Электронный следящий уровень Советский патент 1976 года по МПК G01C9/18 

На фиг. 1 изображена структурная схема электронного следящего уровня; на фиг. 2 - его электрическая принципиальная схема.

Электронный следящий уровень включает в себя нузырьковую ампулу 1 (фиг. 1) пластины 2 и 3, образующие с пластиной 4 дифференциальный конденсатор, диэлектриком которого является жидкость и пары, заполняющие ампулу, электронную схему 5, преобразующую изменение емкости дифференциальН01ГО конденсатора в напряжение, усилитель мощности 6, преобразователи 7 и 8 постоянных напряжений в -переменные высокие напряжения. Высокие напряжения этих преобразователей взаимно дополняют друг друга, т. е. у1меньшепие одного приводит IK такому же увеличению другого. Электронный следящий уровень включает также развязываю щие дроссели 9 и 10 (фильтры низкихЧастот).

Дифференциальный а-сонденсатор, преобразующий перемещение пузырька в изменение емкости, связан с электронной схемой 5, преобразующей изменение емкости в напряжение. Это напряжение подается на усилитель мощности 6, который соединен с преобразователями постоянного напряжения в переменное высокое напряжение. Высокие напряжения через развязывающие дроссели 9 и 10 подаются на пластины 2 и 3 дифференциального конденсатора.

Для исключения (шунтирования дифференциального конденсатора преобразователями 7 и 8 частота, на которой работает электронная схема 5, должна значительно превышать частоту, на которой работают преобразователи 7, 8. При выполиенин этого условия развязывающие дроссели 9 и 10 обладают больщим сопротивлением для частоты, на которой работает электронная схама.

Приложенные высокие напряжения создают между пластийами 2-4 и 3-4 дифференциального конденсатора электрическое поле. Согласно известному свойству поведения диэлектриков в электрическом поле, пузырек вследствие его малой диэлектрической проницаемости по сравнению с жидкостью выталкивается в область слабого поля, что позволяет изменением высоких напряжений управлять положением пузырька.

Усилитель мощности и преобразователи высокого напряжения могут быть выполнены, например, по принципиальной электрической схеме, приведенной на фиг. 2. В этом случае усилитель МОЩНОСТИ состоит из транзисторов 11 -14 и собран по схеме с дополнительной симметрией. Выход усилителя соединен с преобразователями постоянного напряжения в переменное высокое. Преобразователи представляют собой ключи, состоящие из транзисторов 15 и ,16, нагрузкой которых являются первичные обмотки повышающих трансформаторов 17 и 18 соответственно. Транзисторные ключи управляются симметричным мультивибратором 19 через емкость.

Когда напряжение на выходе усилителя мощности равно нулю относительно корпуса, к ключам приложепы одинаковые напряжения. Периодическая ком мутация этих напряжений приводит к появлению на вторичных обмотках трансформаторов одинаковых нанряжепий с частотой коммутации ключей. При изменении выходного напряжения усилителя мощности на одном ключе напряжение возрастает, а на другом убывает, и следовательно пропорционально изменяются и высокие напряжения.

В исходном состоянии угол наклона пузырьковой ампулы (фиг. 1) равен нулю, значит напряжение на выходе усилителя мощности 6 также равно нулю, и на входы преобразователей 7 и 8 поступают равные напряжения с выхода преобразователей 7, 8. Полученные равные высокие напряжения приложены к пластина-м 2 и 3. Напряженности нолей под пластиначми конденсатора оказываются равпькми, и силы, действующие на пузырек с обеих сторон, одинаковы, вследствие чего пузырек находится в равновесии.

При наклоне ампулы 1 на некоторый угол по отнощению к линии горизонта на пузырек начинает действовать сила, пропорциональная углу наклона. Пузырек смещается. Это смещение преобразуется в напряжение и на выходе усилителя мощности 6 происходит перераспределение напряжений между преобразователями 7 и 8, происходящее до тех пор, пока пузырек не займет первоначальное положение, которое характеризуется равенством всех сил, действующих на пузырек. Таким образом, сила, действующая на пузырек и вызванная наклоном а1М1пулы, уравновешивается силой, вызванной различной напряженностью электрического поля под пластинами дифференциального конденсатора. В результате разность нацряженностей под пластинами дифференциального копдепсатора, а следовательно и приложенные к ним высокие напряжения однозначно характеризуют угол наклона. Так как высокие напряжения линейно связаны с напряжением, получаемым с усилителя мощности, то это напряжение также характеризует угол наклона и именно оно является выходным напряжением электронного следящето уровня.

При такой работе устройства пузырек ампулы выполняет функцию нуль-органа, что и позволяет достигнуть поставленной цели.

Ф о р м - л а изобретения

Электронный следящий уровень, содержащий корпус, цилиндрическую ампулу, заполненную жидкостью с воздушным пузырьком, управляющие и регулирующий электроды, между которыми введена обратная связь, и электронную схему преобразования изменения емкости в изменение напряжения, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения точности, .между электронной схемой и управляющими электродами введены последовательно

включенные преобразователи постоянного напряжения в переменное высокое и электрические фильтры низких частот.