Датчик угла наклона Советский патент 1979 года по МПК G01C9/08 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и предназначено для измерения углов наклона местности при изысканиях автомобильных дорог для съемки полеречных и продольных профилей мест ности с уклонами от О до±90°.

Известны маятниковые наклономеры с преобразователем потенциометрического типа, включенным в мостовую измерительную схему 1. Под маятником укреплен электромагнит, служащий для з меньшения влияния ускорений.

Известны также устройства для определения углов наклона на движущихся объектах, содержащие маятник, преобразователь и демпфирующее приспособление, выпоЛНенное в виде планки, выпнутой s форме дуги с центром в точке подвеса маятника по всей длине его возможного перемещения, имеющей корытообразное сечение, охватывающее груз маятника. Груз маятника выполнен из .постоянного магнита, «а боковых плоскостях которого укреплены ферромагнитные пластинки {1}.

Недостатки указанных устройств заключаются в следующем: для обеспечения выС0:кой чувствительности они требуют значительных габаритов и веса;

низкочастотные собственные колебания маятника способны резонировать с близкими по частоте колебаниями транспортного средства, «а котором устанавливают наклономер;

трудности технического обеспечения демпфирования свободных колебаний больщой массы маятника лри «ебольщнх смещениях;

чувствительность измерительного элемента всякого углового датчика пропорциональна длине дуги этого элемента, ограниченной измеряемым углом, которая, в свою очередь, пропорциональна радиусу кривизны элемента. У маятника приборов измерительный элемент угла расположен на кривой малого радиуса вращающейся детали подвески;

на надежность работы маятниковых приборов более отрицательно сказываютс;; поперечные толчки и колебания при двил ении транспортного средства.

Известны также устройства для автоматического контроля уровня в каком-нибудь механизме, например в оборудовании для профилирования или распределения материалов, где необходимо поддерживать подвижную часть механизма в горлзонтальном положении или под заранее заданньп; углом наклона 3.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является датчик угла наклона, содержащий трубку, изогнутую по дуге части окружности, внутри которой помещено сопротивление (реохорд), параллельно с ним - токосъемный конта.ктиый привод и свободно движущийся иод собственным весом металлический шарик; преобразователь включен в мостовую схему лотенциометра .

Однако этот датчик не содержит достаточно надел-сных средств деми|фировання, поэтому не может полностью устранить влияние ииер;ционнь х сил при движении контактного щарика.

Заполняющая трубку токопроводящая вязкая жидкость является изолятором и, попадая ка контактирующие поверхности, будет нарушать непрерывность контактирования, при этом сложлто подобрать жидкость с постоянной необходимой вязкостью lipj- зслог-иях р.боты ее в диапазоне 40- 50 С.

Кроме того, датчик нельзя использовать для съемки профилей и поперечных сечений уониелей, подземных переходов и других объектов с углами наклона более 90°.

Целью изобретения является повышение точлосги путем уменьщения влияния на результаты измерений ускорения и температуры.

Это достигается тем, что предлагаемый датчик, содержащий трубку из диамагнитного материала, изогнутую по дуге частл окру.жнос1и, чувствительный элемент в виде металл-ического шарика, контактирующего с расположе ными в трубке реохордом и токосъемным проводом, 1включенными в мостовую схему потенциометра, снабжен компенсатором ускорения и демпфером, выполненным в впде дополнительной трубки, аналогичной по форме и материалу основной, установленной в параллельной с ней плоскости и заполненной демпфирующей жидкостью, в которую помещено инерциоиное тело-магнит, взаимодействующий с шариком, а верхние концы дополнительной трубки соединены между собой горизонтальной трубкой, снабженной регулируемым гидравлическим демпфером, загюлнанной жидкостью, и эластичным шлангом, проложенным по внутренней стенке основной трубки.

Для расщирения .рабочего диапазона обе трубки закреплены на секторе со шкалами, подвещенном на корпусе с возможностью изменения и фиксирования его начального ноложения.

На фиг. 1 показана общая схема описываемого датчика; вид со стороны пустотелой трубки с реохордом и щариком; на фиг. 2 - вертикальный разрез по Л-А фиг. 1; зга фиг. 3 - нижняя часть общего вида со стороны жидкостной трубки с магнитом.

Датчик содержит пустотелую трубку /, реохорд 2, контактный токосъемный провод 3, шарик левую ветвь 5 реохорда 2, привод 6 от левой ветви реохорда, провод 7 от контактного токосъемника и питающую сеть, поте щиометр S, ось 9 корпуса 10 дагчила, провод 11 от правой ветви реохорда

к потенциометру, фиксатор }2 положения корпуса датчика, эластичный шланг 13, соединительную горизонтальную трубку М концов дополнительной трубки 15, постояиный магнит 16, сектор 17 корпуса датчика,

гидравлический демпфер на соединительной грубке (на чертежене показан).

При производстве работ датчик устанавливают в горизонтальное положение и размещают на тележке профилометра или другом транспортном средстве. При перемещении по измеряемому участку, имеющему наклон, величину последнего определяют по шкале потенциометра.

При передвижении датчика по Пересеченной местности иеизбел ны большие изменения в скорости движения и вертикальные колебания, что может вызывать больш ие искажения в показаниях датчика за счет инерционных сил, возникающих в свободно перемещающемся шарике-контакте 4.

Для устранения этих погрешностей датчик угла наклона содержит жидкостную трубку 15 с постоянным магнитом 16, который под влиянием магнитного притяжения удерживает вблизи себя (контакт, изготовленный, например, из .мягкого железа в виде пустотелого шарика 4.

Инерционные силы, возникающие у постояниого матнита, поглощаются жидкостной средой, например, тормозной жидкостью, заполняющей дополнительную и соединительную трубку, имеющую гидравлический де.мпфер.

Для устранения отрыва шарика от магнита и выхода его из магнитного поля, датчик угла иаклона содержит параллельно с соединительной трубкой эластичный упр;го-сжатый пустотелый, например, резиновый шланг, проложенный по основной пустотелой трубке 1, который при возникновении больших инерционных усилий, при резких толчках под давлением на жидкость инерционных сил магнита, наполняется

жидкостью, увеличивая свое сечение, прижимает к трубке шарик 4, чем удерживает его от выхода из магнитного поля.

Для предохранения контакта от окисления трубка / заполнена инертным- газом. Основная и дополнительная трубки с измерительным элементом и демпфирующим магнитом расположены по полуокружности сскгора, снабженного двумя угломерными 1;: :алами от нижнего нулевого деления в обе стороны до 90°.

Переносной корпус датчика снабжай фиксатором 12, обеспечивающим установку сектора датчика под любым углом к jv.ризонту (от О до 360°). Датчик обеспечивает точность измерг} :1я угла наклона порядка 7 мип (при этом радиус окружности, по которой уложены трубки, должен быть равным 250-30U мм}. Датчик может быть использован и на непроходимой для транспорта местности. В этом случае он устанавливается на переносной тележке, которая прокатывается по профилю вручную. Наличие на корпусе датчика шкалы о делением, например, в 0,1° дает возможность при съемке .крутых прямолинеймыл уклонов «е перемещать по крутому уклону тележку с датчиком, а, установив корпус датчика на угол иаклона по шкале, замерить длину уклона мерным колесом ь штанге, которыми снабжена тележка. Формула изобретения 1. Датчик угла «аклона, .преимущественно для профиломеров, содержащий корпус, трубку из диамагнитного материала, изогнутую по дуге части окружности, и чувствительный элемент в виде металлического шарика, контактирующего с расположенными в трубке реохордом .и токосъемным проводом, включенными в мостовую схему потенциометра, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем уменьшения влияния на результаты измерений ускорения « температуры, он снаожен компенсатором ускорения и демпфером, ьылолнонным в виде дополнительной трубки, аналогичной по форме и материалу оснсвной, установленной в параллельной с ней плоскости и заполненной демпфирующей жидкостью, в которую помещено инерционное тело - матнит, взаимодействующий с щариком, а верхние концы дополнительной трубки соединены между собой горизонтальной трубкой, снабженной гидравлическим регулируемым демпфером, заполненной жидкостью, и эластичным щлангом, проложенным по внутренней стенке основной трубки. 2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что, с целью расщ.ирения рабочего диапазона, обе трубки закреплены 1на секторе со шкалами, подвещенном на корпусе с возможностью изменения и фиксирования его начального положения. Источники илформации, принятые во внпмааие при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР № 253391, кл. G 01 С, 1968. 2.AiBTOpcKoe свидетельство СССР N° 435453, кл. G 01 С 9/12, 1970. 3.Патент США № 2893134, кл. 33-206, 1959. 4.Авторское свидетельство СССР Л 348866,1КЛ. G 01 С 9/20, 1970 (прототип).