Инклинометр

 

Область использования: измерительная техника. Сущность изобретения: инклинометр содержит 1 источник питания (1), 1 источник опорного напряжения (2), 1 генератор прямоугольных импульсов (3), 2 резистора (8 и 9) выравнивающего элемента, 2 разделительных конденсатора (10 и 11), датчик наклона 12, 1 резистор (16), 1 масштабный усилитель (17), 1 резистор обратной связи (18), 1 резистивный делитель на резисторах (19 и 20), 1 разделительный конденсатор (21), 1 демодулятор (22), 1 фильтр (23), 1 аналого-цифровой преобразователь (24) и 1 индикатор (25). Генератор прямоугольных импульсов состоит из 1 мультивибратора (4) и 1 делителя (5) с коэффициентом деления два, выполненного по схеме D-триггера с прямым и инверсным выходами 6, 7. 4-5-8- 10-12-16-17-21-22-23-24-25, 1-2-19-17- 18-1.7,5-9-11-12,5-22,2-3,2-24,19-20.2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 С 9/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

8ЕДОМСТ80 СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

И (21) 4871222/10 (22) 02,07.90 (46) 23.01.93. Бюл. t+ 3 (71) Научно-производственное объединение и Рудгеофизикаи (72) Д.Г.Дроздов и В.К,Сергеев (56) Патент ЕПВ )ч 0123460, кл. G 01 С 9/06, 31.10.84 r, (54) ИНКЛИНОМЕТР (57) Область использования; измерительная техника. Сущность изобретения: инклинометр содержит 1 источник питания (1), 1 источник опорного напряжения (2), 1 генератор прямоугольных импульсов (3), 2 резиИзобретение относится к измерительной технике.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению является инклинометр, содержащий двуполярный источник питания, источник опорного напряжения (прецизионный). генератор, модулятор, усилитель, инвертор, чувствительный элемент (ампулу с тремя электродами), усилитель масштабный, демодулятор, фильтр, аналого-цифровой преобразователь, жидкокристаллический дисплей, другие вспомогательные (сервичные) устройства, предназначенные для удобства работы оператора. Недостатком данного инклинометра является включение чувствительного элемента с гальванической связью в двух точках, что (согласно схеме преимущественного применения) создает опасность протекания постоянного тока через чувствительный элемент, что недопустимо, по цепи; корпус, Вю, контакт с чувствительного элемента, да. Ж,, 1789855 А1 стора (8 и 9) выравнивающего элемента, 2 разделительных конденсатора (10 и 11), датчик наклона 12, 1 резистор (16), 1 масштабный усилитель (17), 1 резистор обратной связи (18), 1 резистивный делитель на резисторах (19 и 20), 1 разделительный конденсатор (21), 1 демодулятор (22), 1 фильтр (23), .1 аналого-цифровой преобразователь (24) и

1 индикатор (25). Генератор прямоугольных импульсов состоит из 1 мультивибратора (4) и 1 делителя (5) с коэффициентом деления два, выполненного по схеме D-триггера с прямым и инверсным выходами 6, 7. 4 — 5 — 8—

10-12 — 16-17 — 21 — 22 — 23 — 24 — 25, 1-2-19 — 17—

18-17, 5 — 9 — 11 — 12, 5 — 22, 2-3, 2 — 24, 19 — 20. 2 ил. т-ъ.и .-. лее раздвоение цепи: 1 аЪтвь — правая часть чувствительного элемента, контакт "аи чувствительного элемента, верхняя частью Rg;

2 ветвь: - ледвэая" часть чувствительного элемента, койтдаы кт ".в",: Йтижоняя часть Rg, на движке. Rg цЕПи обыьдедоинЯютсЯ, далее R f3, и вход операцдионк онаго уисй 1иткеля U4; протека - О© ние постокяйного тока может быть обуслов- 40 лено вхиоднммй .": токами смещения 00 операционного усилителя I/4, Чувствитель- (Я ные элементы подобного типа в большинстве (Я своем заполняются электроп роводящими жидкостями (электролитами), подеержеииыми электролизу при протекании через них постоянного тбка. Данное явление недопустимо, так как приводит если не к выходу иэ строя датчика, то, по крайней мере, к ухудшению точности прибора. Так, например, при использовании датчика ДЖМ-9Б допускается протекание постоянного тока (ДСП), Вторым недостатком инклинометра является необходимость применения инвертора

1789855

Оз {26) в цепи питания ч,э., что, во-первых, требует повышения мощности в источнике питания, а также требует точной коррекции рассогласования выходных амплитуд (повторителя), усилителя 25 и инвертора 26.

Цель изобретения — повышение точности и снижение энергоемкости, Поставленная цель достигается тем, что в инклинометр. содержащий источник питания, источнИк образцового напряжения, генератор, прямоугольных импульсов, чувствйтельйый элемент — ампулу с тремя выводами усилитель масштабный, демодулятор, фильтр, АЦП и индикатор, дополнительно введены противофазный выход генератора, два резистора, один резистор соединен с прямым выходом генератора, а другой — с противофазным выходом, два разделительных конденсатора, соединенные одними выводами с резисторами, а другими — с первым-и вторым контактами датчика, третий контакт которого соединен с входным резистором инвертирующего усилителя, в цепи обратной связи котброго содержится подстроечный резистор, причем неинвертирующий вход усилителя под- ключен к средней точке резистивного делителя, вторые выводы резисторов подключень1 соответственно к источнику опорного напряжения и к корпусу (общей точке), выход масштабного усилителя через разделительный конденсатор подключен к демодулятору;

Функциональная схема инклинометра приведена на фиг.1; на фи1-.2 — напряжения на выходах генератора.

Инклинометр содержит источник питания, источник опорного напряжения 2, генератор прямоугольных импульсов 3 со скважностью 2, состоящий из мультивибра. тора 4 и делителя 5 с коэффйциентом деления 2, делит е л ь" выйолйе н "no схеме

0-тфйгтерЭ с прямым и инверсным выходами 6, 7. два резистора 8,9, два разделительных конденсатора 10, 11, соединенние однймй выводами с резисторами, а другими — с датчиком. 12 через два контакта 13, 14, образуя емкостные связи, третий контакт 15 датчика 12 осуществляет гальваническую связь, соединен с резистором 16 масштабкого усилителя 17 с подстроечным резистором 18 в цепи обратной связи, причем неинвертирующий вход усилителя подключен к средней точке резистивного делителя, состоящего из резисторов 19,20, вторые вы5

10 воды которых подключены соответственно к источнику опорного напряжения и к общей точке, выход усилителя через разделительный конденсатор 21 подключен к последовательно соединенным демодулятору 22, фильтру 23, аналого-цифровому преобразователю (АЦП) 24 и индикатору 25, один из выходов генератора (прямой) подключен к управляющему входу демодулятора . "

Работа инклинометра происходит следующим образом.

При включении питания самовозбуждающийся генератор начинает вырабатывать прямоугольные импульсы напряжения

"5 скважности 2, появляющиеся на его прямом и инверсном выходах, Через RC-цепи (8,10;

9, 11) противофазные импульсы поступают на выходы 13, 14 датчика наклона, а с вывода 15 — на вход масштабного усилителя. При

20 отсутствии наклона датчика полные сопротивления плеч датчика 14 — 15 и 13 — 15 будут равны и на выходе масштабного усилителя переменный сигнал будет отсутствовать. С появлением наклона датчика, равенство

25 полных сопротивлений плеч датчика нарушится и на выходе масштабного усилителя появится переменный сигнал рассогласования, пропорциональный углу наклона датчи-„ ка; импульсы рассогласования через

30 разделительный конденсатор поступают к демодулятору, где выделяется одна полуволна сигнала и таким образом фиксируется знак наклона, а затем через сглаживающий фильтр выпрямленный сигнал рассогласо35 вания поступает к АЦП и с АЦП на индикатор, Масштабный усилитель в цепи обратной связи имеет переменный резистор, подстройкой которого добиваются высвечивания на табло индикатора значений в

40 угловых единицах. Резистор 8 переменный, предназначен для выравнивания значений выходных сопротивлений противоположных плеч генератора. С целью предотвращения протекания кратковременных токов

45 заряда разделительных конденсаторов 10, 11 при включении прибора (а протекание этих токов может осуществляться только через чувствительный элемент — датчик наклона) до

50 напряжения 0ср= — Мол неийвертирующий

2 вход масштабного усилителя соединен со средней точкой резистивного делителя 19, 20, поддерживающего на неинвертирующем входе напряжение, равное У р.

1789855

408, 1

Формула изобретения

Инклинометр, содержащий двухполюсный источник питания, источник опорного напряжения, подключенный к генератору, один из выходов которого подключен к демодулятору, датчик наклона в виде ампулы, частично заполненной электролитом, с тремя выводами, два иэ которых подключены соответственно к прямому и инверсному выходам генератора через соответствующие разделительные конденсаторы и выравнивающий элемент с переменным резистором, а третий вывод подключен к входному резистору масштабного усилителя с резистором в цепи обратной связи, при этом выход масштабного усилителя через разделительный конденсатор подключен к последовательно соединенным демодулятору, фильтру, аналого-цифровому преобразователю и индикатору, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и снижения энергоемкости, генератор выполнен в виде мультивибратора и подключен5 ного к немуделителя частоты на два, входом питания подключенного к источнику опорного напряжения и выполненного íà D-триггере, выравнивающий элемент выполнен с дополнительным резистором, дополнитель10 ный и переменный резисторы включены между соответствующими разделительными конденсаторами и выходами генератора, резистор в цепи обратной связи масштабного усилителя выполнен регулируемым, а не15 инвертирующий входмасштабногоусилителя подключен к средней точке введенного резистивного делителя, две крайних точки которого подключены соответственно к источнику опорного напряжения и к общей шине. ) A