Датчик угла наклона Советский патент 1992 года по МПК G01C9/06 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, конкретно к устройствам измерения угла наклона объектов, и может быть использовано в системах начальной выставки, например выставки в плоскость горизонта комплекса.

Известен датчик угла наклона подвижного объекта, содержащий источник света и регистрирующее устройство, чувствительный элемент, выполненный в виде поплавка, погруженного в жидкость и укрепленного на свободных концах упругих пластин, другие концы которых жестко закреплены на корпусе датчика,боковая грань которого скошена и имеет светоотражающее покрытие (1). Недостатком данного устройства является его низкая точность.

Известен сигнализатор уровня, содержащий внешний источник излучения, отражатель, ампулу из оптически прозрачного, материала, наполненную жидкостью с пузырьком, два световода, одни концы которых соединены с призматическим .выступом, расположенным на ампуле, а другие концы сопряжены соответственно с приемником и источником излучения (2). Основным недостатком дануого устройства является отсутствие, возможностей измерить величину угла наклона объекта.

Известен также датчик угла наклона, содержащий герметичную ампулу, заполненную рабочей жидкостью с непрозрачным слоем, светопроводящий чувствительный элемент, расположенный в ампуле, источник света, испускающий световой поток, который проходя через чувствительный элемент, воздействует на фотоприемник, представляющий собой фотоэлектрический преобразователь (3). Недостатком данного устройства является его низкая точность.

Целью изобретения является повышение точности.

Достигается это тем, что предлагаемое изобретение осуществляет автоматическое

высокоточное определение углов наклона от горизонтальной плоскости посредством использования объектива, установленного на чувствительном элементе, а рабочая жидкость выполнена с дополнительным прозрачным слоем, плотность которого больше плотности непрозрачного слоя.

На фиг. 1 приведена схема датчика, поясняющая принцип действия; на фиг. 2 графически изображена работа позиционно-чувствительного фотоприемника.

Датчик угла наклона содержит герметичный корпус с основанием 1, установленное на нем стекло 2 с нанесенной отсчетной сеткой, основание корпуса имеет эластичное днище 3, на котором установлен позиционно-чувст.вительный фотоприемник 4. Герметичный корпус заполнен несмешивающимися жидкостями разной плотности, одна из которых прозрачная большей плотности 5, другая непрозрачная меньшей плотности 6. В непрозрачной жидкости перемещается чувствительный элемент 7, на котором закреплен обьектив 8, причем нижняя часть объектива находится в прозрачной жидкости. На кронштейне 10, соединенном с корпусом, размещен осветитель 9.

Вид сверху на отсчетное устройство представлен на фиг. 2, где точка О - положение объектива при сходном положении объектива. Точка Oi - положение объектива при наклоне объектива на некоторый угол, подлежащий определению. Принцип действия данного датчика заключается в следующем. Допустим, что в исходном положен|1и чувствительный элемент с объективом находится в центре датчика и луч света падает в точку О позиционно-чувствительного фотоприемника с координатами хо(Уо. При отклонении объекта, на котором установлен датчик, чувствительный элемент перемещается на величину, пропорциональную углу отклонения объекта, и луч фокусируется объективом в точке Oi позиционно-чувствительного фотоприемника с координатами XI, yi.

Таким образом, зная изменения координат положения чувствительного элемента, определяют угол наклона объекта как визуально, так и автоматически. Визуально

угол наклона объекта определяется оператором через стекло с помощью нанесенной отсчетной сетки.

В автоматическом режиме датчик работает следующим образом. Луч от осветителя

9 попадает на стекло 2, но, так как жидкость 6 непрозрачная позиционно-чувствительный фотоприемник 4 засвечивается только в точке, соответствующей положению объектива 8, закрепленного на чувствительном

элементе 7.

Таким образом, позиционно-чувствительный фотоприемник определяет величины Ах, Ду относительно исходного положения (точка О) и выдаетих, например, в систему управления объекта. В системе управления на основе данных Дх, Ау определяются угол конечного поворота объекта а и угол положения мгновенной оси поворота Алгоритм их вычисления имеет вид:

. ДС

а К

/ arctg|

-НАу Ах XI -хо, Ду

где

У1 - Уо,

К - коэффициент пропорциональности, определяемый при калибровке датчика угла наклона.

Формула изобретения

5 Датчик угла наклона, содержащий герметичную ампулу, заполненную рабочей жидкостью с непрозрачным слоем, светопроводящий чувствительный элемент, расположенный в ампуле, и оптически сопряженные него источник света и позиционно-чувствительные фото11риемник, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, рабочая жидкость выполнена с дополнительным прозрачным

слоем, плотность которого больше плотности непрозрачного слоя, а светопроводящий чувствительный элемент выполнен в виде объектива.

Риг.1

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике, конкретно к устройствам измерения углов наклона объектов, и может быть использовано в системах начальной выставки. С целью повышения точности измерения углов отклонения объектов датчиков угла наклона рабочая жидкость выполнена в виде совокупности прозрачной и непроарачной разноплотност- ных жидкостей, для чего вводится дополнительно прозрачная жидкость, плотность которой большей плотности непрозрачной жидкости, а светочувствительный элемент выполняется в,виде объектива. 2 ил.

Фие,2