Маятниковый датчик угла наклона

 

Маятниковый датчик угла наклона. Область использования: измерительная техника , при измерении углов наклона подвижных объектов. Сущность изобретет ния: на оси подвеса 1 установлены зубчатые колеса 2 и 3 с жестко скрепленными с ними роторами 9 и 10 соответственно, которые соединены последовательно и согласно. На боковом стержне 6 выполнены зубчатые рейки 4 и 8. введенные в сопряжение с зубчатыми колесами 2 и 3 соответственно. На боковом стержне 7 выполнена зубчатая рейка 5, введенная в сопряжение с зубчатым колесом 2. Нижние концы боковых стержней 6 и 7 шарнирно соединены поперечным стержнем 12. Данное выполнение датчика позволяет исключить формирование сигнала , вызванного наличием ускорения. 2 ил.

СО!ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 С 9/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4776243/10 (22) 02,01.90 (46) 23,11.92. Бюл. hh 43 (72) А.В,Шкуратов (56) Авторское свидетельство СССР

М 727992, кл. G 01 С 9/12, 1976.

Авторское свидетельство СССР

М 1500823, кл. G 01 С 9/12, 1987. (54) МАЯТНИКОВЫЙ ДАТЧИК УГЛА НАКЛОНА (57) Маятниковый датчик угла наклона. Область использования: измерительная техника, при измерении углов наклона подвижных обьектов, Сущность изобрете.„„. Ж„„1776992 А1 ния: на оси подвеса 1 установлены зубчатые колеса 2 и 3 с жестко скрепленными с ними роторами 9 и 10 соответственно, которые соединены последовательно и согласно. На боковом стержне 6 выполнены зубчатые рейки 4 и 8, введенные в сопряжение с зубчатыми колесами 2 и 3 соответственно. На боковом стержне 7 выполнена зубчатая рейка 5, введенная в сопряжение с зубчатым колесом 2. Нижние концы боковых стержней б и 7 шарнирно соединены поперечным стержнем 12. Данное выполнение датчика позволяет исключить формирование сигнала, вызванного наличием ускорения. 2 ил.

1776992

Изобретение может быть использовано для определения углов наклона, в частности, на подвижных объектах, Известны устройства для определения углов наклона подвижных объектов. использующие в своем составе маятник (см. авторское свидетельство М 1203360 по кл, 6 01 С

9/16, 1984, патент СССР М 319146 по кл. 6

01 С 9/12, 1967, авторское свидетельство %

727992, 1976). Наличие маятника делает зависимыми показания датчиков от проекций линейных ускорений, действующих на подвижной объект. Применение демпферов, компенсаторов действия инерционных сил усложняет конструкцию и не устраняет полностью влияние линейных ускорений.

Из известных устройств измерения углов наклона наиболее близким по технической сущности является маятниковый датчик угла наклона подвижного объекта (авторское свидетельство М1500823 по кл. G

01 С 9/12, 1987), Это устройство имеет в качестве преобразователя угла наклона в электрический сигнал индукционные датчики угла, один из которых установлен на оси подвеса, а два дополнительных — на осях шарнирного соединения поперечного стержня с боковыми. При этом сигналы с дополнительных датчиков используются для компенсации ложного сигнала, возникающего в датчике при действии горизонтального ускорения, Зубчатое соединение реек боковых стержней через зубчатое колесо на оси подвесэ обеспечивает равное изменение их длин при действии горизонтального ускорения. Однако изменение углов между поперечным и боковыми стержнями происходит при этом на разную величину, следовательно, выходной сигнал будет сниматься с различных участков статической характеристики индукционных датчиков. Поэтому суммарный сигнал со всех датчиков при отсутствии угла наклона не будет равен нулю, Так, например, нелинейность статической характеристики такого типа датчиков достигает нескольких процентов, а ошибки в точности измерения — до 107, (см. "Руководство по проектированию систем автоматического управления" под ред.

В.А,Бессекерского. — M. Высшая школа, 1983, с. 138). С увеличением горизонтальной составляющей линейного ускорения ошибки в компенсации ложного сигнала с основного датчика с помощью дополнительных будут возрастать, Все это может потребовать усложнения конструкции датчиков, повышения требований к качеству их изготовления с целью обеспечения точностных характеристик в заданных пределах, но

55 не позволяет принципиально устранить данный недостаток известного устройства.

Целью изобретения является упрощение конструкции датчика, обеспечивающее повышение его точности за счет уменьшения влияния ошибок при наличии горизонтальной составляющей линейного ускорения.

Поставленная цель достигается тем, что один из боковых стержней выполнен с дополнительной зубчатой рейкой, установленной с воэможностью взаимодействия с введенным вторым зубчатым колесом, расположенным соосно с первым зубчатым колесом, при этом ротор второго индукционного преобразователя жестко скреплен со вторым зубчатым колесом, а обмотки обоих роторов соединены последовательно и согласно.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема маятникового датчика; на фиг. 2— вид сверху и разрез по оси подвеса.

На оси подвеса 1 установлены зубчатые колеса 2 и 3, которые могут поворачиваться относительно нее. Зубчатое колесо 2 сопряжено с зубчатыми рейками 4 и 5 прорезей верхних концов боковых стержней 6 и 7 соответственно. Зубчатое колесо 3 сопряжено с дополнительной зубчатой рейкой 8 прорези стержня 6. С зубчатыми колесами 2 и 3 жестко скреплены роторы 9 и 10 соответственно. Статор 11 индукционных преобразователей угла наклона жестко установлен на оси подвеса 1. Нижние концы боковых стержней 6 и 7 шарнирно соединены между собой с помощью поперечного стержня 12.

При наклоне объекта и повороте при этом вместе с осью подвеса 1 статора 11 индукционных преобразователей угла наклона относительно роторов 9 и 10 с обмоток последних снимется сигнал, пропорциональный углу поворота.

Вертикальная составляющая линейного ускорения не приводит к повороту роторов

9 и 10 относительно стэтора 11, так как перемещениям стержней 6 и 7 в одну сторону препятствует входящее в зацепление с ними зубчатое колесо 2.

При наличии горизонтальной составляющей линейного ускорения боковые стержни 6 и 7 могут перемещаться благодаря зубчатому колесу в разные стороны на одинаковое расстояние. Так как роторы 9 и 10 через зубчатые колеса 2 и 3 сопряжены с зубчатыми рейками 4 и 8, находящимися на разных сторонах прорези одного бокового стержня 6, линейное перемещение этого стержня приведет к повороту роторов 9 и 10 относительно статора 11 на равные углы, но в противоположные стороны. При последовательном и согласном соединении обмоток

1776992

Составитель А. Шкуратов

Техред М.Моргентал Корректор М. Демчик

Редактор Г. Бельская

Заказ 4115 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина. 101 роторов это не приведет к появлению выходного сигнала, Упрощение конструкции и повышение точности при наличии горизонтальной составляющей линейного ускорения обус- 5 ловле но искл юче н ием индукционных преобразователей углов в местах сочленения поперечного стержня с боковыми и исключением измерения углов между стержнями всеми датчиками, что вносило 10 погрешность в компенсацию ложного сигнала; устранением зависимости между выходным сигналом и величиной угла между боковыми стержнями; равным поворотом роторов индукционных преобразователей 15 углов и в различные стороны относительно статора при действии горизонтального ускорения, что обеспечивает получение равных по величине сигналов с одного участка статической характеристики и полную их 20 взаимную компенсацию.

Таким образом, предлагаемая конструкция маятникового датчика угла наклона не чувствительна к линейным ускорениям, 25 что особенно важно при его установке на подвижном объекте, и позволяет повысить точность измерения углов наклона объекта, Формула изобретения

Маятниковый датчик угла наклона, содержащий поперечный стержень, первый и второй боковые стержни, одна сторона каждого из которых выполнена с зубчатой рейкой, установленной с возможностью взаимодействия с первым зубчатым колесом, расположенным на оси подвеса, первый индукционный преобразователь наклона, статор которого жестко закреплен на оси подвеса, а ротор жестко скреплен с первым зубчатым колесом, и второй индукционный преобразователь наклона с ротором,отличающийся тем,что,с целью упрощения конструкции, первый боковой стержень выполнен с дополнительной зубчатой рейкой. установленной с возможностью взаимодействия с введенным вторым зубчатым колесом, расположенным соосно с первым зубчатым колесом, при этом ротор второго индукционного преобразователя наклона жестко скреплен с вторым зубчатым колесом, а обмотки обоих роторов соединены последовательно и согласно.