Датчик угла наклона Советский патент 1993 года по МПК G01C9/20 

.13

$ ивы

Фая t

(Л

1

|

Јь

OS

че

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в системах управления положением машин и механизмов,

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На фиг.1 показан датчик, общий вид; на фиг.2 - вариант выполнения проводящего слоя датчика; на фиг.З - схема определения радиуса центрального отверстия в секторах проводящего слоя предлагаемого устройства,

Датчик угла отклонения от вертикали содержит корпус 1, внутренняя полость которого имеет цилиндрическую форму ; на- несенными на ее поверхность проводящими секторами 2. 3 и 4, покрытыми тонким слоем 5 диэлектрика. Сектора 2,

3и 4 выполнены с центральным отверстием 6, Внутренняя полость датчика заполнена двумя несмешивающимися жидкостями 7 и 8, из которых одна 7 - проводящая, например, ртуть, а другая 8 - диэлектрическая. Проводящий сектор 4 расположен в нижней части корпуса симметрично относительно секторов 2 и 3. Воздушная полость 9 предохраняет корпус датчика от разрушения при температурном расширении жидкостей 7 и 8. Граница раздела двух жидкостей 10 проходит через центр цилиндрической полости. Выводы 11 являются токосъемниками проводящих секторов 2, 3 и 4, вывод 12 соединен с проводящей жидкостью 7, являющейся подвижным электродом дифференциального конденсатора. Выводы 11 и 12 подаются на вход измерительной схемы в виде преобразователя 13 изменения емкости дифференциального конденсатора в электрический сигнал. Назначение диэлектрической жидкости - демпфирование изменения границы раздела двух жидкостей в условиях вибраций.

В устройстве проводящие сектора 2, 3 и

4выполнены с центральным отверстием 6. Радиус отверстия выбирается таким образом, чтобы отверстие охватывало треугольник, вносящий погрешность при работе датчика. В этом случае выходной сигнал преобразователя 13, равный UBUX Ci - Сз/Cn, где Сп - постоянная емкость, образованная сектором 4 и проводящей жидкостью 7, будет линейным, т.к. разность Ci-Ca становится прямо пропорциональна углу отклонения датчика а.

Учитывая то, что радиальные границы проводящих секторов находятся на некотором расстоянии I друг от друга (фит.З) радиус центрального отверстия должен быть не менее расстояния АО от точки пересечения границы раздела жидкостей, при ее максимальном смещении, с радиальной границей проводящего сектора до центра цилиндрической полости датчика. Причем из двух величин выбирается большее.

Датчик с секторами проводящего слоя с центральным отверстием обеспечивает линейную характеристику выходного сигнала

преобразователя при неточной установке границы раздела двух жидкостей относительно центра полости датчика, а также при ее температурных колебаниях, если радиус отверстия проводящих секторов выбирается из соотношения;

RSVH2+(H.)2,

где R - радиус центрального отверстия проводящих секторов;

Н - максимальное значение отклонения границы раздела двух жидкостей от центра полости корпуса;

I - расстояние между радиальными границами проводящих секторов;

а-максимальный рабочий угол наклона датчика.

Датчик работает следующим образом.

При наклоне корпуса в ту или другую сторону от горизонтали граница раздела жидкостей не изменяет своего положения относительно горизонта и при этом пропорционально углу отклонения от вертикали ем- кость одного из дифференциально включенных конденсаторов растет (например, между обкладкой 2 и проводящей жидкостью 7), а другого падает (обкладка 3 и проводящая жидкость). Т.е. реализуется однозначная линейная связь между углом отклонения от вертикали и изменением величин дифференциально включенных конденсаторов. Данное изменение регистрируется в измерительной схеме 13.

(56) Авторское свидетельство СССР N 515031, кл. G 01 С 9/20, 1974.

Авторское свидетельство СССР № 1525460, кл. G 01 С 9/20, 1987.

Формула изобретения

ДАТЧИК УГЛА НАКЛОНА, содержащий корпус, полость которого заполнена несмешиваемыми токопроводящей и диэлектрической жидкостями, два проводящие сектора с диэлектрическим покрытием и измерительную схему, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет уменьшения влияния погрешности отклонения границы раздела двух жидкостей от центра полости корпуса, ом снабжен третьим проводящим сектором, симметрично расположенным с зазорами

относительно первого и второго секторов в заполненной токопроводящей жидкостью части полости корпуса, причем края проводящих секторов в центральной части поло- 5 сти корпуса образуют окружность, радиус R которой удовлетворяет условию

R VHZ + (Htga + 1/2cosa)2 , где Н - технологический допуск отклонения 10 границы раздела двух жидкостей от центра i полости корпуса;

I - расстояние между краями проводя- , щих секторов;

a - максимально допустимый угол наклона датчика.

Изобретение относятся к приборостроению и может быть использовано в системах управления машин С целью повышения точности измерений датчик содержит корпус 1, заполненный токопрово-® дящей 7 и диэлектрической 8 жидкостями, проводящие сектора 2,3.4, изолированные от жидкости слоем диэлектрика и выполненные с центральным отверстием 6. радиус которого удовлетворяет приведенной зависимости. Зил.

Фиг.З