Устройство для измерения угла отклонениядвижения самоходной машины относительнобазовой линии

 

»! 422955

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявле <о 24.01.72 (21) 1740419/27-11 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 05.04.74. Бюллетень ¹ 13

Дата опубликования описания 04.09.74 (51) М. Кл. G 01с 21/06

А Olb 69/04

Гасударственный комитет.

Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий (53) УДК 631.372:620.199 (088.8) (72) Автор изобретения

С. А. Литинский (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА ОТКЛОНЕНИЯ

ДВИЖЕНИЯ САМОХОДНОЙ МАШИНЪ| ОТНОСИТЕЛЪНО

БАЗОВОЙ ЛИНИИ

Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам для измерения угла отклонения движения самоходной машины, например трактора, относительно базовой линии, то есть угла между продольной осью симметрии машины и заданным ей извне произвольным направлением движения (прямой и непрямой базовой линий).

Известны устройства для измерения угл а отклонения движения самоходной машины относительно базовой линии, содержащие резонансно-индукционные датчики с ферромагнитными сердечниками, взаимодействующие с магнитным полем опорного провода, питаемого генератором постоянного тока, следящую систему с входным усилителем и амплитудно-фазовым детектором, соединенным через корректирующий элемент с выходным усилителем.

Однако известные устройства недостаточно точны ввиду зависимости показания от нестабильности и нелинейности характеристик датчиков и усилителей, нестабильности коэффициентов усиления усилителей и амплитуды переменного тока в опорной линии, а также углов крена и дифферента трактора.

Для повышения точности измерения индукционные датчики расположены в плоскости, параллельной поверхности движения машины, и установлены на общей планке, соединенной с индикаторным прибором и приводимой от исполнительного элемента следящей системы, которая снабжена вычитающим элементом, включенным между индукционными датчиками и входным усилителем системы.

С целью сохранения точности измерений при переезде машины через участок с переменным уклоном планка с индукционными датчиками установлена на высоте, равной вы10 соте размещения опорного провода, причем ферромагнитные сердечники датчиков сориентированы перпендикулярно к поверхности движения машины.

15 На фиг. 1 и 2 изображена кинематическая и электрическая схемы предлагаемого устройства.

Базовой линией служит лежащий на почве или под нею провод 1 в изоляции, подключен20 ный одним концом к выходному зажиму генератора 2 переменного тока (частота тока равна f ), а другим — к заземлению, с которым соединен также второй зажим генератора 2.

Провод 1 можно укладывать вдоль базовой

25 линии произвольной формы.

Остальные элементы устройства помещаются на испытуемом тракторе. Для восприятия магнитного поля тока, протекающего по проводу 1, служат два одинаковых резонанс30 но-индукционных датчика 3 и 4, которые на422955

3 ходятся на общей планке 5, установ»cHHoll на

0СН 6 «ci »2 СЛС»ящсго Элсктроири«О „2 7.

Датчики 3 и 4 «ы !О»нс!!!!. Ияпрн ср, в впдс катушек с Нср«»-и;ымп оочотками 8 и 9 и вторичнымп (выходнь1 I) об !Откямн 10 и 11, спябжс1гнымп общпчп фсрромягнип!ь!.,iи ссрлсcHIHila:!IH (H30IlpaHicHo 1!упктиром) . ,! 1,:!Я HacTpoI обмоток 8 и 9 il pc >oii aiic ii a частогу / служат конденсаторы 12 и 13.

Ферромагнитные ссрдс и!Икп расположены

В ОДЕ!О!! !1,»ОСКОС. ПI, КОТOP IH !1 аjpcl.!, 1СЛЬНЯ Поверхности движения, ос!! этих ссрдсчи перпендикулярны оси планки 5, à рассТоНННО между осями равно В.

Обмо!.ки 10 и 11 «ключсны Hà вход вы IHтяlОщсГО элс iicisта, Вь!полне«ного, liai»pHмер, в виде трансформатора с кольцевым феррито«ыч сердечником 14, первичной входноп обмоткой 15 и втори шоп выходной обмоткой 16, нагруженной на входной усилитель 17, к выходу которого подключен сигнальньш вход амплитудно-фазового детектора 18.

Опорньш «ход детектора 8 подключен через усилитель-ограничитель 19 к дополнительной выходной обмотке 20, например, датчика 3, а выход детектора 18 через корректирующий элeii;CHT 21. которьш вводит в сигнал его первую и вторую производныс, связан со входом «ы. .одного усилителя 22, нагруженного на управляющую оо !о!, 23 исполнительного элемента, выполненного. напри 1ср, в виде электропро«ода 7.

В качестве ипдпкатор ого прибора для «изуальпого със.!а .оказ",íèé слуH(HT !Икаля 24 со стрелкой 25, закрсплс1«ной на пляпкс 5. а для прсобразо«апия сип1ала устройства в электрическое 11апря1кспис для рсГистрапии, например, осциллографом служит индикаторны:! !рибор 26, IBH;o,»llcHH ..1, Ha!!pl!",Icð, в «иде потенциометрг.

Устройство работает следующим образом.

Ргссмотрич случай, когда B начальный момент времени планка параллельна продольНОй ОСИ СИММЕТРИИ TPalcTOPB. а !!ОСЛЕДНЯЯ HO вернута io отношению к осп !!ро«ода 1 на уГОл 1):л, который я«лясгся измеряемым l Ãëoì отклонения движения трактора.

Слсдсгвием того, ITo II!.! ô0 я«ляется неравенст«о расстояний между датчиками 3 и 4 и осью провода 1, B свою очередь, обуславливает неравенство напряжений ня обмотках 8 и 9, наведенных в пих магнитным полем тока провода 1. Соот«етствеппо отличаются напряжения на обмотках 10 и 11, и поэтому на обмотке 16 возникает напряжение рассогlacoB2ния с1„= — Uii — Uip, фаза которого изменяется н2 180 в зависнмост I oT Tofo UII ) Uip u IH 7!! (7!».

Входной усилитель 17 усиливает сигнал рассогласования UÄ « Й ряз и передает его фазовому детектору 18, опорное напряжение которому доставляет другой усилитель 19 (фаза и величина опорного напряжения постоянны), подкл;оченный к обмотке 20.

Детектор 18 преобразует переменное напряжение U в постоянное напряжение с меняющейся полярностью, которое проходит через корректирующий элемент 21 на вход усилителя 22. Элемент служит для введения в сигнал рассогласования его первой и второй производных, чем обеспечивается улучшение качества переходных процессов в следящей системе. Главная отрицательная обратная связь в этой системе реализуется благодаря тому, что планка 5 с датчиками вращается посредством воздействия сигнала рассогласования следящим исполнительным элементом 7 таким образом, чтобы планка оказалась параллельной оси провода 1 и, следовательно, расстояния между датчиками и осью провода 1 были одинаковыми.

Это достигается тем, что выход элемента 21 соединен через усилитель 22 с обмоткой 23 исполнительного элемента 7, и обмотка находится под напряжением, достаточным для вращения оси двигателя до тех пор, пока сигнал рассогласования U не станет пренебрежимо малым.

Угол поворота планки 5 относительно неподвижного основания характеризует измеряемый угол 111ч, который отсчитывается по шкале 24, закрепленной на основании, а преобразование величины ф, в электрический сигнал для регистрации — с помощью индикаторного прибора 26.

Чувствительность предлагаемого устройства тем выше, чем больше база В датчиков.

На показания устройства не влияют случайные изменения амплитуды и частоты тока в опорной линии, коэффициентов передачи (усилия) всех звеньев и усилителей напряжения питания, расстояния от трактора до опорной линии и глубины заложения (высоты) провода линии. Не влияет на точность устройства также нелинейность характеристик датчиков.

Положительный эффект объясняется тем, что устройство действует по принципу следящей системы, поэтому воспринимаемое индикатором положение равновесия датчиков практически не зависит от вышеперечисленных параметров.

Однако дифферент (продольный наклон) трактора вызывает продольный наклон планки 5, что вносит погрешность в показания, так как при этом расстояния датчиков до провода становится неодинаковыми.

Указанная дифферентная погрешность полностью отсутствует при движении трактора по местности с установившимся уклоном, когда ширина и длина зоны уклона местности достаточно велика, то есть уклон воздействует

«одинаковой мере на трактор и опорный провод. В этом случае не нарушается равенство расстояний между датчиками и проводом, поскольку последний имеет уклон по отношению к линии горизонта, равный углу дифферента трактора.

Для существенного уменьшения дифферент422955 ной погрешности в остальных случаях предусмотрен следующий вариант выполнения устройства с другим расположением датчиков 3 и 4 относительно провода 1 (фиг. 2).

Провод 1 устанавливается на опорах 26 так, чтобы его высота относительно поверхности движения равнялась высоте планки 5, на которой монтируются датчики 3 и 4, располагаясь в одной плоскости, перпендикулярной поверхности движения. При этом оси ферромагнитных сердечников датчиков перпендикулярны оси 6 планки, причем количество витков частей обмотки 9 и 10 над планкой 5 равно количеству витков, находящихся под планкой 5.

Уменьшение дифферентной погрешности в данном случае объясняется тем, что при наклоне планки относительно оси провода одна часть витков датчиков приближается, а другая, равная ей, часть витков датчиков удаляется от провода, в результате чего напряжения датчиков практически не изменяются.

Предмет изобретения

1. Устройство для измерения угла отклонения движения самоходной машины относительно базовой линии, содержащее резонансно-индукционные датчики с ферромагнитными сердечниками, взаимодействующие с магнитным полем опорного провода, питаемого генератором постоянного тока, следящую систе5 му с входным усилителем и амплитудно-фазовым детектором, соединенным через корректирующий элемент с выходным усилителем, нагруженным на исполнительный элемент, и индикаторный прибор, отличающееся тем, 10 что, с целью повышения точности измерения, индукционные датчики расположены в плоскости, параллельной поверхности движения машины, и установлены на общей планке, соединенной с индикаторным прибором и приво15 димой от исполнительного элемента следящей системы, которая снабжена вычитающим элементом, включенным между индукционными датчиками и входным усилителем системы.

2. Устройство по п. 1, отличающееся

20 тем, что, с целью сохранения точности измерений при переезде машины через участок пути с переменным уклоном, планка с индукционными датчиками установлена на высоте, равной высоте размещения опорного провода, 25 причем ферромагнитные сердечники датчиков сориентированы перпендикулярно к поверхности движения машины.