Синусно-косинусный преобразователь Советский патент 1981 года по МПК G06G7/22 

(54) СИНУСНО-КОСИНУСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к аналоговой вычислительной и измерительной технике и может быть использовано, например, в векторноосредняющих изме рителях скорости течения и других метеорологических и сэкеанографически приборах. Известны синусно-косинусные потен циометрические преобразователи,построенные на основе прямоугольного кар каса из непроводящего материала, на который виток к витку намотан провод ник, находящийся под электрическим напряжением. Величина напряжения,про порциональнс1я синусу или косинусу уг ла поворота оси, проходящей через центр прямоугольного каркаса перпендикулярно к нему, снимается с помощь подвижных контактов, укрепленных на оси под углом 90 друг относитель но друга и касающихся проводника,намотанного на каркас l . Недостатками указанных синуснокосинусных потенцйометрических преоб разователей являются необходимость достаточно большого момента на оси вращения, малый срок службы из-за трения контактов по проводнику, а также малая точность преобразования вблизи так называемой зоны нечувствительности. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь, содержащий ячейку с электролитом, имеющую в центре квадратное, а сверху и снизу круглые сечения; систему, входных электродов, находящихся под электрическим напряжением и расположенных на противоположных стенках квадратной части ячейки; вращающуюся на опорах в центре ячейки вертикальную ось с картушкой,. содержащей стержневой магнит и систему съемных электродов, а также расположенные на оси и стенках цилиндрических частей ячейки выходные кольцевые электроды; связанные попарно электролитически между собой,причем кольцевые электроды, расположенные на оси, связаны гальванически со съемными электрода1м1И на картушке. Указанный преобразователь устраняет недостатки, связанные с механическим трением контактов по прямоугольной рамке 2l. Недостатком преобразователя является нгшичие нежелательной электрической связи между различными паргмК выходных кольцевых электродов, а

также выходных и входных электродоя и связанная с этим погрешность преобразования выходных сигналов.

Введение центральной пары кольцевых электродов, имеющих нулевой по-, тенциал, относительно которой симметрично располагаются две пары выходных кольцевых электродов, лишь незначительно умен1 ает эту погрешность,так как остается электрическая связь через электролит между входными и выходными электродами, а также между парами выходных электродов и центральной парой электродов с нулевым потенциалом.

Цель изобретения - повышение точ: иости преобразования за счет устранения электрической связи между выходными электродами, а также выходными и входными электродами.

Поставленная цель достигается тем, что в синусно-косинусном преобразователе, содержащем заполненный электролитом полый корпус из неэлектропроводного материала, внутренняя полость полого корпуса в нижней части выполнена в виде прямоугольного параллелепипеда, а в средней - в виде цилиндра, два входных электрода,размещенных на противоположных стенках нижней части внутренней полости полого корпуса и снабженных выводами снаружи полого корпуса, картушку, выполненную в виде полого стакана цилиндрической формы из неэлектропроводного материала, во внутренней полости которого размещена магнитная система и установленную в средней части полого корпуса с возможностью вращения вокруг вертикёшьной оси, и ва выходных электрода, в торцовой кольцеобразной поверхности полого стакана выполнены две концентрические канавки,, в дне которых выполнено по одному отверстию, отверстия смещены относительно друг друга на четверть оборота, в концентрических канавках размещены выходные электроды, а уровень электролита ниже -верхнего края концентрических канавок. На фиг. 1 приведен синусно-косинусный преобразователь, разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 2 - разрез Б-Б на фиг, 1.

Преобразователь содержит полый . корпус 1 из неэлектропроводного материала, имеющий в нижней части внутреннюю полость в виде прямоугольноi o параллелепипеда, заполненный электролитом 2, с двумя симметричными входными электродами 3 и Зд, расположёнными на противоположных стенках нижней части полости и имеющими электрические выводы снаружи корпуса картушку 4, выполненнук в виде полого стакана цилиндрической формы из неэлектропроводного материала, содер, жащую магнитную систему 5, и установленную в корпусе с возможностью вращения вокруг вертикальной оси 6. В торцовой кольцеобразной поверхности стакана сделаны две глубокие концентрические канавки 7 и 7; , в нижней части которых расположено по одному отверстию 8 и 8, причем отверстия расположены под углом 90 относительно центра вращения картушки, в канавки 7 и 7 опущенывыходные электроды 9 и 9, имеющие электрические выводы снаружи корпуса. Уровень электролита в корпусе не превосходит верхнего края канавок картушки.

Преобразователь работает следующим образом.

На входиые электроды 3 и 3 подается переменное напряжение, симметричное относительно нуля (при использовании электролита с обратимыми электрохимическими реакциями можно питать корпус постоянным напряжением). В прямоугольной части корпуса в электролите 2 создается равномерное электрическое поле. Через отверстия 8 и 8, которые выполняют роль съемных электродов, в канавки 7 и 7 передаются электрические напряжения,величины которых пропорциональны соответственно синусу и косинусу угла поворота картушки 4 относительно нулевого положения. Электролит в канавке имеет одинаковое по всей окружности канавки электрическое напряжение, величина которого определяетсятрлько положением отверстия относительно равномерного электрического поля в прямоугольной части корпуса. Это электрическое напряжение передается на выходной электрод соответственно 9f или 92. Таким образом, на выходных электродах формируются электрические напряжения, величины которых пропорциональны синусу и косинусу угла d. поворрта картушки относительно нулевого положения корпуса или угла между положением корпуса и магнитным меридианом.

Картушка выполняется пустотелой из материала с удельным весом меньшим единицы. Уровень электролита рассчитывается по известным формулам закона Архимеда так, чтобы обеспечить уравновешивание веса картушки и -выталкивающей силы, действующей на нее в электролите. Тем самым сводится к минимуму трение в опорах и возрастает точность установки картушки вдоль геомагнитного поля.

Так как выходные электроды преобразователя связаны с электрическим полем в электролите через канавки и отверстия в них, а уровень электролита в корпусе ниже верхнего края канавок картушки, отсутствуют искажения выходных напряжений, связанные с шунтированием выходных электродов. Благодаря этому повышается точность преобразования угла в синус и косинус что определяет техйико-экономический эффект от использования изобретения. Формула изобретения Синусно-косинусный преобразователь, содержащий заполненный электро литом полый корпус из неэЛектропроводного материала, внутренняя полост полого корпуса в нижней части выполнена в виде прямоугольного параллеле пипеда, а в средней - в виде цилиндра, два входных электрода, размещенных на противоположных стенкгис нижней части внутренней полости полого корпуса и снабженных выводами снаружи полого корпуса, картушку, выпол- ненную в виде пологЬ стакана цилиндрической формл из неэлектропроводного материала, во внутренней полости которого размещена магнитная система и установленную в средней части поло го корпуса с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, и два выходных электрода, о ТЛ ичаю1чЯй с я тем, что, с цепью повышения точности преобразования за счет устргш ния электрической связи между электродами, в торцовой кольцеобразной поверхности полого стакана выполнены две концентрические канавки, в дне которых выполнено по одному отверстиху отверстия смещены относительно друг ПРУга на четверть оборота, в концентг рических канавкгис размещены выходные электроды, а уровень электролита ниже верхнего края концентрических канавок. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Туригин A.M. Электрические измерения неэлектрических величин, Л., . Энергия, 1966. 2.Патент ФРГ 2063471, кл. G 06 G 7/22, рпублик. 1971 (про-. тотип).

s-s