Двухкоординатный преобразователь углаНАКлОНА ВРАщАющЕгОСя ТЕлА Советский патент 1981 года по МПК G01B7/30 

(54) ДВУХКООРДИНАТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА НАКЛОНА ВРАЩАЩЕГОСЯ ТЕЛА

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в гидросистемах со взвешенным сферическим ротором; Известен оптико-электронный преобразователь угла вращающегося тела, содержащий чувствительньй элемент, ге нератор, фотоприемник и фазовый детектор. Чувствительный элемент выполнен в виде оптической автоколлимационной системы, изготовление и наладка которой сложны. Разрешающая способность такого преобразователя ограничена качеством специальной отражающей поверхности, юстировкой оптичес ких систем и чувствительностью фото, приемник а f Наиболее близким к изобретению те ническим решением является.двухкоорд натный преобразователь угла наклона вращающегося тела, содержащий чув,ствительный элемент, расположенный соосно с вращающимся телом, два фазовы детектора и блок фазового сдвига, вх которого соединен с первымвходом одного из фазовых детекторов, а выход с первым входом второго фазового детектора 2. Недостаток этого устройства заключается в сложности и невысокой разрешакщей способности преобразователя, обусловленной тем, что его чувствительный элемент представляет собой связанные кинематически электроприводом преобразователь угла вращения в электрический сигнал и токовихревой преобразователь с ортогонально расположенными возбуждающей и индикаторной катушками, точность изготовления и расположения которых определяет разрешающую способность устройства. Целью изобретения является упрощение преобразователя угла наклона вращающегося тела и повьш1ение его разрешающей способности. Для достижения этой цели преобразователь снабжен последовательно соединенными генератором, резонансным контуром, демодулятором, второй вход которого соединен с выходом генератора и блоком выделения синхроимпульсов, вход последнего соединен с входом первого фазового детектора, а выход - с входом блока фазового сдвига, чувствительньш элемент выполнен в виде трех электродов, один из которых центральньй, второй выполнен в виде коль11;а с диэлектрической мetкoй, расположенного концемтрично первому элек роду, третий выполнен в виде полоски, закрепляемой на вращакяцемся теле так, что один из ее концов находится на ос вращения тела, а емкость, образованная электродами, подключена к резонансному контуру. Такое решение обеспечивает простот конструкции датчика, его высокую надежность и повьшенную разрешакяцую способность за счет модуляции полезного сигнала частотой вращения тела, а также использования диапазона радиоча от, наиболее .выгодного для фильтрации полезного сигнала. На чертеже представлена функциональная схема двухкоординатного преобразователя угла наклона врадцающегося тела. Чувствительньй элемент преобразователя угла наклона вращаищегося тела состоит из центрального электрода 1, концентрично с -ним расположенного кольца 2 с диэлектрической меткой 3 и третьего электрода 4, выполненного в виде полоски, закрепленной на вращахщемся теле 5. Электроды чувствител ного элемента включены в цепь резонансного контура 6. Опорный генера тор 7 соединен с центральным электродом и демодулятором S, второй вход которого соединен с резонанс1шм контуром 6, а выход соединен с двумя фазовыми детекторами 9 и 0 и с блоком П выделения синхроимпульсов,выход которого соединен со вторым входо фазового детектора 10 и блоком 12 фазового сдвига, соединенного со вторым входом фазового детектора 9. Устройство работает следующим образом. - Основцым измеряемым параметром является угол наклона оси вращающегося тела. На центральный электрод 1 с опорного генератора 7 подаются радио частотные сигналы порядка единиц мГц которые через емкостную связь попадают на третий электрод 4, вращающий ся вместе с.телом, а затем через переходную емкость Cq. зазора d- передаются на кольцо 2. При отсутствии угла наклона ДоС вращающегося тела уровень переда)заемого сигнала и его фаза неизменны во времени ввиду неизменности зазора d3 и симметрии кольца 2. Если О, то расстояние между вращающимся электродом 4 и неподвижным кольцом 2 периодически меняется, что вызывает модуляцию принимаемых сигналов с глубиной модуляции, пропорциональной Д ot , Б качестве модулируемого параметра может быть выбран фазовый сдвиг коле- баний в резонансном контуре 6. В блоке 8 происходит преобразование фазового сдвига в амплитудные значения, пропорциональные ДоС. Разложение значений Ло1 по осям координат ХУ происходит в двух фазовых детекторах 9 и 10, где определяется фазовый сдвиг между сигналами синхронизации, которые формируются в блоках 11 и 12 в моменты прохождения вращанлцегося электрода 4 под диэлектрической меткой 3, расположенной на оси X, и модулированным колебанием. Изобретение позволяет определять с высокой точностью и разрешанмцей способностью углы наклона вращающегося тела, а выполнение чувствительного элемента емкостным позволяет свести к минимуму влияние процесса измерения на вращение тела. Формула изобретения Двухкоординатный преобразователь угла наклона вращающегося тела, содержащий чувствительный элемент, расположеишлй соосно с вращающимся телом, два фазовых детектора и блок фазового сдвига, вход которого соединен с первым входом одного из фазовык детекторов, а выход - с первым входом второго фазового детектора, отличающийся тем, что, с целью упрощения преобразователя и повьшения разрешающей способности, он снабжен последовательно соединенными генератором, резонансным конт5фом, демодулятором, второй вход которого соединен с выходом генератора и блоком вьщеления синхроимпульсов, вход последнего соединен с входом первого фазового детектора, а выход - с вхо58365

дом блока фазового сдвига, чувствительный элемент выполнен в виде трех электродов, один из которых центральный, второй выполнен в виде кольца с диэлектрической меткой, расположен- с ного концентрично первбму электроду, третий выполнен в виде, полоски,закрепляемой на вращающемся теле так, что один из ее концов находится на оси вращения тела, а емкость, обра66

зованная электродами, подключена к

резонансному контуру.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

. Авторское свидетельство СССР 337751, кл. 602 В 27/30, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР № 506754, кл. GO В 7/30, 1975 (прототип).