Маятниковый датчик наклона

 

Изобретение относится к измерительной технике и приборам управления. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей датчика за счет одновременного измерения составляющей ускорения. Датчик содержит размещенные в цилиндрической полости, заполненной демпфирующей жидкостью, две пружины 9 и 10, а также первый маятник, состоящий из частей 4-6, и второй маятник 8, которые укреплены соответственно жестко на оси 1 и на подшипниках 7. Датчик содержит два преобразователя 15, 17 и 16, 18 угла наклона в электрический сигнал, связанных соответственно с первым и вторым маятниками. Преобразователи 15-18 включены в мостовую схему через переключатель прямого и обратного соединения их общих выводов 17 и 18. Маятник 8 выполнен в виде груза, который сбалансирован в вертикальном положении относительно оси 1 и связан с первым маятником через пружины 9 и 10, выполненные противодействующими. Для увеличения поверхностного жидкостного трения радиальная поверхность маятника 8 выполнена в виде ребер, перпендикулярных оси 1 вращения маятников. 4 ил. 1 с. 2 з.п.ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. зи„мыи а

151) 4 G 01 С 9/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

22

29

4ve 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21 ) 420) 636/24-10 (22) 09. 01. 87 (46) 23. ) 2. 89. Бюл. № 47 (72) В.Ш.7Цефтель (53) 582.52-53).74 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1099286, кл. 0 01 P 15/02, 1984.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1434255, кл. G 01 С 9/12, 1985. (54) МАЯТНИКОВЬ777 ДАТЧИК НАКЛОНА (57) Изобретение относится к измерительной технике и приборам управления. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей датчика за счет одновременного измерения составляющей ускорения. Латчик содержит размещенные в цилиндрической полости, заполненной демпфирующей жидкостью, две пружины 9 и 1О, а также первый маятник, состоящий иэ частей

2

4-6 и второй маятник 8, которые укреплены соответственно жестко на оси 1 и на подшипниках 7. Датчик содержит два преобразователя 15,17 и

76,)8 угла наклона в электрический сигнал, связанные соответственно с первым и вторым маятниками. Преобразователи 15-18 включены в мостовую схему через переключатель прямого и обратного соединения их общих выводов 1 7 и.)8. Маятник 8 выполнен в виде груза, который сбалансирован в вертикальном положении относительно оси 1 и связан с первым маятником, через пружины 9 и 10, выполненные противодействующими. Для увеличения поверхностного жидкостного трения радиальная поверхность маятника 8 выполнена в в)ще ребер, перпендикулярных оси I вращения маятников. 1 з.п. ф-лы. 4 ил.

1530900

Изобретение относится к измери тельной технике и приборам управления.

Цель изобретения — расширение функ5 циональных возможностей эа счет одновременного измерения составляющей ускорения.

На фиг.1 изображен датчик, про-. дольный разрез; на фиг.2 — разрез

А-А на фиг.1; на фиг.3 — разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 — электрическая схема подключения преобразователей.

Устройство содержит ось 1, совмещенную с осью цилиндрической полости корпуса 2, жестко скрепленный с помощью хомутов 3 маятник, состоящий их двух торцовых частей 4 и 5, жестко соединенных со средней частью

6 двумя винтами. В верхней части 20 полости на оси ) установлен на двух

1 шарикоподшипниках 7 груз 8 с ребристой наружной поверхностью. Ребра направлены вдоль плоскости вращения. Ось 1 связана с грузом 8 двумя 25 противодействующими плоскими спиральными пружинами 9 и 10. Внутренние концы спиралей пружин входят и упираются в местные пазы на оси 1, расположенные диаметрально противоположно.

Концы наружных витков спиралей пружин прилегают через пластины 11 к противоположным торцам груза, перпендику- . лярным плоскости вращения, и упираются в выступы на торцах. При установке обе пружины закручиваются на угол, больший предельного угла отклонения груза.

Го стороны обоих торцов стенок полости к грузу прикреплены винтами. 40

12 Аланцы 13 и 14. В кольцевой расточке на торце корпуса 2 установлены симметрично два идентичных кольцевых потенциометра (проволочных резистивных элемента) )5 и 16. Напротив середин"1 45 контактных дорожек каждого из потенциометров установлены токосъемники 17 и 18.Верхний токосъемник 17 укреплен на изолирующей колодке 19, которая прикреплена к фланцу 13. Конец TDKD съемника 17 присоединен к наружному .концу плоской спиральной пружины 20.

Внутренний конец этой спиральной пру жины укреплен на оси 1 через изолирующую прокладку 21 и к нему присоединен провод 22, пропущенный через осевое и радиальное отверстия в оси

1. Нижний токосъемник 18 укреплен на изолирующей колодке 23, которая прикреплена к торцовой части 4 маятника. Конец токосъемника 18 присоединен к проводу 24, пропущенному через осевое и радиальное отверстия в оси 1.

Кольцевые потенциометры 15 и 16, связанные токосъемниками 17 и 18 с грузом 8 и маятником, имеют равные полные совпротивления (фиг.4)..При помощи переключателя контактов К 1.1 и К 1.2 2могут образоваться два варианта мостовой измерительной электрической схемы (для измерения наклона объекта и для измерения его ускорения). Выходной сигнал снимается с контактов С и D, На контакты А и В подается опорное напряжение.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии ускорений объекта спиральные пружины 9 и 10 удерживают груз 8 в Ht „pTHKGJIhHQM положении неподвижно относительно маятника.

Вращение корпуса 2 не вызывает отклонений системы маятник-груз от вертикали, так как зазоры между стенками полости корпуса 2, поверхностями 4-6 маятника и груза 8 больше толщины пограничного слоя жидкости.

При ускорении объекта (или его торможении),маятник и груз 8 поворачиваются встречно в направлении, противоположном ускорению, вытесняя жидкость иэ объема между ними через зазоры. При этом одна иэ пружин испытывает дополнительное напряжение, а другая — разгрузку. момент маятника в горизонтальном положении от действия земного ускорения больше соответствуещего момента груза на величину А И, обеспечивающую требуемый порог чувствительности датчика. Обратное отношение указанных моментов выбирается в пределах 0,6-0,8.

Диапазон измерений ускорений для каждого датчика зависит от суммарной жесткости его спиральных пружин 9 и °

10. Для изменения диапазона достаточно установить другую пару пружин.

Жесткость пружин рассчитывают для условий, при которых достигается равенство углов отклонения маятника и груза 8 при воздействии постоянного ускорения а. При этом с1<-- 6 = 6.

Выполнение этого равенства возможно благодаря тому, что при встречном наклоне маятника и груза земное ускорение я противодействует отклонению

5 1530900 6 маятника от вертикали и одновременно положении переключателя обеспечиспособствует отклонению от вертикали вается измерение наклона с компенгруза 8. сацией сигналов, вызванных ускорением.

Взаимосвязь параметров, с, и а Кроме того, может осуществляться выражается зависимостью практически одновременная регистрация и — ьГ с обоих параметров. Для этого коммути1- — — — -" —— рующее устройство, выполняющее функп +tpa ции переключателя, включается, например, в автоматический режим с частотой, обеспечивающей точечную регистрацию углов наклона и ускорения. Результаты измерений ускорения могут быть дополнительно использованы для корректировки показаний по углу наклона.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я где n = а/g.

Максимальный момент маятника М, определяется по формуле

ЫМ

М (2)

)—

Жесткость пружин К (угловая) рассчитывается по формуле

М (aCos — gHin )

К вЂ”

20

Когда ускорение нарастает медленно или с частотой, меньшей чем частота задемпфированной системы, эффект демп*ирования можно не учитывать. Независимо от нарастания величины ускорения сохраняется равенство oC,.= о углов поворота маятника и груза относительно вертикали.

30

Увеличение поверхности жидкостного трения за счет ребер на верхней части груза способствует уменьшению частоты его колебаний и, следовательно, разницы в частотах колебаний маятника и груза.

Схема (фиг.4) иллюстрирует использование предлагаемого устройства для измерений ускорений и углов наклона объекта. В указанном (фиг.4) положе40 нии переключателя контактов Kl обеспечивается измерение ускорений с компенсацией сигналов, вызванных вращением объекта, и суммирование сигналов, вызванных отклонением маятника и груза от вертикали, В другом

1. маятниковый датчик наклона, содержащий размещенные в цилиндрической полости, заполненной демпфирующей жидкостью, первый и второй маятники, соответственно жестко и на подшипниках закрепленные на оси, преобразователь угла поворота первого маятника идве пружины,от лича ющий ся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет одновременного измерения составляющей ускорения, он снабжен преобразователем угла поворота второго маятника и переключателем прямого и обратного сое;, динений общих выводов преобразовате. — . лей угла поворота, которые выполнены в виде идентичных, расположенных диаметрально противоположно кольцевых потенциометров, а второй маятник выполнен в виде груза, который сбаланснро— ван в вертикальном положении относительно оси и связан с первым маятни-: ком через пружины, выполненные противодействующими.

2. датчик по п.1, о т л и ч а ю— шийся. тем, что поверхность груза выполнена в виде ребер, перпендикулярных оси вращения второго маятника.

1530900 б-6

Составитель В. Харламов

Редактор А.Мотыль Техред M. Ходанич Корректор А. Обручар

Заказ 7940/40 Тираж 683 Подписное

ВНЯЛИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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