Емкостный датчик угла наклона Советский патент 1983 года по МПК G01B7/30 

(Л

с:

1C

со со

00 Изобретение относится к измерительной тех нике и может быть использовано, в частности для измерения угла наклона объекта в простра стве относительно вертикального положения. Известен датчик угла наклона электроконтактного типа, содержащий корпус с частично цилиндрической .внутренней стенкой, в которую вмонтированы на расстоянии один от другого контактные элементы. Подвижный электропроводный элемент, перекатывающийся при наклоне объекта по цилиВДрическому участку стенки обеспечивает замыкание соответствующей пары контактных элементов 1). Недостатком датчика является невозможность определения угла наклона обьекта при его поворотах относительно осей, перпендикулярных продольной оси датчика, а также невозможность обнаружения изменений угл нак лона объекта при вертикальном расположении продольной оси датчика, так как он работоспособен лишь при горизонтальном расположении продольной оси, являющейся осью вращ ния датчика. Наиболее близким техническим решением к Предлагаемому изобретению является емкост ный датчик угла наклона, содержащий металли ческий корпус с выполненной из изоляционного материала герметизированной камерой, частично залолненной электропроводящей жидкостью, например ртутью, две электропроводные обкладки, изолированные одна от другой и от корпуса и прилегающие к наружной поверхности изоляционной стенки камеры, и элек трический проводник, находящийся в постоянном электрическом контакте с электропроводящей жидкостью. Камера имеет частично сферическую поверхность, а электрический про водник образует электрический гонтакт с электропроводящей .жидкостью около дна частично сферической полости 2. Недостатком известного датчика является ограниченный диапазон измерений угла наклона обьекта, составляющий t 19,5°. Целью изобретения является расширение диа паэона измерений. Поставленная цель достигается тем, что в емкостном датчике угла наклона, содержащем металлический корпус с выполненной из изоляционного материала герметизированной камерой, частично заполненной электропроводящей жидкостью, две электропроводные обкладки, изолированные одна от другой и откорпуса и прилегающие к наружной поверхности изоляционной стенки камерьг, и электрический проводник, находящийся в постоянном электрическом контакте с электропроводящей жидкостью, камера выполнена сферической, электропроводные обкладки полусферическими, электропроводящая жидкости занимает половину объема сферической камеры и контактирует с электрияеским проводником в центре сферы. На чертеже представлен емкостной датчик угла наклона, общий вид. Датчик содержит Металлический корпус 1 с изоляционным слоем 2 на его внутренней поверхности, крышкой 3 и изоляциощгой прокладкой 4. Внутри корпуса размещены две . электропроводные обкладки 5 и 6 конденсатора, изолированные одна от. другой прокладкой 7 и плотно охватывающие своими профили1Х)ванными по полусфере торцами наружную поверхность изоляционной сменки 8 герметизированной, сферической камеры 9, заполненной наполовину электропроводящей жидкостью 10, например ртутью. Эта жидкость образует средний. Подвижный электрод конденсатора и находится в постоянном электрическом, контакте с электрическим проводником II, являющимся выводом датчика. Электрические проводники 12 и 13 являются выводами датчика, присоединенными к обкладкам 5 и 6 конденсатора. Датчик закрепляется на объекте в вертикальном положении. . Датчик работает следующим образом.. При отклонении обьекта (не показан) от вертикального положения на угол а изменяются емкости Cs-io и между его обкладками 5 и 6 и электропроводящей жидкостью 10 соответственно. При а О емкость является максимальной, а С - минимальной. При угле наклона в 90°, т. е. при горизонтальном положении датчика, емПри дальнейшем увеличекостинии угла а вплоть до 180 емкость продолжает увеличиваться, достигая максимума, а емкость уменьшается до минимума. Изменения электрических емкостей и их соотношений могут измеряться электрическим способом, например включением емкостей И в контуры автогенераторов. Частоты автогенераторов, измеренные, например, цифровыми средствами, несут информацию об изменении угла наклона объекта. Диапазон измеряемых углов, без учета знака уг.ла наклона относительно вертикальной оси У составляет i 180°. Для уменьшения чувствительности емкостного датчика к вибрациям и случайньхм помехам сферическую полость камеры 9 заполняют неэлектропроводящей жидкостью, в которую добавляют электропроводящую жидкость, не смешивающуюся с первой. Обе жидкости должны полностью заполнить сферическую полость камеры. Преимуществом предлагаемого датчика является более широкий диапазон измерения угла наклона в пространстве (180°) при отклонении объекта от вертикали в любой пяг гкости.