SU1530900A1 - Ма тниковый датчик наклона - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и приборам управлени . Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей датчика за счет одновременного измерени  составл ющей ускорени . Датчик содержит размещенные в цилиндрической полости, заполненной демпфирующей жидкостью, две пружины 9 и 10, а также первый ма тник, состо щий из частей 4-6, и второй ма тник 8, которые укреплены соответственно жестко на оси 1 и на подшипниках 7. Датчик содержит два преобразовател  15, 17 и 16, 18 угла наклона в электрический сигнал, св занных соответственно с первым и вторым ма тниками. Преобразователи 15-18 включены в мостовую схему через переключатель пр мого и обратного соединени  их общих выводов 17 и 18. Ма тник 8 выполнен в виде груза, который сбалансирован в вертикальном положении относительно оси 1 и св зан с первым ма тником через пружины 9 и 10, выполненные противодействующими. Дл  увеличени  поверхностного жидкостного трени  радиальна  поверхность ма тника 8 выполнена в виде ребер, перпендикул рных оси 1 вращени  ма тников. 4 ил. 1 с. 2 з.п.ф-лы.

Description

Изобретение относитс  к измери- 5 тельной технике и приборам управлени .

Цель изебретенн  - расширение функ циональных возможностей за счет одновременного измерени  составл ющей ускорени .

На Лиг.1 изображен датчик, прог дольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.I; на фиг.4 - электрическа  схема подключени  преобразователей. Устройство содержит ось 1, совмещенную с осью цилиндрической полос- ти корпуса 2, жестко скрепленный с помощью хомутов 3 ма тник, состо щий их двух торцовых частей А и 5 , жестко соединенных со средней частью 6 двум  винтами. В верхней части полости на оси 1 установлен на двух шарикоподшипниках 7 груз 8 с ребристой наружной поверхностью. Ребра направлены вдоль плоскости вращени . Ось 1 св зана с грузом 8 двум  противодействующими плоскими спиральными пружинами 9 и 10. Внутренние концы спиралей пружин вход т и упираютс  в местные пазы на оси 1, расположенные диаметрально противоположно. Концы наружных витков спиралей пружин прилегают через пластины 11 к противоположным торцам груза, перпендикул рным плоскости вращени , и упираютс  в выступы на торцах. При установке обе пружины закручиваютс  на угол, больший предельного угла отклонени  груза.

Со стороны обоих торцов стенок полости к грузу прикреплены винтами. 12 Аланцы 13 и 14. В кольцевой расточке на торце корпуса 2 установлены симметрично два идентичных кольцевых потенциометра (проволочных резистивных элемента) 15 и 16. Напротив середин контактных дорожек каждого из потенциометров установлены токосьемники 1 и 18.Верхний токосъемник 17 укреплен на изолирующей колодке 19, котора  прикреплена к фланцу 13. Конец токо- съемника 17 присоединен к наружному -концу плоской спиральной пружины 20. Внутренний конец этой спиральной пружины укреплен на оси 1 через изолирующую прокладку 21 и к нему присое- динен провод 22, пропущенный через осевое и радиальное отверсти  в оси 1. Нижний токосъемник 18 укреплен на изолирующей колодке 23, котора 

5 0 5 о

Q 5 Q

5

прикреплена к торцовой части 4 ма т- ника. Конец токосъемника 18 присоединен к проводу 24, пропущенному через осевое и радиальное отверсти  в оси 1.

Кольцевые потенциометры 15 и 16, св занные токосъемниками 17 и 18 с грузом 8 и ма тником, 1гмеют равные полные совпротивлени  (фиг.4). При помощи переключател  контактов К 1.1 и К 1.2 могут образоватьс  два варианта мостовой измерительной электрической схемы (дл  измерени  наклона объекта и дл  измерени  его ускорени ). Выходной сигнал снимаетс  с контактов С и D, На контакты А и В подаетс  опорное напр жение.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии ускорений объекта спиральные пружины 9 и 10 удерживают груз 8 в вертикальном положении неподвижно относительно ма тника. Вращение корпуса 2 не вызывает отклонений системы ма тник-груз от вертикали , так как зазоры между стенками полости корпуса 2, поверхност ми 4-6 ма тника и груза 8 больше толщины пограничного сло  жидкости.

Т1рн ускорении объекта (или его торможении ) ,ма тник и груз 8 поворачиваютс  встречно в направлении, противоположном ускорению, вытесн   жидкость из объема между ними через зазоры. При этом одна из пружин ис- пытьшает дополнительное напр жение, а друга  - разгрузку.

Момент ма тника в горизонтальном положении от действи  земного ускорени  больше соответствукщего момента груза на величину ДМ, обеспечивающую требуемый порог чувствительности датчика. Обратное отношение указанных моментов выбираетс  в пределах 0,6-0,8.

Диапазон измерений ускорений дл  каткдого датчика зависит от суммарной жесткости его спиральных пружин 9 и 10. Дл  изменени  диапазона достаточно установить другую пару пружин. Жесткость пружин рассчитг шают дл  условий, при которых достигаетс  равенство углов отклонени  ма тника и груза 8 при воздействии посто нного ускорени  а. При зтом d dj d. Вьтолнение этого равенства возможно благодар  тому, что пр,и встречном наклоне ма тш-гка и груза земное ускорение g противодействует i отклонению

ма тника от вертикали и одновременно способствует отклонению от вертикали груза 8.

Взаимосв зь параметров выражаетс  зависимостью

0 п + tf; оС

, ,oi,H а (1)

где п a/g.

Максимальный момент ма тника определ етс  по формуле

М

ЛМ

Жесткость пружин К (углова ) рассчитьгоаетс  по формуле

... M,(aCosoi- gSinoi) ,-4

. (з;

2oL

Когда ускорение нарастает медленно или с частотой, меньшей чем частота задемпфированной системы, эф- Лект демпЛировани  можно не учитывать . Независимо от нарастани  величины ускорени  сохран етс  равенство od,. oL yrnoB поворота ма тника и груза относительно вертикали.

Увеличение поверхности жидкостного трени  за счет ребер на верхней части груза способствует уменьшению частоты его колебаний и, следовательно , разницы в частотах колебаний ма тника и груза.

Схема (фиг.4) иллюстрирует использование предлагаемого устройства дл  измерений ускорений и углов наклона объекта. В указанном (фиг.4) положении переключател  контактов К обеспечиваетс  измерение ускорений с компенсацией сигналов,вызванных вращением объекта, и суммирование сигналов, вызванных отклонением ма тника и груза от вертикали, В другом

10

15

20

ь

25

30

35

40

45

положении переключател  обеспечиваетс  измерение наклона с компенсацией сигналов, вызванных ускорением.

Claims (2)

1. Ма тт1ковый датчик наклона, содержащий размещенные в цилиндрической полости, заполненной демпфирующей жидкостью, первый и второй ма тники, соответственно жестко и на подшипниках закрепленные на оси, преобразователь угла поворота первого ма тника и две пружины,отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей за счет одновременного измерени  составл пощей ускорени , он снабжен иреобразоватепем угла поворота второго ма тника и переключателем пр мого и обратного соег, динений общих выводов преобразовате- лей угла поворота, KOTOphie выполнены в В1аде идентттчных, расположенных диаметрально противоположно кольцевых потенциометров , а второй ма тник вьтол- нен в виде груза, который сбалансирован в вертикальном положении относительно оси и св зан с первьм ма тник ком через пружины , выполненные противодействующими .

2. Датчик ПОП.1, отличающий с   тем, что поверхность груза вьшолнена в виде ребер, перпендикул рных оси вращени  второго ма тника.

Фие2

6-5