RU158774U1 - Магнитожидкостное устройство для определения угла наклона - Google Patents

Abstract

Магнитожидкостное устройство для определения угла наклона, содержащее выполненный из немагнитного материала корпус в виде трубки с измерительными обмотками, расположенными на концах корпуса, торцевые крышки с закрепленными на внутренней стороне центрирующими постоянными магнитами, установленные в корпусе посредством резьбового соединения с возможностью осевого перемещения, чувствительный элемент, состоящий из двух кольцевых постоянных магнитов, между которыми установлена втулка, на наружной и/или внутренней цилиндрической поверхности которой выполнены проточки, чувствительный элемент размещен в корпусе таким образом, что одноименные полюса чувствительного элемента и центрирующих магнитов обращены друг к другу, чувствительный элемент, торцевые крышки и центрирующие магниты имеют соосные сквозные отверстия, магнитная жидкость расположена в корпусе в виде двух капель, постоянные магниты чувствительного элемента погружены в соответствующую каплю магнитной жидкости, отличающееся тем, что во втулке выполнены продольные или спиралевидные щелевые отверстия, при этом втулка изготовлена из немагнитного материала.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для определения угла наклона в системах автоматического контроля положения объектов относительно горизонтальной плоскости, в частности платформ, подъемно-транспортных механизмов, опор линий электропередач, а также в системах автопилотирования летательных аппаратов.

Известно магнитожидкостное устройство для определения угла наклона (Патент на полезную модель РФ №113349, МПК G01C 9/00, 2012 г.), которое содержит выполненный из немагнитного материала корпус в виде трубки и две измерительные обмотки, расположенные на соответствующих концах корпуса, торцевые крышки с закрепленными на внутренней стороне центрирующими постоянными магнитами, составной магнит, состоящий из двух соединенных постоянных магнитов, размещенный в полости трубки, таким образом, что одноименные полюса постоянных магнитов составного магнита и центрирующих магнитов обращены друг к другу, магнитная жидкость расположена в корпусе в виде двух капель, постоянные магниты составного магнита погружены в соответствующую каплю магнитной жидкости. Между постоянными магнитами составного магнита помещена цилиндрическая магнитопроводная втулка. Постоянные магниты составного магнита, цилиндрическая магнитопроводная втулка, торцевые крышки и центрирующие магниты имеют соосные сквозные отверстия. Торцевые крышки установлены в корпусе посредством резьбового соединения с возможностью осевого перемещения.

Недостаток известного устройства состоит в низкой точности измерений, обусловленной нарушением соосности центрирующих магнитов и постоянных магнитов составного магнита за счет большой массы магнитопроводной втулки, расположенной между постоянными магнитами.

Известно магнитожидкостное устройство для измерения угла наклона (Патент на полезную модель РФ №140588, МПК G01C 9/20, 2014 г.), принятое за прототип, содержащее выполненный из немагнитного материала корпус в виде трубки с измерительными обмотками, расположенными на концах корпуса, торцевые крышки с закрепленными на внутренней стороне центрирующими постоянными магнитами, установленные в корпусе посредством резьбового соединения с возможностью осевого перемещения, чувствительный элемент, состоящий из двух кольцевых постоянных магнитов, между которыми установлена магнитопроводная втулка, размещенный в корпусе таким образом, что одноименные полюса чувствительного элемента и центрирующих магнитов обращены друг к другу, чувствительный элемент, торцевые крышки и центрирующие магниты имеют соосные сквозные отверстия, магнитная жидкость расположена в корпусе в виде двух капель, постоянные магниты чувствительного элемента погружены в соответствующую каплю магнитной жидкости, на наружной и/или внутренней цилиндрической поверхности магнитопроводной втулки выполнены проточки.

Недостаток известного устройства состоит в избыточной массе чувствительного элемента, что приводит к нарушению его соосности, а значит и точности измерений угла наклона.

Техническим результатом предлагаемого устройства является снижение погрешности измерений магнитожидкостного устройства для определения угла наклона.

Технический результат достигается тем, что в магнитожидкостном устройстве для определения угла наклона, содержащем выполненный из немагнитного материала корпус в виде трубки с измерительными обмотками, расположенными на концах корпуса, торцевые крышки с закрепленными на внутренней стороне центрирующими постоянными магнитами, установленные в корпусе посредством резьбового соединения с возможностью осевого перемещения, чувствительный элемент, состоящий из двух кольцевых постоянных магнитов, между которыми установлена втулка на наружной и/или внутренней цилиндрической поверхности которой выполнены проточки, чувствительный элемент размещен в корпусе таким образом, что одноименные полюса чувствительного элемента и центрирующих магнитов обращены друг к другу, чувствительный элемент, торцевые крышки и центрирующие магниты имеют соосные сквозные отверстия, магнитная жидкость расположена в корпусе в виде двух капель, постоянные магниты чувствительного элемента погружены в соответствующую каплю магнитной жидкости, во втулке выполнены продольные или спиралевидные щелевые отверстия, при этом втулка изготовлена из немагнитного материала.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 приведено магнитожидкостное устройство для определения угла наклона. На фиг. 2 приведен чувствительный элемент с немагнитной втулкой, в которой выполнены продольные щелевые отверстия. На фиг. 3 приведен чувствительный элемент с немагнитной втулкой, в которой выполнены спиралевидные щелевые отверстия.

Магнитожидкостное устройство для измерения угла наклона состоит из корпуса 1, в виде полой цилиндрической трубки, изготовленной из немагнитного материала, на концах расположены две измерительных обмотки 2 и две торцевые крышки 3 с отверстиями, в которых установлены центрирующие кольцевые постоянные магниты 4. Торцевые крышки 3 установлены в корпусе 1 посредством резьбового соединения с возможностью осевого перемещения. Внутри корпуса 1 расположен чувствительный элемент, состоящий из двух кольцевых постоянных магнитов 5, между которыми расположена немагнитная втулка 6. На наружной и/или внутренней цилиндрической поверхности немагнитной втулки 6 выполнены проточки, так же в немагнитной втулке 6 выполнены продольные (фиг. 2) или спиралевидные (фиг. 3) щелевые отверстия 7, это позволяет снизить массу чувствительного элемента и силу тяжести, что обеспечивает точное расположение чувствительного элемента относительно центрирующих магнитов 4. Центрирующие кольцевые магниты 4 направлены одноименными полюсами к кольцевым постоянным магнитам 5 чувствительного элемента. В цилиндрическом зазоре, образованном кольцевыми постоянными магнитами 5 и внутренней поверхностью корпуса 1 находится магнитная жидкость 8, которая удерживается в нем пондеромоторной силой. Магнитная жидкость 8 заправлена между кольцевым постоянным магнитами 5 чувствительного элемента и внутренней цилиндрической поверхностью корпуса 1 и обеспечивает удержание чувствительного элемента внутри корпуса 1 без касания его внутренней поверхности. При этом чувствительный элемент может перемещаться внутри корпуса 1 при его наклоне с минимальным трением.

Работа магнитожидкостного устройства для измерения угла наклона состоит в следующем.

Когда магнитожидкостное устройство для измерения угла наклона находится в горизонтальной плоскости, чувствительный элемент, состоящий из двух кольцевых постоянных магнитов 5 и немагнитной втулки 6, в которой выполнены выточки и отверстия 7, расположен симметрично по отношению к объему внутренней полости корпуса 1. Измерительные обмотки 2 включены, например, в плечи моста переменного тока высокой частоты. Так как электрические сопротивления обмоток 2 равны между собой, то мост находится в равновесии. Сигнал на выходе полностью отсутствует. При изменении угла наклона магнитожидкостного устройства на чувствительный элемент действует сила тяжести, и он смещается в сторону наклона, что приводит к нарушению равновесия моста переменного тока, которое вызвано изменением индуктивных сопротивлений обмоток. Появляется выходной сигнал, фиксируемый системой сравнения, величина которого пропорциональна углу наклона магнитожидкостного устройства. Перемещение чувствительного элемента, под действием силы тяжести, продолжается до тех пор, пока она не уравновесится магнитной силой отталкивания, создаваемой кольцевыми центрирующими магнитами 4 и кольцевыми постоянными магнитами 5 чувствительного элемента. Соосные сквозные отверстия в чувствительном элементе, торцевых крышках 3 и центрирующих магнитах 4 исключают действие перепада давлений, на чувствительный элемент.

Для регулирования диапазона измеряемых углов на обращенных друг к другу цилиндрических поверхностях торцевых крышек 3 и корпуса 1 выполнена резьба. За счет перемещения торцевых крышек 3 с центрирующими магнитами 4 вдоль корпуса магнитожидкостного устройства 1 изменяется расстояние между обращенными друг к другу постоянными центрирующими магнитами 4 и магнитами чувствительного элемента 5. Это позволяет регулировать эксплуатационные характеристики магнитожидкостного устройства для измерения угла наклона. При этом, диапазон измеряемых углов увеличивается при уменьшении расстояния между постоянными магнитами чувствительного элемента 5 и центрирующими магнитами 4, а чувствительность измерений повышается с увеличением этого расстояния.

Таким образом, заявляемое магнитожидкостное устройство для определения угла наклона обеспечивает снижение погрешности и повышает точность измерений.

Claims (1)

1. Магнитожидкостное устройство для определения угла наклона, содержащее выполненный из немагнитного материала корпус в виде трубки с измерительными обмотками, расположенными на концах корпуса, торцевые крышки с закрепленными на внутренней стороне центрирующими постоянными магнитами, установленные в корпусе посредством резьбового соединения с возможностью осевого перемещения, чувствительный элемент, состоящий из двух кольцевых постоянных магнитов, между которыми установлена втулка, на наружной и/или внутренней цилиндрической поверхности которой выполнены проточки, чувствительный элемент размещен в корпусе таким образом, что одноименные полюса чувствительного элемента и центрирующих магнитов обращены друг к другу, чувствительный элемент, торцевые крышки и центрирующие магниты имеют соосные сквозные отверстия, магнитная жидкость расположена в корпусе в виде двух капель, постоянные магниты чувствительного элемента погружены в соответствующую каплю магнитной жидкости, отличающееся тем, что во втулке выполнены продольные или спиралевидные щелевые отверстия, при этом втулка изготовлена из немагнитного материала.

   

Images