SU682761A1

SU682761A1 - Inclination angle sensor

Info

Publication number: SU682761A1
Application number: SU762436252A
Authority: SU
Inventors: Петр Авраамович Гончаров; Юрий Петрович Гончаров
Original assignee: Киевский Автомобильно-Дорожный Институт
Priority date: 1976-12-28
Filing date: 1976-12-28
Publication date: 1979-08-30

Description

Изобретение относитс к области контрольно-измерительной техники и предназначено дл измерени углов наклона местности при изыскани х автомобильных дорог дл съемки полеречных и продольных профилей мест ности с уклонами от О до±90°.The invention relates to the field of instrumentation technology and is intended to measure the inclination of the terrain during the exploration of roads for surveying the transverse and longitudinal profiles of the terrain with slopes from 0 to ± 90 °.

Известны ма тниковые наклономеры с преобразователем потенциометрического типа, включенным в мостовую измерительную схему 1. Под ма тником укреплен электромагнит, служащий дл з меньшени вли ни ускорений.Known inclinometers are known with a potentiometric type transducer included in the pavement measuring circuit 1. A magnet is installed under the tank, which serves to minimize the effects of acceleration.

Известны также устройства дл определени углов наклона на движущихс объектах , содержащие ма тник, преобразователь и демпфирующее приспособление, выпоЛНенное в виде планки, выпнутой s форме дуги с центром в точке подвеса ма тника по всей длине его возможного перемещени , имеющей корытообразное сечение, охватывающее груз ма тника. Груз ма тника выполнен из .посто нного магнита, «а боковых плоскост х которого укреплены ферромагнитные пластинки {1}.Devices for determining tilt angles on moving objects are also known, which contain a tang, a transducer, and a damping device made in the form of a bar, an arc shape is extruded and centered at the tilting point of the tambourine along the entire length of its possible movement, which has a trough-shaped cross section covering the weight tnik. The load of the tandem is made of a permanent magnet, and the side planes of which are reinforced with ferromagnetic plates {1}.

Недостатки указанных устройств заключаютс в следующем: дл обеспечени выС0:кой чувствительности они требуют значительных габаритов и веса;The disadvantages of these devices are as follows: to ensure high sensitivity: they require considerable dimensions and weight;

низкочастотные собственные колебани ма тника способны резонировать с близкими по частоте колебани ми транспортного средства, «а котором устанавливают наклономер;low-frequency natural oscillations of the tantrum are able to resonate with similar frequency oscillations of the vehicle, which is set by the tiltmeter;

трудности технического обеспечени демпфировани свободных колебаний больщой массы ма тника лри «ебольщнх смещени х;the difficulty of ensuring the damping of free oscillations of a large mass of the t-shirt;

чувствительность измерительного элемента вс кого углового датчика пропорциональна длине дуги этого элемента, ограниченной измер емым углом, котора , в свою очередь, пропорциональна радиусу кривизны элемента. У ма тника приборов измерительный элемент угла расположен на кривой малого радиуса вращающейс детали подвески;The sensitivity of the measuring element of the entire angular sensor is proportional to the length of the arc of this element, limited by the measured angle, which, in turn, is proportional to the radius of curvature of the element. In the instrument maker, the angle measurement element is located on the small radius curve of the rotating part of the suspension;

на надежность работы ма тниковых приборов более отрицательно сказываютс;; поперечные толчки и колебани при двил ении транспортного средства.the reliability of the tandem devices is more adversely affected ;; lateral tremors and vibrations during vehicle movement.

Известны также устройства дл автоматического контрол уровн в каком-нибудь механизме, например в оборудовании дл профилировани или распределени материалов , где необходимо поддерживать подвижную часть механизма в горлзонтальном положении или под заранее заданньп; углом наклона 3.Also known are devices for automatic level control in some mechanism, for example in equipment for profiling or distribution of materials, where it is necessary to maintain the movable part of the mechanism in horizontal position or under a predetermined position; tilt angle 3.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс датчик угла наклона, содержащий трубку, изогнутую по дуге части окружности, внутри которой помещено сопротивление (реохорд), параллельно с ним - токосъемный конта.ктиый привод и свободно движущийс иод собственным весом металлический шарик; преобразователь включен в мостовую схему лотенциометра .The closest to the invention to the technical essence is a tilt angle sensor containing a tube curved along the arc of a part of a circle, inside which a resistance (reohord) is placed, in parallel with it a current collector contact device and a freely moving iodine metal ball; The transducer is included in the bridge circuit of the lotiometer

Однако этот датчик не содержит достаточно надел-сных средств деми|фированн , поэтому не может полностью устранить вли ние ииер;ционнь х сил при движении контактного щарика.However, this sensor does not contain enough adequate means of demisting, therefore, it cannot completely eliminate the influence of the international forces when the contact ball moves.

Заполн юща трубку токопровод ща в зка жидкость вл етс изол тором и, попада ка контактирующие поверхности, будет нарушать непрерывность контактировани , при этом сложлто подобрать жидкость с посто нной необходимой в зкостью lipj- зслог-и х р.боты ее в диапазоне 40- 50 С.The conductive viscous liquid filling the tube is an insulator and, upon contacting the surfaces, will interfere with the continuity of the contact, and it is difficult to pick up a liquid with a constant viscosity lipj and its working range in the range of 40-50. WITH.

Кроме того, датчик нельз использовать дл съемки профилей и поперечных сечений уониелей, подземных переходов и других объектов с углами наклона более 90°.In addition, the sensor cannot be used to capture profiles and cross sections of wands, underpasses and other objects with inclination angles greater than 90 °.

Целью изобретени вл етс повышение точлосги путем уменьщени вли ни на результаты измерений ускорени и температуры .The aim of the invention is to increase the point by reducing the effect on the measurement results of acceleration and temperature.

Это достигаетс тем, что предлагаемый датчик, содержащий трубку из диамагнитного материала, изогнутую по дуге частл окру.жнос1и, чувствительный элемент в виде металл-ического шарика, контактирующего с расположе ными в трубке реохордом и токосъемным проводом, 1включенными в мостовую схему потенциометра, снабжен компенсатором ускорени и демпфером , выполненным в впде дополнительной трубки, аналогичной по форме и материалу основной, установленной в параллельной с ней плоскости и заполненной демпфирующей жидкостью, в которую помещено инерциоиное тело-магнит, взаимодействующий с шариком, а верхние концы дополнительной трубки соединены между собой горизонтальной трубкой, снабженной регулируемым гидравлическим демпфером, загюлнанной жидкостью, и эластичным шлангом , проложенным по внутренней стенке основной трубки.This is achieved by the fact that the proposed sensor, containing a tube made of a diamagnetic material, curved along the arc of a circle around it, a sensitive element in the form of a metal ball, in contact with a reochord and collector wire in the tube, 1 included in the bridge potentiometer circuit, is equipped with a compensator acceleration and a damper made in the additional tube, similar in shape and material to the main tube, installed in a plane parallel to it and filled with a damping fluid in which it is placed nertsioinoe magnet body cooperating with the ball, and the upper ends of an additional handset interconnected horizontal tube equipped with adjustable hydraulic damper zagyulnannoy liquid, and an elastic hose laid on the inner wall of the main pipe.

Дл расщирени .рабочего диапазона обе трубки закреплены на секторе со шкалами , подвещенном на корпусе с возможностью изменени и фиксировани его начального ноложени .To extend the operating range, both tubes are fixed on a sector with scales, highlighted on the body with the possibility of changing and fixing its initial position.

На фиг. 1 показана обща схема описываемого датчика; вид со стороны пустотелой трубки с реохордом и щариком; на фиг. 2 - вертикальный разрез по Л-А фиг. 1; зга фиг. 3 - нижн часть общего вида со стороны жидкостной трубки с магнитом.FIG. 1 shows the general scheme of the described sensor; view from the side of a hollow tube with a reochord and a ball; in fig. 2 is a vertical section along the line of FIG. one; FIG. 3 - lower part of the general view from the side of a liquid tube with a magnet.

Датчик содержит пустотелую трубку /, реохорд 2, контактный токосъемный провод 3, шарик левую ветвь 5 реохорда 2, привод 6 от левой ветви реохорда, провод 7 от контактного токосъемника и питающую сеть, поте щиометр S, ось 9 корпуса 10 дагчила , провод 11 от правой ветви реохордаThe sensor contains a hollow tube /, a reohord 2, a contact collector wire 3, a ball left branch 5 of a reichord 2, a drive 6 from the left branch of the reichord, a wire 7 from the contact current collector and a power supply network, meter S, axis 9 of the housing 10 is dagchil, wire 11 from right branch of reichord

к потенциометру, фиксатор }2 положени корпуса датчика, эластичный шланг 13, соединительную горизонтальную трубку М концов дополнительной трубки 15, посто иный магнит 16, сектор 17 корпуса датчика,to potentiometer, retainer} 2 positions of the sensor body, elastic hose 13, horizontal connecting tube M ends of the additional tube 15, permanent magnet 16, sector 17 of the sensor housing,

гидравлический демпфер на соединительной грубке (на чертежене показан).the hydraulic damper on the joint is rough (shown on the drawing).

При производстве работ датчик устанавливают в горизонтальное положение и размещают на тележке профилометра или другом транспортном средстве. При перемещении по измер емому участку, имеющему наклон, величину последнего определ ют по шкале потенциометра.During work, the sensor is installed in a horizontal position and placed on a profilometer trolley or other vehicle. When moving along the measured section, which has a slope, the value of the latter is determined on a scale of the potentiometer.

При передвижении датчика по Пересеченной местности иеизбел ны большие изменени в скорости движени и вертикальные колебани , что может вызывать больш ие искажени в показани х датчика за счет инерционных сил, возникающих в свободно перемещающемс шарике-контакте 4.When moving the sensor across Rough Terrain, large variations in movement speed and vertical oscillations are isolated, which can cause large distortions in the sensor readings due to inertial forces arising in the freely moving ball-contact 4.

Дл устранени этих погрешностей датчик угла наклона содержит жидкостную трубку 15 с посто нным магнитом 16, который под вли нием магнитного прит жени удерживает вблизи себ (контакт, изготовленный , например, из .м гкого железа в виде пустотелого шарика 4.To eliminate these errors, the tilt angle sensor contains a liquid tube 15 with a permanent magnet 16, which, under the influence of magnetic attraction, keeps it close to itself (a contact made, for example, of soft iron in the form of a hollow ball 4.

Инерционные силы, возникающие у посто ниого матнита, поглощаютс жидкостной средой, например, тормозной жидкостью , заполн ющей дополнительную и соединительную трубку, имеющую гидравлический де.мпфер.The inertial forces arising from the constant matnite are absorbed by a fluid medium, for example, brake fluid, which fills the auxiliary and connecting tube having a hydraulic damper.

Дл устранени отрыва шарика от магнита и выхода его из магнитного пол , датчик угла иаклона содержит параллельно с соединительной трубкой эластичный упр;го-сжатый пустотелый, например, резиновый шланг, проложенный по основной пустотелой трубке 1, который при возникновении больших инерционных усилий, при резких толчках под давлением на жидкость инерционных сил магнита, наполн етс In order to remove the ball from the magnet and exit it from the magnetic field, the angle sensor of the angle includes an elastic control parallel to the connecting tube; a hollow-compressed hollow, for example, a rubber hose, laid along the main hollow tube 1, which, when large inertial forces occur, with sharp impulses under pressure on the liquid inertial forces of the magnet, is filled

жидкостью, увеличива свое сечение, прижимает к трубке шарик 4, чем удерживает его от выхода из магнитного пол .the fluid, increasing its cross section, presses the ball 4 to the tube, thereby preventing it from leaving the magnetic field.

Дл предохранени контакта от окислени трубка / заполнена инертным- газом. Основна и дополнительна трубки с измерительным элементом и демпфирующим магнитом расположены по полуокружности сскгора, снабженного двум угломерными 1;: :алами от нижнего нулевого делени в обе стороны до 90°.To protect the contact from oxidation, the tube / is filled with an inert gas. The main and additional tubes with a measuring element and a damping magnet are located along the semicircle of a mountain mount equipped with two goniometric 1 ;:: alai from the bottom zero division in both directions to 90 °.

Claims

Provide a portable case of the sensor housing with a latch 12, which ensures the installation of the sensor sector at any angle to the jv.zone (from 0 to 360 °). The sensor provides measurement accuracy: 1 of the slope angle of about 7 mip (the radius of the circle on which the tubes are laid must be 250-30U mm}. The sensor can also be used on an impassable terrain for transport. In this case, it is set to a portable trolley that rolls along the profile manually. The presence on the sensor body of a scale of division, for example, 0.1 °, makes it possible to take a carriage with a sensor on a steep slope when shooting. scale scales e, measure the slope length by the measuring wheel and rod, which the trolley is equipped with. Claim 1. Angle angle sensor, mainly for profilers, comprising a housing, a tube of diamagnetic material, curved along an arc of a part of a circle, and a metal ball sensitive element, in contact with a re-chord located in the tube and a collector wire included in a bridge potentiometer circuit, characterized in that, in order to increase accuracy by reducing the effect on the measurement results of the acceleration rate ture, it is filled with an accelerator compensator and a damper, filled with an additional tube, similar in shape and material to the base, installed in a plane parallel to it and filled with a damping fluid, in which the inert spherical body is placed, interacting with the ball, interconnected horizontal tube, equipped with a hydraulic adjustable damper filled with liquid, and an elastic hose, laid on the inner wall of the main tube. 2. The sensor according to claim 1, characterized in that, in order to expand the operating range, both tubes are fixed 1 in a sector with scales, highlighted on the body with the possibility of changing and fixing its initial position. Sources of information accepted in the examination during the examination: 1. USSR author's certificate No. 253391, cl. G 01 C, 1968.

2.AiBTOpcKoe certificate of the USSR N ° 435453, cl. G 01 C 9/12, 1970.

3. US patent number 2893134, cl. 33-206, 1959.

4. USSR author's certificate L 348866,1KL. G 01 C 9/20, 1970 (prototype).