Двухкоординатное устройство для определения углов наклона объектов

 

(и) 6О! 565

ОПИСАНИЕ

ИЗОЬРИтВНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 16.03.76 (21) 2337104/ 10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 05.04.78. Бюллетень ¹ 13 (45) Дата опубликования описания 21.03.78 51) М.Кл.-" С 01 С 9/12

Государственный комитет

Совета Министрлв СССР по делам изобретений (53) УДК 528. 546 (088.8) н открытий (72) Авторы изобретения

А. Т. Артамонов, H. П. Волков, Н. И. Даников, Т. С. Даникова, В. А. Иванов, А. Н. Михайлов, А. H. Сорокоумов и А. С. Шмачилин.

Московский институт электронного машиностроения (71) Заявитель (54) ДВУХКООРДИНАТНОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛОВ

НАКЛОНА ОБЪЕКТОВ

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к устройствам для измерения углов наклона объектов относительно горизонта.

Известны емкостные двухкоор|динатные датчики углов наклона, в которых горизонтальная поверхность электропроводящей жидкости служит базой измерения и одна пара конденсаторов позволяет измерить отклонение от горизонта в одном направлении, а другая — в другом (i, 2).

Однако эти устройства имеют невысокую точность измерения при одновременном наклоне объекта относительно горизонта:Io дзум координатам, т. K. Кроме изменения емкостя датчика от наклона объекта по одной координате происходит изменение величины емкости датчика от наклона объекта по другой координате. Кроме того, наличие паразптных емкостей между взаимноперпендикулярны vIH пластинами конденсаторов, вносит дополнительные погрешности в определение углов наклона.

Ближайшим по технической сущности описываемому устройству является двухкоординатное устройство для определения углов наклона объектов, содержащее корпус с неподвижно укрепленными в нем электродами, чувствительный элемент в виде свободно подвешенного металлического шара и индикгторный приоор (3). Пластины-электроды образуют вместе с шаром конденсаторы. Для получения высокой чувствительности необходимо иметь незначительный зазор между поверхностью шара и пластинами и большую площадь пластин каждого из конденсаторов.

Увеличение площадей конденсаторных пластин без увеличения габаритов датчика приведет к сблпженшо друг с другом перпенди10 кулярно расположенных пластин, а следовательно, к увеличению паразитных емкостей.

Целью изобретения является увеличение точности измерения углов наклона в двух взапмноперпенднкулярных направляющих Il) тем устранения эффекта взаим-.oãо влияния накалов.

Указанчая цель достигнута тем, что корпус имеет форму куба, четыре грани которого. перпендикулярные плоскости горизонта, зыполнены в виде полых диэлектрических пластин, служащих каркасами неподвижных электродов, образуемых электропроводящей жидкостью, включенных в цепи управляемых автогенераторов, а расположенные в верхних частях полостей граней корпуса контакты соединены с блоком управления заполнением полостей граней жидкостью, с источником питания и частотомером, к которому через смеситель подключены управляемые автогенераторы, при этом полости противолежащих

601565 граней корпуса соединены с цилиндрами насосов, поршни KQTopblx служат сердечниками соленоидов, подключенных через источник питания к блоку управления.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 — корпус с шаром (вид сверху).

Устройство содержит корпус 1, в котором подвешен металлический полый шар 2, грани

8 корпуса 1 выполнены пустотелыми и расположены перпендикулярно плоскости горизонта: неподвижные обкладками 4 конденсаторов, образованные электропроводящей жидкостью, включены в цепи управляемых автогенераторов 5, б; полости граней соединены трубкагми 7, 8 (7, 8 ),с цил:тндрами 9 и 9 насосов, которые попеременно закачивают электропроводящую жидкость в противолежащие грани корпуса, что осуществляется поршнями 10 и 10, служащими сердечниками 11 и 11 соленоидов.

Расположенные в верхн их частях полостей граней кор пуса контакты 12 и 18 соединены с блоком 14 управления, источником 15 питания и частотомером 16. Управляемые генераторы 5 и б связаны со смесителем 17, выход которого подключен к частотомеру 16.

Устройство работает следующим образом.

Злектропроводящая жидкость поочередно закачивается в противолежащие пустотелые грани 3 корпуса 1 и образует неподвижные обкладки 4 конденсаторов.

При горизонтальном положении объекта, когда корпус устройства установлен так, что углы наклона по обеим осям координат равны нулю (углы а = О и р = 0), подвижный шар

2 занимает среднее положение между диэлектр ическими гранями. Поэтому прн измерении угла по одной координате (соответствующей первому положению электропроводящей жидкости) емкости между шаром и одним неподвижным электродом С, и между шаром и други м непсдвпжным электродом С равны (C, = С), н при измерении угла по другой координате (соответствует второму положению электропро водящей жидкости) емкости между шаром и одним неподвижным электродом С; и между шаром и другим неподвижным электродом С> та кже разны (С = С ).

В этом случае частоты автогенераторов 5 и б, соответствующие каждому положению жидко сти, равны, что .фиксируется частотомером з течение времени измерения по одной, а затем по другой угловым координатам.

Наклон корпуса 1 устройства вызывает приближение шара 2 к двум взаимно перпенди кулярным граням корпуса, что приводит к неравенству емкостей (С, С и CI Ф C )

В результате этого частота автогенераторов

5 и б в течени- времени измерения по каждой координате не ра вна между собой и с выхода смесителя 17 на частотомер 16 в виде разностной частоты поступает сигнал, пропорц иональный углу наклона одной измеряемой координаты.

По истечении промежутка времени, определяемого блоком 14 управления, вырабаты.вает ся сигнал, управляющий источником 15 питания и частотомером 16. Поршни 10 и 10 соленоидов 11 и 11 начинают перекачивать электроцроводящую жидкость в две другие проводящие грани корпуса, а частотомер 16 устанавливается в нулевое положение. При заполнении граней электропроводящей жид10 костью замыкаются контакты 12, 18 и блок

14 управления через источник 15 питания останавл ивает поршни 10 и 10 соленоидов !1 и

11 . В этом положении электропроводящей жидкости с выхода смесителя 17 на частотомер 16 поступает сигнал, пропорциональный углу наклона по другой измеряемой координате.

Таким образом, в каждый промежуток времени измерения угла наклона по одной

20 координате в устройстве имеется только одна пара противолежащих неподвижных плоских электродов дифференциального конденсатора, а, следовательно, отсутствуют паразитные емкости между двумя взаимно перпенди куляр25 нь. ми пластинами, величины которых зависели оы от положения шара.

Кроме того, емкости в таком конденсаторе изменяются только за счет перемещения шара в направлениями, перпендикулярном неЗ0 подвижным электродам. Перемещение шара параллельно неподвижны vI электродам изменения емкостей не вызывает, т. е. взаимное влllяние каналов уменьшается.

Формула изобретения

Двухкоординатное устройство для определения углов наклона объектов, содержащее

40 корпус с неподвижно укрепленными в нем электрода ми. чувствительный элемент в виде свободно подвешенного металлического шара и индикаторный прибор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности изме45 рений путем чстранения взаимного влияния

J электрических полей электродов, в нем корпус имеет форму куба, четыре графини которого, перпендикулярные плоскости горизонта, выполнены в виде полых диэлектрических пластин, служащих каркасами неподвижных электродов, образуемых электропроводящей жидкостью, включенных в цепи упр.авляемых автогенераторов, а .расположенные в верхних частях полостей граней корпуса контакты соединены с блоком управления заполнением по55 лостеи граней жидкостью, с источником питания и частотомером, к которому через смеситель подключены управляемые автогенераторы, при этом полости противолежащих граней корпуса соединены с цилиндрами насосов, поршни которых служат сердечниками соленоидов, пОдключенных через источник питания .к блоку управления.

1Лсточники информации, принятые во вни65 а ие при экспертизе:

601565

3 0 7 г я li7 г/ g р юг г

Составитель Л. Колюбакина

Техред И. Михайлова Корректор В. Гутман

Редактор Т. Авдейчик

Подписное

Заказ 83/203 Изд. № 106 Тираж 892

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

1. Авторское свидетельство ¹ 175255, кл. G 01,С 9/12, 1963.

2. Патент Франции № 2916850, кл. G Î1 С

9/12, опубликован 1971.

3 Патент США № 3508445, кл. 73-51?, опубликован 1970.