Датчик угла наклона Советский патент 1981 года по МПК G01C9/16 G01C15/14 

(54) ДАТЧИК УГЛА НАКЛОНА

t

Изобретение относится к геодезическому приборостроению, в частности к устройствам, регистрирующим наклон объекта, и может быть использовано при поверке геодезических приборов, при разбивочных монтажных и других работах.

Известен датчик угла наклона, включающий в себя подставку, установленную на гранитное основание, опорную плиту, лежащую на подставке, и расположенную на опорной плите вакуумированную камеру. Внутри камеры находятся кварцевые оборотные маятники, лежащие на лезвиях, укрепленных на опорной плите 1.

Однако такой датчик обладает недостаточной чувствительностью за счёт трения, возникающего в опорах.

Известно устройство для определения углов наклона объектов, в котором маятник подвещен при помощи опорной иглы, установленной на подпятнике 2.

Однако маятник, опирающийся на иглу, хотя и имеет площадь, опоры меньщую, чем маятник, опирающийся на лезвие ножа, однако и он имеет трение, значительно понижающее его чувствительность.

Наиболее близким к предлагаемому является датчик угла наклона, содержащий корпус, маятник, подвещенный на горизонтальной оси качания. Маятник погружен в демпфирующую жидкость и снабжен компенсирующим устройством для компенсации динамических влияний 3.

Недостатком этого устройства является его низкая чувствительность, обусловленная больщим моментом трения, возникающим на оси качания. Вес маятника пол1« ностью переносится на горизонтально расположенную опору - цапфу, момент трения на которой пропорционален диаметру этой цапфы, весу маятника и коэффициенту трения-скольжения.

Цель изобретения - повышение чувствительности.

Указанная цель достигается тем, что маятник выполнен в виде пластины с кронщтейнами в нижней части и подвещен на нитях, а опоры выполнены игольчатыми, расположены горизонтально и направле20ны в сторону пластины, при этом пластина маятника свободно опирается на опоры, а нити подвеса образуют с плоскостью пластины угол в пределах О .

На фиг. 1 представлено устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - расположение взаимодействующих сил при работе устройства.

Устройство содержит пластину 1, имеющую в нижней части кронштейны с отверстиями 2, через которые проходят, нити 3, удерживающие в вертикальном положении пластину маятника, с которой они составляют угол jt.

Пластина может быть выполнена из различного материала (практически целесообразно принять oi.lO°, а толщину, например, стальной пластины 0,1 мм). Величина упругой деформации пластины I от натяжения нитей 3 практически пренебрегаемо мала. Для приведения пластины I в строго вертикальное положение она внизу снабжена регулируемой гайкой-противовесом 4. Опорами маятника служат укрепленные на станине 5 иглы 6, на которые опирается верхняя часть пластины I. Концы нитей 3, удерживающих пластину I в вертикальном положении, закреплены на станине 5 в точках О, лежащих на одной прямой с точками опор маятника. Малое несовпадение креплений подвесок с иглами не влияет на вертикальность расположения пластины 1 маятника: регулировка с помощью противовеса позволяет добиться строгой вертикальности пластины 1. При этом лишь несколько увеличивается диапазон регулирования противовесом Ч.. Грубое несовпадение предлагаемая конструкция исключает, так как в ней обеспечена возможность достаточно точного расположения на одной прямой концов игл-опор 6 и крепления (или перегибов) нитей 3. Для этого необходима лишь небольшая юстировка.

Подвеска пластины 1 маятника может быть осуществлена двумя путями. Во-первых, с помощью одной общей нити, пропущенной через отверстия 2 в кронштейнах. В этом случае натяжение обоих наклонных участков нити одинаково за счет ее цельности. Во-вторых, с помощью двух нитей, привязанных к кронщтейнам. В этом случае небольшая разница в длине нитей 3 допустима, так как натяжение уравнивается за счет поворота пластины 1 при ее неизменном расположении в вертикальной плоскости. Высоту кронштейнов h легко рассчитать по формуле, соответствующей равновесному состоянию пластины

h - длина пластины;

N -давление на острие игл;

G- -вес пластины.

Устройство работает следующим образом.

Легкая пластина I, имеющая вес G, натягивает нити 3 силами Т и вызывает реакции N игольчатых опор 6. При этом N G-tg, где iL - угол между плоскостью пластины

I и нитью 3 подвеса.

Очевидно, что при ма-лых величинах угла и при горизонтальном расположении игл-опор 6 давление на них (или их опорные реакции)

N значительно (в - раз) меньше G. В предлагаемой конструкции М. G-c-tg iK,

где К коэффициент, оценивающий параметры . опор и величину

коэффициента трения. При flt. О момент трения становится равным О и пластина маятника теряет устойчивость.

Формула изобретения

Датчик угла наклона, содержащий станину и опоры с маятником, отличающийся

тем, что, с целью повышения чувствительности, маятник выполнен в виде пластины с кронштейнами в нижней части и подвешен на нитях, а опоры выполнены игольчатыми, .расположены горизонтально и направлены в сторону пластины, при этом пластина маятни. ка свободно опирается на опоры, а нити подвеса образуют с плоскостью пластины, угол в пределах О 45°.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 282677, кл. G 01 С 9/16, 27.01.69 (прототип).