Датчик угла наклона Советский патент 1980 года по МПК G01C9/12 

I

Изобретение касается измерительной техники и предназначено для измерения углов наклона до 3-5 и более при строительстве зданий, дорог и других объектов.

Известны фотоэлектрические датчики угла наклона, содержащие маят ник со шторкой и два фотоприемника, включенные в мостовую схему 1 и 2

Датчики снабжены следящей системой, так как непосредственный отсчет угла наклона по разности фото. токов двух-приемников весьма неточен из-за непостоянства параметров фотоприемников и их малых линейных размеров. Следящая система в значител ной мере усложняет устройство и снижает его быстродействие.

. Известны фотоэлектрические отсчетные устройства для измерения углов наклона, содержащие маятниковый датчик угла наклона с щелью, сканирующее устройство с растровой шкалой и фотоэлектрические датчики, соеди-

венные через управпяющп ключ со счетчиком импульс.ов 3} .

Известны фототранаисторы, чувствительные к положению луча света. Однако они обладают малым интервалом перемещения (0,25-0,8 мм) и аналоговым выходом информации, что затрудняет их применение в датчике угла наклона.

Известен также фотоэлектронный прибор - диссектор для измерения смещения 4j.

Однако как любой вакуумный прибор он требует высокого напряжения, что для переносного прибора,не совсем

удобно. . .

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является датчик угла наклона, содержащий маятник с осветителем, установленным непосредственно на шторке маятника, сканистор, генератор пилообразного напряжения, усилитель импульсов, трш- гер и индикаторный прибор sj.

:::::i::;;.::::,.::;::: з::::: -:::- -; ti

Однако в устройство элеме тами ОЛЯ фсугопрй(&йн11к6й йВлйнЭЛя полупроводниковые сканйстЬ ры, HMiBiouiiHe разрешающую способность до Юр линий на сантиметр н длину фоточувствительного слоя 25 мм.

Цель изобретения - повышение )е1нйЕя наклойа.:

f.fiirff-.

Это достигается тем, что в предложенный датчик введен вггорой ма ятник, бсь Подвеса KOTOptotX) расположёна ниже 1)ЬиГ 11одвес а rtei5b6ro маятника на расчетную длину последнего . Плоскости колеба шй обоих маятников совпадают, а на оси подвеса второго маятника Бимметричйо эакреппен сканрстор так, что его фоточувствительный слой параллелен штеркё первого W ра6пб11Южен в непосредственной близости от нее. При такой конструкции датчика световая марка будет йёрпенди1кулярн5а продольной оси сканнстора при любом

наклона датч1ша ,.,,,. .а Т --Т- .- . .- .

На фиг. 1 изображена Структурная . схема датчика угла наклона; на фяг.2 Ъхшй, Поясняющая работу датчика на фиг. 3 - ТО же, при Й4Ш10не.

IDTopKa 1 йёрвЬго маятНйк% с Прецелами отклонения Л. закреплена на оси2 подвеса маятника. На шторке закреплен осветитель 3, подключаемый к схеме с псвиощьк) безмомёнтнй подводов. На шторке вьщолнена щелевая диафрагма, расположенная вертикально. Расстояние от оси 2 подвеса lio центра диафрЙгМьГ я Я йГ Т четной длиной маятника L .Ось веса второго маятника 5 пйрШШельна оси подвеса 2 первого маятника н раойрлржёна ниже. Расстояние Между осями равно .расчетной дйинё Ш{звого маятника. На конце оси 4 в непосредственной близости от шторки 1 с небрлШйР зазорсм закреплен сканистор 6, фоточувствительный слой.которого обращен к шторке 1 так, wo светящаяся марка в Тайце вертйкальн«эй IriiaHba npeie kp;; eTся на фоточувствительный слой. Схейа считывания показаний состоит из генератора 7 пилообразного напряжения, усилителиS импульсов, триггера 9 и индикаторного прибора 10. ВьШоши сканистора пошошче.ны k элёЕтронной схеме через безмбментные токоподвооы. , J

На фиг. 2 изображена схема датчика угла йаклона, ус ановленного на платфо1 «е. Сканистор укрбилёЙна плат.

04

форме, поэтому между световой маркой на фоточувствительном слое сканистора и его продольной осью угол равен 90 -vC На фиг. 3 видно, что при

любом угле наклона световая марка перпендикулярна продольной оси сканистора, а отклонение световой марки

от центра сканистора равно.

Е L sin Л; J

где - отклонение световой марки,

L - расчетная длина первого магятника.г

Показания индикаторного прибора пропорциональны отклонению световой

марки. Поэтому показания прибора пропорциональны синусу угла наклона, т.е. датчик угла наклона является на самом деле датчиком синуса угла наклона. Для малых углов наклона (до

3-5 ) sinoC ,1.и tg-i отличаются .друг от фуга очень мало. Поэтому для Профилирования рельсовых путей дат. чик может быть использован непосредственно. Для профилографов автомобильHbix дорог при больших уклонах необходимо имётй sin Л-и соь/ для получения профиля пути.

При длине фоточувствительного слоя 25 мм и разрешающей способности

сканистора 100 линий погрешность измерения угла составляет 0,4%.

Ф о р .м у ri а изобретения

Датчик угла наклона, содержащий

маятник с осветителем, установл нным непосредственно на шторке маятника, сканистор, генератор пилообразного напряже«ия, усилитель импульсов, триггер и индикаторный прибор, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью пОвьпцения точности измерения, в него введен второй маятник, ось подвеса кЬторбгорасположенй ниже оси подвеса первого маятника на расчетную длину Последнего, причем плоскости колебаний ofeoHx маятников совпадают, а на оси подвеса второго маятаиКа симметрично закреплен сканистор так, что его фоточувствительный слой

параллелен шторке первого маятника н расположен в непосредственной близости ОТ неё.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР :Sl 352127, кл. G 01 С 9/12, 1971.

2.Патент Франции NO 2047067, кл. GOl С 9/12, 1972.

5717530. 6

3,Литорсжоо св1шотольч::тво СССР «их измерений. М., Недра, 1976,

№ 1.13377, кл. G 01 С 7/04,19727.с. 69.

4.Зацарипный А.В, Автоматизациянирование. М., 1969. с. 169-179 высокоточных инженерно-геодёзичес- 5 (прототип),

5. Катыс Г.П, Автоматическое ска