Электронный уровень Советский патент 1978 года по МПК G01C9/06 

Изобретение относится к измеритель ной технике, в частности к приборам для измерения углов наклона объектов и для автоматического контроля прямолинейности и плоскостности. По основному авт. св. № 442373 известен электронный уровень, содержащий пузырьковую ампулу с жидкостью, являющейся диэлектриком дифференциал ного конденсатора 1, Ампула закрепл на на торсионной пружине, концы посл ней жестко связаны с корпусом, который является несущим основанием элект ронного уровня. На концах ампулы укреплены катушки электродинамических систем, установленных в корпусе. Дифференциальный конденсатор электрически связан с катушками чере электронное устройство, преобразующее изменение емкости дифференциального конденсатора в пропорциональное напряжение, и усилитель мощности. При наклоне корпуса относительно . линии горизонта на некоторый угол наклоняется и ампула, вызывая перемещение пузырька, что в свою очередь изменяет диэлектрическую постоянную конденсатора, а значит и его емкость Электронное устройство преобразует изменение емкости в напряжение и-щ,| j / которое усиливается усилителем мощности до значения ° чивающего в катушках электродинамической системы ток, создающий момент силы, возвращающий ампулу в горизонтальное положение. Таким образом электронный уровень является следящей системой с силовым у15авновешиванием. Вследствие этого период затухания колебаний пузырька ампулы значительно сокращается. Однако коэффициент передачи разомкнутой системы, определяющий период затухания, не постоянен вследствие нелинейности элементов, входящих в уровень. Например, усилитель мощности имеет определенный динамический диапазон, и при больших значениях входных сигналов напряжение- на его выходе не изменяется. Следовательно, в определенные моменты прекращается компенсация углов наклона, цепь обратной связи размыкается, и электронный уровень за пределами зоны слежения превращается в обычный уровень (не следящий). Линейное перемещение пузырька в зоне слежения невелико и составляет малую долю длины ампулы. При воздействии ускорений пузырек выходит из зоны слежения и обратная связь в этом случае размыкается. Поэтому при частом воздействии ускорений (например, перестановках и перемещениях уровня)быстродействие электронного уровня оказывается Малым и стремится к быстродействию самой ампулы. Целью дополнительного изобретения является увеличение быстродействия уровня. Поставленная цель достиС-ается тем что параллельно усилителю мощности подключены последовательно соединен, ные двухполупериодный выпрямитель, элемент с релейной характеристикой и генератор, низкой частоты. На чертеже приведена структурная схема электронного уровня. Электронный уровень содержит пузырьковую ампулу 1 с жидкостью, являющейся диэл.ектриком дифференциального конденсатора 2. Ампула -закреплена на торсионной пружине 3, концы которой жестко связаны с корпусом 4, являющимся несущим основанием электро ного уровня. На концах с1мпулы укрепле катушки 5 электродинамических систем 6, установленных в корпусе. Дифферен циальный конденсатор 2 связан с катушками 5 через электронное устройст во 7, преобразующее изменение емкости дифференциального конденсатора в пропорциональное напряжение, и усилитель мощности 8. Параллельно усилителю мощности подключены последовательно соединенные элементы: двухполупериодный выпрямитель 9, элемент с релейной характеристикой 10, напри мер, триггер Шмитта и генератор низкой частоты 11. Работает устройство следующим об разом. При наклоне корпуса на некоторый угол If наклоняется и ампула 1, вызывая перемещение пузырька, что в свою очередь изменяет диэлектр ческую постоянную кондейсатора 2 а значит и его емкость. Электронное устройство 7 преобразует изменение емкости в напряжение- ./ которое в дальнейшем усиливается усилителем мощности до значения U-gibixj обеспе чивающего в катушках электродинамической системы ток, создающий момент силы, возвращающий ампулу в исходное положение. При воздействии ускорений пузырек ампулы выходит из зоны слежения, при этом на выходе электронного устройст ва напряжение . продолжает увели чиваться. Напряжение U-bbixi подается на двухполупериодный выпрямитель, ко торый делает его однополярным незави симо от направления перемещения пузырька. В дальнейщем оно поступает на триггр р Шмитта, у которого напряжение включения Ugn находится за зоной слежения, а напряжение выключения выкл, зоне слежения. Триггер Шмитта включается и запускает генератор электрических колебаний низкой частоты 11, который в свою очередь вынуждает ампулу колебаться в вертикальной плоскости вокруг торсионной пружины с частотой генератора. Частота генератора и резонансная частота механической системы должны совпадать, чтобы амплитуда механических колебаний была наибольшей при одной и той же энергии, отдаваемой генератором. При этом возникает центробежная сила, вытесняющая жидкость к концам ампулы, а пуэырек-к ее центру и активно противодействующая той силе, что вывела пузырек из зоны слежения. При вхож дении в зону слежения напряжение ( понижается до уровня и-ц,ц триггера Шмитта, который ёнключает генератор низкой частоты. Таким образом, предлагаемый электронный уровень представляет собой две системы, следящие за положением пузырька. . Одна из них - система с силовым уравновешиванием, имеющая определенную зону слежения и напряжение Xr-g,(,,y поступающее на катушки 5 электродинси«1ической cиcтeIvttiI пропорционально углу наклона уровня. Вторая система является релейной следящей системой, которая включается при выходе пузырька иззоны слежения, а выключается при попадании его в зону слежения. Такая работа устройства резко сокращает время. нахождения пузырька вне зоны слежения и повышает быстродействие электронного уровня. В условиях, когда на уровень воздействуют ускорения, и частота их воздействия имеет тот же порядок,, что и собственное время успокоения пузырька ампулы, предложенный уровень значительные преимущества посравнению с известными при проведении измерений. Формула изобретения Электронный уровень по авт. св. 442373, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия уровня, параллельно усилителю мощности подключены последовательно соединенные двухполупериодный выпрямитель, элемент с релейной характеристикой и генератор низкой частоты. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Авторское свидетельство СССР 442373, кл. Q 01 с 9/06, 1972.