Датчик угла наклона Советский патент 1985 года по МПК G01C9/06 

1 Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения угла наклона объекта относительно горизонта и может быть использовано в устройствах систем автоматической стабилизации движущихся объектов относительно вертикали, Известно устройство для определе кия угла наклона, содержащее маятни расположенный внутри каркаса цилинд рической катушки, высокочастотные опорный и измерительный автогенераторы, частотомер 1.1. Недостатками данного устройства являются малый диапазон измерения углов, наличие для питания устройств и считывания информации специальных генераторов переменного напряжения и частотомера, низкая помехозащищенность датчика от воздействия внешних магнитных полей. Наиболее близким к. изобретению по технической сущности и достигаемому результату является датчик угла наклона, соде51жащий подвижный маятник с закрепленными на нем источником света и фотоприемником, диафрагму, вьшолненную в иде вращающегося диска с отверстиями и расположенную между источникои света и фотоприемни ком, на оси диска жестко закреплен кулачок, связанный с контактной rpyi пой. Устройство также содержит источники питания, счетчики инпульсов коммутатор, шаговый двигатель и рё-. гистрирующее устройство Czl. Недостатками известного устройстт ва являются его сложность, обуслов-. ленная наличием большого количества различных узлов и приспособлений, таких как счетчики импульсов, коммутатор, кулачковый механизмс контактной группой, и низкая надежность за счет контактной системы коммутации счетчиков, расположения источни ка света и фотоприемника на подвижном маятнике, требующего гибких тоководводов. Кроме того устройство не позволяет осуществлять измерения углов в пределах выше . Цель изобретения - упрощение устройства и расширение диапазона угло вых измерений. Указанная цель достигается тем, что в датчике угла наклона, содержащем ИСТОЧНИК питания, регистрирующий прибор и последовательно распо47ложенные источник света, диафрагму и фотоприемник, диафрагма выполнена в виде маятника в форме полудиска, а фотоприемник выполнен в виде фотопроводящего слоя, нанесенного на поверхность диэлектрического дискообразного -основания с расположенными на нем тремя проводящими электродами, один из которых вьшолнен в виде замкнутого кольца и находится в центре, а два других, расположенные на периферии, вьтолнены в форме полуколец, изолированных одно от другого диаметрально расположенными диэлектрическими промежутками, при этом полукольцевые электроды подключены к разноименным полюсам источника питания, а кольцевой электрод через регистрирующий прибор под ключей к средц1ему выводу источника питания. . На фиг, 1 представлена схема пред-)лагаемого устройства; на фиг,2 разрез А-А на фиг,1; на фиг.З -.график зависимости выходного сигнала от угла наклона объекта. Датчик угла наклона содержит расг положенные по ходу светового луча I диафрагму 2, выполненную в виде ма- ятника в форме полудиска, фотоприейник 3, выполненный в виде участков фотопроводящего слоя 4, нанесенного на поверхность диэлектрического основания 5, На поверхности фотопроводящего слоя 4 расположены три прово-j дящих электрода - кольцевой 6 и по- , лукольцевые 7 и 8, Электроды 7 и 8 изолированы один от другого диэлектрическими промежутками 9 и 10, Устройство содержит также источник 1 питающего напряжения и регисТ рирующий прибор 12, Устройство работает следующим образом. При закреплении устройства на контролируемом объекте датчик ориентирзтот таким образом, что регистрирующий прибор 12 показьшает нулевое отклонение. Для освещения фотоприемника 3 может быть использован любой подходящий источник света постоянной штенсивности светового потока. Нулевое отклонение стрелки регистрирующего прибора 12 будет только в том случае, когда размеры освещенных участков фотопроводящего слоя 4, заключенных между соответствующими полукольцёвыми 7 и 8 и кольцевым 6 электродами равны. При наклоне объекта фотоприемник вместе с объектом меняет свое положение относительно вертикали и, диаф рагмы 2, йри этом меняются площади освещенных участков фотопроводящего слоя 4J. а следовательно, и их сопро типления, что приводит к появлению выходного сигнала в цепи регистрирукяцего элемента. Полярность выходного сигнала зависит от направления смещения диафрагмы 2 (вправо, влево), а амплитуда пропорциональна величине смещения (углу наклона). В качестве -фотопроводящего слоя используют полупроводниковый материал CdSe, нанесенный путем термического испарения в вакууме на ситалловую подложку в виде кольца, в качест ве электродов - индий или Af. Диамет диска фотоприемника 2 см, .ширина электродов 2 мм. При освещении порядка 1000 лк выходной сигнал имеет линейную выходную характеристику с нулем по середине. Погрешность определения угла составляет около 1%. В качестве -маятника используют свинцовую пластичу, ось качания которой совпадает с центром диска фотоприем47ника и закреплена, на опорном шарикоподшипнике, в качеств.е регистрирующего прибора - микроамперметр М-96. Предлагаемое устройство значительно проще в изготовлении и эксплуатации по сравнению с известными. Кроме того, в нем отпадает необходимость в контактной системе коммутации и гибких токоподводах, так как . фотоприемник закреплен относительно-объекта измерения неподвижно, что повьшает надежность устройства, расширяется диапазон угловых измереНИИ, составляющий ±90. Нулевое положение выходного сигнала находится на середине выходной характеристики, и при цереходе через, нулевое положение меняется полярность выходного сигнала, тем отпадает необходимость в использовании фоточувствительных устройств для определения . направлеМия отклонения. При этом легко осуществить демпфирование маятника, выполнив его из ферромагнитного материала,- и появляется возможность предупреждения путем установки заданного крити ческого угла наклона, большее откло-г нение которого вызывает сигнал датчика.

ДАТЧИК УГЛА НАКЛОНА, содержащий источник питания, регистрирующий прибор и последовательно расположенные источник света, диафрагму и фотоприемник, отличающийс я тем, что, с целью его упрощения и расширения диапазона угловых измерений, диафрагма вьтолнена в виде маятника в форме полудиска, а фотоприемник выполнен в виде фотопроводящего слоя, нанесенного на поверхность диэлектрического дискообразного основания с расположенными на нем тремя проводящими электродами, один из которых вьтолнен в виде замкнутого кольца и находится в центре, а два других, расположенных на периферии, вьтолнены в форме полуколец, изолированных одно от другого диаметрально расположенными диэлектрическими промежутками, при этом полу,кольцевые электроды подключены К 9 разноименным полюсам источника питания,, а кольцевой электрод через регистрирующий прибор подключен к среднему выводу источника питания. СО 00 О) 4 vj

Mtftnttlt

W ////7//yJ.

фиг. 2

90 75 60 5 30 15

Фиг.З 100

О 15 30 5 60 75 .

-100