных функций, Выход блока 18 соединен через первый вход 19 второго блока умножения 20 с регистратором 10. Вторые входы 21 и 22 блоков 17 и 20 соединены соответственно с выходами первого и второго задатчиков 23 и 24, задающих постоянные коэффициенты,Блок 18 нелинейных функций выполнен в виде второго квадратора 25, вход которого связан с выходом первого блока умножения 17, а выход - с входами 26 и 27 третьего 28 и четвертого 29 блока умножения. Первый вход 30 четвертого блока умножения 28 также связан с выходом первого блока умножения 17, а второй вход 31 четвертого блока умножения 29 - с выходом третьего блока 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 умножения 28, который также соединен со вторым входом 32 пятого блока умножения 33. Первый вход 34 пятого блока умножения ЗЗ соединен с третьим задатчиком 35 коэффициента 1/6, а выход - с первым входом 36 сумматора 37, второй вход 38 сумматора 37 соединен с выходом первого блока умножения 17, а третий вход 39 - с выходом шестого блока умножения 40, Первый вход 41 шестого блока умножения 40 соединен с выходом четвертого блока умножения 29, а второй вход 42 - с четвертым задатчиком 43 коэффициента 3/40. Выход сумматора 37 соединен с первым входом 19 второго блока умножения 20.Датчик работает следующим образом, При установке трубки 1 на поверхность 44, угол наклона а которой необходимо измерить, включают питание сжатым воздухом через стабилизатор 3, Шарик 2 занимает при этом некоторое положение в трубке 1, которое определяется датчиком положения 5, При этом, если шарик 2 расположен ниже (выше) некоторого нулевого положения, за счет отработки сигналов в .линии обратной связи увеличивается (уменьшается) величина управляющего сигнала У на управляющем входе 8 стабилизатора 3, в результате чего увеличивается (уменьшается) расход сжатого воздуха через трубку 1 до такой величины, пока шарик 2 не займет требуемое нулевое положение.Под нулевым положением шарика в трубке понимается такое положение шарика, при котором датчик положения 5 имеет условно принимаемый за нуль уровень сигнала. Данное положение шарик занимает всегда в конце переходного процесса при измерении угла наклона а (т.е. соответствующего углу а расхода 6),Этот процесс осуществляется путем обработки информации от датчика 5 при помощи интегратора 7. Так, например, если шарик 2 располагается ниже нулевого положения, то сигнал от датчика 5 имеет положительный знак (то есть значение большее, чем при положении шарика 2 в нулевом положении), и в результате интегрирования этого сигнала блоком 7 происходит увеличение управляющего сигнала У, т.е, увеличение расхода через трубку 1. При расположении шарика 2 выше нулевого полокения сигнал У уменьшается, что приводит к уменьшению расхода. В случае расположения шарика 2 в нулевом положении У = сопз 1 (как интеграл от нуля), что соответствует постоянной величине массового расхода 0 через трубку 1, 1810754Таким образом, по величине этого расхода (и, соответственно, установившемусязначению величины У) можно судить о значении угла наклонай . Однако для удобстваиСпользования угломера величина У преобразуется блоком линеаризации 9 в величинуУл, которая линейно зависит от а,У,=Ка,где К с - коэффициент линейности, Величина Уп выводится на регистратор 10. 1Блок линеаризации 9 составлен изстандартных блоков систем промышленнойэлектро- или пневмоавтоматики, Поступивший с выхода интегратора 7 сигнал У возводится в квадрат (умножением самого 1значения У на себя) блоком 15 и после домножения результата (У ) на коэффициентгК 6 Ку от задатчика 23 блоком умножения 17поступает на вход блока нелинейных функций 18, Блок нелинейных функций 18 реализует функцию 2 = агсзп 2. Послеумножения блоком умножения 20 результата выполнения этой операциина значениеКс задаваемое задатчиком 24, получаетсязначение Уп = К агсз п(Ка Ку У ), которое 2гпоступает на вход регистратора 10.Поскольку, блок нелинейных функцийимеет на порядок большую величину погрешности, чем блоки умножения, суммирования и задатчики коэффициентов, для 3повышения точности линейной характеристики при измерении малыхуглов используется в качестве блока нелинейных функций,схема, приведенная на фиг. 4, составленнаяиз квадратора 25, блоков умножения 28, 29, 333, 40, задатчиков 35 и 43 и сумматора 37.Для построения данной схемы использовано известное из литературы разложение функции агсзп 2 в ряд,40 45 50 55 В этом случае блок нелинейных функций реализует функцию 2 = 2+ 1/6 2 + +3/40 2 и работает следующим образом: сигнал 2 с выхода блока умножения 17 по. ступает на в квадратор 25 и блокумножения 28, с выхода которого сигнал 2 поступает на.вход 32 блока умножения 33 и на вход 31 блока умножения 29, на другой вход 27 которого поступает сигнал 2 с выхода блокаг25. После перемножения блоком 33 величины 2 на величину 1/6 от задатчика 35 изблоком 40 величины 2 на величину 3/40 от задатчика 43 сигналы 1/62 и 3/402 поступают яа соответствующие входы 36 и 39 сумматора 37, еще один вход 38 которого соединен с выходом блока умножения 17. После суммирования сумматором 37 этих значений на его выходе получается требуемое значение 2 = 2+ 1/6 2 + 3/40 2, которое поступает на вход 19 блока умножения20 и преобразуется далее,В качестве датчика положения 5 шарика 2 в конструкции угломера может исполь 5 зоваться пневматический датчик, которыйне требует дополнительных, кроме имеющегося источника 4, источников питания. Таккак шарик 2 занимает разное положение втрубке 1, то и величина перекрытия им тре 0 угольного отверстия сопла 13 будет различной, за счет чего и величина давления вполости 14, связанной со входом 6 интегратора 7, будет различной (большей при нахождении шарика 2 ниже этого нулевого5 положения), При такой реализации датчика5 интегратор 7, а также блок линеаризации9 могут быть выполнены, например, на базеустройств промышленной пневмоавтоматики, что позволяет отказаться от дорогостоя 0 щих элементов электроавтоматики. Крометого, это позволит располагать все блокиугломера в зонах с повышенным уровнемрадиации, а также пожаро- и взрывоопасных зонах, где использование элементов5 электроавтоматики невозможно.Формула изобретения1, Датчик угла наклона. содержащийтрубку с установленным в ней с возможностью перемещения шариком, источник и0 стабилизатор расхода сжатого воздуха, соединенный трубопроводом с первым концомтрубки, второй конец которой соединен сатмосферой, и измеритель положения шарика, отличающийся тем,что,сцелью5 повышения точности и.расширения функци-,ональных возможностей, он снабжен редуктором, дросселем, интегратором, блокомлинеаризации и регистратором, трубка выполнена конической, измеритель положения шарика - в виде треугольного выреза втрубке, выход источника сжатого воздуха потрубопроводу через редуктор и дроссель соединен с треугольным вырезом трубки ивходом интегратора, выход которого соединен с управляющим входом стабилизатораи через блок линеаризации с входом регистратора.2.Датчик по п.1, отл и ч а ю щ и й с ятем, что блок линеаризации выполнен в виде последовательно соединенных первогоквадратора, первого блока умножения, блока нелинейных функций и второго блока умножения, а также первого и второгоэадатчиков, выходы которых соединены свторыми входами соответственно первого ивторого блоков умножения.З.Датчик попп.1 и 2,отл ичаю щи йс я тем, что блок нелинейных функций выполнен в виде последовательно соединенныхвторого квадратора, третьего и пятого бло 1810754ков умножения и сумматора, а также третьего и четвертого задатчиков, четвертого и шестого блоков умножения, причем выход первого блока умножения соединен с входом второго квадратора, первым входом 5 третьего блока умножения и вторым входом сумматора, выход второго квадраторэ соединен с первым входом четвертого блока умножения, выход третьего блока умножения через второй вход четвертого блока умножения - с первым входом шестого блока умножения, выход четвертого задатчика через второй вход шестого блока умножения соединен с третьим входом сумматора, а выход третьего задатчика- с вторым входом пятого блока умножения.1810754 Составитель В.ЛыковТехред М.Моргентал Корректор Л.Филь Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 101 Заказ 1439 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5

Смотреть

Заявка

4445601, 22.06.1988

ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МЕХАНИКИ АН СССР, ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ АН ГДР

АБАРИНОВ АЛЕКСАНДР ВАЛЕНТИНОВИЧ, ВЕШНИКОВ ВАЛЕРИЙ БОРИСОВИЧ, ГРАДЕЦКИЙ ВАЛЕРИЙ ГЕОРГИЕВИЧ, РАЧКОВ МИХАИЛ ЮРЬЕВИЧ, ХОФМАНН БЕРНДТ, ШВАРЦ АРНУЛЬФ

МПК / Метки

МПК: G01C 9/10

Метки: угла, наклона, датчик

Опубликовано: 23.04.1993

Код ссылки

<a href="https://patents.su/5-1810754-datchik-ugla-naklona.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Датчик угла наклона</a>

Похожие патенты