Датчик угла наклона

 

ДАТЧИК УГЛА НАКЛОНА, содержащий источник питания, регистрирующий прибор и последовательно расположенные источник света, диафрагму и фотоприемник, отличающийс я тем, что, с целью его упрощения и расширения диапазона угловых измерений , диафрагма вьтолнена в виде маятника в форме полудиска, а фотоприемник выполнен в виде фотопроводящего слоя, нанесенного на поверхность диэлектрического дискообразного основания с расположенными на нем тремя проводящими электродами, один из которых вьтолнен в виде замкнутого кольца и находится в центре, а два других, расположенных на периферии , вьтолнены в форме полуколец, изолированных одно от другого диаметрально расположенными диэлектрическими промежутками, при этом полу ,кольцевые электроды подключены К 9 разноименным полюсам источника питания ,, а кольцевой электрод через регистрирующий прибор подключен к среднему выводу источника питания. СО 00 О) 4 vj

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

tgUNVH

РЕСПУБЛИК аЕ а11

4(51) 6 01 С 9/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И Of HÐÜÏÔÉ (21) 3648859/24-10 (22) 04.10.83 (46) 07.02.85. Бюл. Ф 5 (72) А.П.Бушмин и В.В.Хайрюзов (71) Кубанский ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственный институт (53) 528.541 (088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

У 9949М, кл, G 01 С 9/06, 01.02.83.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 769327,кл. Ci 01 С 9/06,07.10,80 (прототип), (54)(57) ДАТЧИК УГЛА НАКЛОНА, содер" жащий источник питания, регистрирующий прибор и последовательно расположенные источник света, диафрагму и фотоприемник, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью его упрощения и расширения диапазона угловых измерений, диафрагма выполнена в виде маятника в форме полудиска, а фотоприемник выполнен в виде фотопроводящего слоя, нанесенного на поверхность диэлектрического дискообразнога основания с расположенными на нем тремя проводящими электродами, один из которых выполнен в виде sammyтого кольца и находится в центре, а два других, расположенных на периферии, выполнены в форме полуколец, изолированных одно от другого диаметрально расположенными диэлектрическими промежутками, при этом полу;кольцевые электроды подключены к Е разноименным полюсам источника пита" ния,. а кольцевой электрод через регистрирующий прибор одкточен к среднему выводу источника питания.

1138647 рирующий прибор 12.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения угла наклона объекта относительно горизонта и может быть использовано в устройствах систем автоматической стабилизации движущихся объектов относительно верти-. " кали.

Известно устройство для определе ния угла наклона, содержащее маятник, 10 расположенный внутри каркаса цилиндрической катушки, высокочастотные опорный и измерительный автогенераторы, частотомер 313.

Недостатками данного устройства 15 являются малый диапазон измерения углов, наличие для питания устройства и считывания информации специальных генераторов переменного напряжения и частотомера, низкая помехозащищен- 20 ность датчика от воздействия внешних магнитных полей, Наиболее близким к.изобретению по технической сущности и достигаемому результату является датчик Угла наклона, содержащий подвижный маятник с закрепленными на нем источником света и фотоприемником, диафраг"му, выполненную в виде вращающегося диска с отверстиями и расположенную

„30 между источников света и фотоприемнйком, на оси диска жестко закреплен кулачок, связанный с контактной группой, Устройство также содержит источники питания, счетчики ияпульсов1 коммутатор, шаговый двигатель и регистрирующее устройство (2),.

Недостатками известного устройст-г ва являются его сложность, обусловленная наличием большого количества различных узлов и приспособлений, 40 таких как счетчики импульсов, коммутатор„ кулачковый механизм с контактной группой, и низкая надежностъ эа счет контактной системы коммута" ции счетчиков, расположения источни 45 ка света и фотоприемника на подвижном маятнике, требующего гибких тоководводов. Кроме того; устройство не позволяет осуществлять измерения

О углов в пределах выше + 45

Цель изобретения — упрощение устройства и расширение диапазона угло вых измерений.

Указанная цель достигается тем, 55 что в датчике угла наклона, содержащем источнйк питания; регистрирую щнй прибор и последовательно расположенные источник света, диафрагму и фотоприемник, диафрагма выполнена в виде маятника в форме полуднска, а фотоприемник выполнен в виде фотопроводящего слоя, нанесенного на поверхность диэлектрического дискообразного .основания с расположенными на нем тремя проводящими электродами, один из которых выполнен в виде замкнутого кольца и находится в центре, а два других, расположенные на периферии, выполнены в форме полуколец, изолированных одно от другого диаметрально расположенными диэлектрическими промежутками, при этом полукольцевые электроды подключены к разноименным полюсам источника питания, а кольцевой электрод через регистрирующий прибор подключен к среднему выводу источника питания.

На фиг.1 представлена схема пред лагаемого устройства; на фиг.2— разрез А-А на фиг,1; на фиг.3 — график зависимости выходного сигнала от угла наклона объекта.

Датчик угла наклона содержит рас положенные по ходу светового луча 1 диафрагму 2, выполненную в виде маятника в форме полудиска, фотоприемник 3, выполненный в виде участков фотопроводящего слоя 4, нанесенного на поверхчость диэлектрического основания 5, На поверхности фотопроводящего слоя 4 расположены три прово-, дящих электрода — кольцевой 6 и полукольцевые 7 и 8, Электроды 7 и 8 изолированы один от другого диэлектрическими промежутками 9 и 10.

Устройство содержит также источник 11 питающего напряжения и регистУстройство работает следующим об- разом.

При закреплении устройства на контролируемом объекте датчик ориен тируют таким образом, что регистрирующий прибор 12 нокаэывает нулевое отклонение. Для освещения фотоприемника 3 может быть использован любой подходящий источник света постоянной интенсивности светового потока. Нулевое отклонение стрелки регистрирующего прибора 12 будет только в том случае, когда размеры освещенных участков фотопроводящего слоя 4, заключенных между соответствующими

1138647

3 полукольцевыми 7 и 8 и кольцевым 6 электродами равны.

При наклоне объекта фотоприемник 3 вместе с объектом меняет свое положение относительно вертикали и, диафрагмы 2, при этом меняются площади освещенных участков фотопроводящего слоя 4;. а следовательно, и их сопротипления, что приводит к появлению выходного сигнала в цепи регистри- ig рующего элемента. Полярность выходного сигнала зависит от направления смещения диафрагмы 2 (вправо, влево ), а амплитуда пропорциональна величине смещения (углу наклона ).

В качестве .фотопроводящего слоя используют полупроводниковый материал CdSe нанесенный путем термического испарения в вакууме на ситалловую подложку.в виде кольца, в качест-20 ве электродов — индий или At. Диаметр диска фотоприемника 2 см,,ширина электродов 2 мм. При освещении порядка 1000 лк выходной сигнал имеет линейную выходную характеристику с нулем по середине. Погрешность определения угла составляет около IX, В качестве маятника используют свинцовую пластину, ось качания которой совпадает с центром диска фотоприемника и закреплена,на опорном шарикоподшипнике, в качестве регистрирующего прибора — микроамперметр М-96.

Предлагаемое устройство значительно проще в изготовлении и эксплуатации по сравнению с известными. Кроме того, в нем отпадает необходимость в контактной системе коммутации и гибких токоподводах, так как фотоприемник закреплен относительно-объекта измерения неподвижно, что повышает надежность устройства, расширяется диапазон угловых измерений, составляющий 90 . Нулевое положение выходного сигнала находится на середине выходной характеристики, и при переходе через, нулевое положение меняется полярность выходного сигнала, тем самым отпадает необходимость в использовании фоточувствительных устройств для определения направления отклонения.

При этом легко осуществить демпфирование маятника, выполнив его из ферромагнитного материала,.и появляется возможность предупреждения ава-. рии путем установки заданного крити- ческого угла наклона, большее откло-, нение которого вызывает сигнал датчика.

1138647

Составитель Г.Прудников Техред С.йовжий . Корректор,М.Максимишинец, Редактор С.Саенко

Филиал ППИ "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Эаказ 10674/30 Тираж 65! Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5