Дифференциальный емкостной преобразователь углов наклона Советский патент 1980 года по МПК G01C9/16 

1

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения углов наклона объекта относительно горизонта.

Известны емкостные преобразователи углов наклона маятникового типа, принцип действия которых основан на преобразовании изменения емкости динамического конденсатора при изменении угла отклонения в изменяющееся переменное напряжение 1.2.

Наиболее близкими по технической сущности устройствами являются дифференциальные емкостные преобразователи маятникового типа, содержащие корпус и электроды, средний из которых размещен на маятнике 3.

Плоский маятник, установленный на горизонтальной опоре, при изменении наклона перемещается между неподвижными электродами преобразователя, расположенными на его корпусе.

Конструкция таких преобразователей обладает недостатком с точки зрения кинематики движения маятника с укрепленным на нем электродом относительно неподвижных электродов: изменение расстояния между каждой точкой маятника и точками на неподвижных электродах преобразователя осуществляемые по дугам окружностей.

центр которых лежит на оси опоры маятника. Следовательно, это расстояние является функцией двух иеременных: угла наклона преобразователя и координат рассматриваемых точек по высоте электродов.

Среднюю величину изменения расстояния между электродом-маятником и неподвижными электродами преобразователя можно считать равной

ДА - ± - Hsinw,

(1)

где Я высота установки оси опоры маятника;Ф - угол наклона маятника.

Указанная зависимость изменения расстояния между электродами в известном преобразователе ограничивает его возможность получения максимальной чувствительности измерения.

Целью изобретения является увеличение чувствительности емкостного преобразователя.

Это достигиуто тем, что в нем боковые электроды также размещены на маятниках, причем центр тяжести среднего маятника находится ниже его оси опоры, расположенной на высоте, меньщей половины рассто ния от основания корпуса до осей опор боковых маятников

К нижней части среднего маятника прикреплен груз. В этом случае при изменении угла наклона преобразователя все его электроды сохраняют вертикальное положение, а следовательно, остаются параллельными между собой, при этом происходит изменение расстояний между средним маятником и боковыми электродами значительно больше и определяется выражением

M ±(H-h sin-p, . (2)

где Я - высота установки осей опор боковых маятников;

h - высота установки оси опоры среднего маятника. Из выражений (1) и (2) следует, что при

, Я значениях /Кизменение расстояния

между маятниками преобразователя при одних и тех же углах наклона будет больше, чем у известного преобразователя, и он будет иметь более высокую чувствительность. Очевидно, что чем ниже расположена ось опоры среднего маятника в сравнении с осями опор боковых маятников, тем большую величину изменения расстояния между маятниками можно получить при одном и том же угле наклона преобразователя, т. е. тем выше будет его чувствительность.

На фиг. 1 и 2 показаны принципиальные схемы известного и предлагаемого преобразователей соответственно; на фиг. 3 схематично изображена конструкция дифференциального емкостного преобразователя угла наклона.

Преобразователь содержит плоские маятники 1, 2 и 3, установленные на трех параллельных призматических опорах, причем ось опоры среднего маятника 2 расположена ниже осей опор боковых маятников 1 и 3. Опоры состоят из ножей 4, 5, 6 и подушек 7, 8 и 9. Маятники впаяны в пазы ножей.

выполненные параллельно их рабочим кромкам, подушки 7 и 9 установлены на кронштейнах 10 и И. Подушка 8 одновременно выполняет функцию его основания. Блок маятников стягивается винтами и гайками. Маятники электрически изолированы друг от друга; предусмотрено ограничение бокового смеш,ения маятников. Для того, чтобы центр тяжести среднего маятника был расположен ниже оси его опоры, снизу к маятнику припаяны два груза, удерживаюш.ие его в вертикальном положении параллельно боковым маятникам.

Корпус 12 заполнен демпфирующей жидкостью и закрыт крышкой. Боковые маятники имеют электрические выводы 13, 14, а средний маятник электрически заземлен на корпус.

Формула изобретения

Дифференциальный емкостный преобразователь углов наклона, содержаш.ий корпус и электроды, средний из которых размешен на маятнике, отличаюш,ийся тем, что, с целью увеличения чувствительности преобразования, в нем боковые электроды также размещены на маятниках, причем центр тяжести среднего маятника находится ниже его оси опоры, расположенной на высоте, меньшей половины расстояния от основания корпуса до осей опор боковых маятников.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Патент ФРГ № 1262618, кл. 42с 25/01, 1968.

2.Казанков В. И. и др. Емкостные датчик вертикали с упругим электродом. «Известия высших учебных заведений. Приборостроение, № 12, 1969, с. 20-23.

3.Авторское свидетельство № 256292, кл. G 01с 9/16, 24.07.68 (прототип).

tPUi.J

г-i

L

У////////////////////

(put. 2

14

. Ч, , ...

/ X ,/, ,