Маятниковый датчик угла наклона подвижного объекта

 

Изобретение относится к измерительной технике , в частности, к устройствам определения углов наклона подвижных объектов. Цель изобретения состоит в повышении точности измерения за счет компенсации влияния ускорения точки подвеса. Датчик содержит корпус 1, в котором находится маятник, выполненный в виде двух боковых стержней 5 равной длины, верхними концами подвешенных на одной оси 2 к корпусу 1 и шарнирно связанных между собой по нижним концам третьим поперечным стержнем 6. На маятнике установлен преобразователь в виде индукционных датчиков угла 3,7, один из которых 3 установлен на оси подвеса 2. Вертикальная составляющая компенсируется механическим способом посредством того, что подвижный подвес маятника выполнен в виде зубчатой передачи, которая реализуется зубчатой рейкой, расположенной на внутренней стороне прорези верхних концов обоих боковых стержней, и зубчатым колесом, вращающимся на оси подвеса. Создаваемое зацепление допускает поступательное перемещение обоих боковых стержней одновременно только в разные стороны. Горизонтальная составляющая ускорения компенсируется введением дополнительной электрической цепи. Для этого в местах шарнирного крепления боковых стержней с поперечным установлены дополнительно два индукционных датчика угла, статоры которых жестко прикреплены к поперечному стержню, а обмотки роторов, жестко закрепленных к боковым стержням, соединены последовательно и встречно и через усилитель - с обмоткой ротора датчика угла подвеса. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5g 4 С 01 С 9/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BT0PCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР,(21) !)220812/24-10, (22) 03. 04. 87 (46) 15. 08. 89. Бюл. № 30 (72) !O,А.Погрешаев и В.Н.Турышев (53) 528.541(088.8) (56) Патент СССР - 319146, кл. G О1 С 9/12, 1967. . Авторское свидетельство СССР

¹ 1203360, кл. G 01 С 9/16, 1984. (54) МАЯТНИКОВЫЙ ДАТЧИК УГЛА НАКЛОНА

ПОДВИЖНОГО ОВЬЕКТА (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам определения углов наклона

„„SU„„, 1500823 А 1

2 подвижных объектов. Цель изобретения состоит в повышении точности измерения за счет компенсации влияния ускорения точки подвеса. Датчик содержит корпус 1, в котором находится маятник, выполненный в виде двух бо" ковых стержней 5 равной длины, верхними концами подвешенных на одной . оси к корпусу I и шарнирно связанных между собой по нижним концам третьим поперечным стержнем 6. На маятнике установлен преобразователь в виде ,индукционных датчиков угла 3, 7, один из которых 3 установлен на оси подве3

1500823 с а 2. 11ертикальна я со ст являющая компенсируется механическим способом посредством того, что подвижный подвес маятника выполнен в виде зубчатой 5 передачи, которая реализуется зубчатой рейкой, расположенной на внутренней стороне прорези верхних концов обоих боковых стержней, и зубчатым колесом, вращающимся на оси подвеса. 10

Создаваемое зацепление допускает поступательное перемещение обоих боко-! вых стержней одновременно только в разные стороны, Горизонтальная состав4 ляющая ускорения компенсируется введением дополнительной электрической цепи. Для этого в местах шарнирного крепления боковых стержней с поперечным установлены дополнительно два индукционных датчика угла, статоры которых жестко закреплены на поперечном стержне, а обмотки роторов, жестко закреплениьж на боковых стержнях, со динены последовательно и встречно и через усилитель — с обмоткой ротора датчика угла подвеса.

3 ил.

Изобретение, относится к измерительной технике, в частности к уст- 20 ройствам определеиия углов наклона подвижных объектов.

Целью изобретения является повышение точности за счет уменьшения влияния ошибок, обусловленных дей- 25 ствием ускорений.

11а фиг.1 приведена принципиальная схема маятникового датчика при отсутствии наклона подвижного объекта; на фиг.2 — то же, при наклоне объекта 30 влево при отсутствии ускорения в плоскости маятника; на. фиг.З вЂ” то же, при действии ускорения в плоскости маятника и наклоне объекта.

Маятниковый датчик наклона подвижного объекта содержит корпус 1, под- вес 2, индукционный первичный преобразователь 3 угла поворота, пружину 4, боковые 5 и поперечный 6 стержни и дополнительные индукционные преобра- 40 зователи / °

Датчики 3 и / индукционного типа состоят из статора и ротора, причем статор первого датчика угла жестко закреплен на оси подвеса, а ротор име-45 ет пазы для боковых стержней; статоры дополнительных . датчикбв угла жестко закреплены на поперечном стержне 6, а роторы — на боковых стержнях 5, при этом обмотки роторов соединены между собой последc>âàòåëüíî и встречно и через усилигель с обмоткой ротора первого датчика угла — последовательно. 11ерг>ьп ;. датчик 3 угла расположен внутри прорезей верхних концов боковых

55 стержней, при этом на одной стороне прорези обоих боковых стержней 5 имеется зубчатая рейка, входящая с зубчатым колесс>м, враща»>нимся на оси подне- са 2, в зацепление, допускающее поступательное перемещение обоих боковых стержней относительно оси подвеса одновременно только в разные стороны.

Маятниковый датчик работает следующим образом.

При наклоне корпуса подвижного объекта на угол ю(,,(фиг.2) центр тяже-; сти треугольника сохраняет свое вертикальное положение, при этом треугольник сохраняет свою форму. Маятник, поворачиваясь относительно оси подвеса, поворачивает ротор первого датчика угла относительно статора.

Формируется электрический сигнал, про.порциональный углу > . Так как форма треугольника не меняется и боковые стержни относительно поперечного стержня в шарнирах не проворачиваются, то выходной сигнал с дополнительных .датчиков угла равен нулю.

Суммарный сигнал трех датчиков равен выходному сигналу первого датчика угла, т.е. выходной сигнал устройства соответствует углу наклона подвижного объекта °

1!ри действии ускорения центр тяжести треугольника стремится остаться на месте, что вызывает изменение фор-, мы треугольника за счет изменения величины плеч маятника. Действующее в плоскости маятника ускорение разложим на две составляющие; вертикаль ную и горизонтальную. Эти ускорения вызывают появление сил инерции соответственно левого и правого бокового стержня.

Рассмотрим работу датчика при действии вертикальной составляющей ускорения и отсутствии наклона. В этом случае под действием составляю15ОО821 щих сил инерции поступательные перемещения боковых стержней относительно точки подвеса должны быть в одну сторону — вниз. Но эти перемещения не позволяет выполнить зубчатая передача, т.е. зубчатые рейки боковых стержней, входя одновременно в зацепление с зубчатым колесом, стремятся повернуть его в разные стороны и остаются íà 1р месте. Следовательно, форма треугольника не изменяется, выходные сигналы дополнительных датчиков угла равны нулю. Действующие силы равны по величине, но противоположны относительно 15 подвеса, поэтому они взаимоуничтожаются и поворот маятника относительно оси подвеса не происходит. Выходной сигнал первого датчика угла равен нулю .. 20

Таким образом, суммарный сигнал маятникового датчика равен нулю, т.е. он оказывается нечувствительным к вертикальной составляющей ускорения точки подвеса. 25

При действИи горизонтальной составляющей ускорения и отсутствии наклона подвижного объекта девый стержень перемещается вверх и его плечо уменьшается, а правый стержень 30 перемещается вниз и его плечо увеличивается. 11од действием составляющих сил инерции маятник поворачивается относительно подвеса, ротор поворачивается относительно статора и на выходе первого датчика угла появ.ляется сигнал. Но это ложный сигнал, так как наклона подвижного объекта нет.

Одновременно в связи с изменением 4р формы треугольника угол в точке А увеличивается, а в точке Б уменьшается, следовательно, дифференцированный сигнал с дополнительных датчиков угла после вычитается из сигнала первого датчика угла. На вьгсоде маятникового датчика суммарный сигнал равен нулю.

11ри наличии наклона подвижного объекта и ускорения на всех трех датчиках формируется эпектрический сигнал, но на первом датчике угла он больше но величине, чем дифференциальный сигнал с дополнительных датчиков угла, поэтому суммарный сигнал на выходе маятникового датчика дает= информацию об угле наклона подвижного объекта.

Следовательно, на точность измерения угла наклона подвижного объекта не влияет наличие горизонтальной составляющей ускорения точки подвеса, Формула и з о б р е т е н и я

Маятниковый датчик угла наклона подвижного объекта, содержащий два боковых и поперечный подвешенные стержни, шарниры, пружины и блок преобразования угла наклона в электрический сигнал, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения влияния ошибок, обусловленных действием ускорения, два боковых стержня подвешены на общем шарнире, выполненном с зубчатым колесом, конец каждого из боковых стержней со стороны общего шарнира выполнен с продольной прорезью, внешняя по отношению к шарниру сторона которой выполнена в виде зубчатой рейки, согряженной с зубчатым колесом, пружина расположена вдоль каждой из продольных прорезей с обеих сторон от общего шарнира, а каждый из шарниров выполнен в .виде первичного преобразователя угла поворота.

Составитель А.Качесова

Техред М.Ходанич. Корректор Т,Колб

Редактор И.Рыбченко

Заказ 4849/33 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР.

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101