SU714147A1 - Apparatus for measuring tilted object solid angle - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ЗТ7Ла НАКЛОНА ОБЪЕКТА(54) DEVICE FOR DETERMINING A SPATIAL ZT7LA TILTING OBJECT

1 Изобретение относитс  к контрольно-измерительной техники и может быт йспбльзовано в приёоростроении и автоматике в качестве преобразовател  пространственного угла наклона .контролируемого объекта в электрический сигнал. Известны устройства дл  определени , угла наклона, содержаищв ма тник , выполненный в виде сегмента из кольцезого феррита с высокой маГ нитной проницаемостью, вход щего в полость закрепл емого на объекте каркаса, с обмотками возбуждени  и вторичными обмотками 1. Известны также устройства дл  определени  пространственйоро наклона, содержащие ма тники и индуЬт вный преобразователь, по ключен ный к измерительному автогейёратору , вход щему в схему измерений 121 Наиболее близким по технической суЕ иости К предложенному  вл етс  . устройство Д.ПЯ определени  простран ственного угла наклона объекта,.содержащее чувствительный элемент, раеположенный внутри соленоида,  вл йощегос  индуктивностью Kcme6aTej« ного контура измерительного аатогенератора , вход щего в схему формиро вани  выходного частотного сигнала. ЧувствиТельнь м элементом  вл етс  ма тник сукрепленной на нем сигнальной обмоткой. Ма тник помещен в электромагнитное поле соленоида так, что точка подвеса ма тники совпадает с магнитной осью соленоида. Соленоид жестко св зывают с контролируемым .объектом так, чтобы ось соленоида была параллельна нормальной оси объекта. Принцип работы датчика заключаетс  в том, что при отклонейин- .ма тника на углы ±у от оси соденонда в сигнальной обмотке наволщтс  электродвижуща  сила, величина и фаза которой соответствуют угловому положёйи о ма тника относительно оси соленоида, то есть относигельно нормальной оси объекта 3 . Основным недостатком таких датчиков  вл етс  слр Кноеть конструкции, мала  чувствительность, особенно при малых углах наклона и значительна  нелинейность выходной характеристики .- . Цель изобретени  - повышение точности измерени  и упрощение конструкции при малых углах наклона. Это достигаетс  тем, что в предложенном устройстве, содержащем1 The invention relates to instrumentation technology and can be used in engineering and automation as a transducer of the spatial angle of inclination of the object to be controlled into an electrical signal. Devices are known for determining the inclination angle, containing a pattern made in the form of a segment of high magnetic permeability ring ferrite entering the cavity of the frame fixed to the object, with excitation windings and secondary windings 1. Also known are devices for defining spatial tilt , containing pendulums and an inductive transducer connected to the measuring autoheater included in the measurement scheme 121 The closest in technical terms to the one proposed is. The DPP device for determining the spatial angle of inclination of an object, containing a sensitive element located inside the solenoid, is the inductance Kcme6aTej of the measuring circuit of the atogenerator included in the formation of the output frequency signal. The sensing element is a keyhole attached to it by a signal winding. The antenna is placed in the electromagnetic field of the solenoid so that the suspension point of the antenna coincides with the magnetic axis of the solenoid. The solenoid is rigidly connected to the controlled object so that the axis of the solenoid is parallel to the normal axis of the object. The principle of the sensor operation is that when the angles are ± angles ± y from the sodenond axis in the signal winding an electromotive force arises, the magnitude and phase of which correspond to the angular position of the mother about the solenoid axis, i.e. relative to the normal axis of the object 3. The main disadvantage of such sensors is the SLR of the design, the sensitivity is low, especially at small angles of inclination and the nonlinearity of the output characteristic is significant .-. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy and simplify the design at small angles of inclination. This is achieved by the fact that in the proposed device comprising

чувствительный элемент, расположен 1ый внутри соленоида,  вл ющегос  индуктивностью колебательного контура измерительного автогенератора, вход щего в схему формировани  выходного частотного сигнала, в качестве чувствительного элемента не .пользована жидкость, в ftbfci|:)yio п6мeщeн поплавок из диэлектрического материала с горизонтально закрепленной на нем плоской корЬткозамкнутой катушкой, расположенной в середине соленоида, С целью увеличени  чувствительности высота соленоида прин та равной половине его , а наружный диаметр короткозамкнутой катушки выбран близким, внутренйему диаметру каркаса соленоида, расположенного внутри кольца из ферродиэлерика . - - , - . -Г Г - .T-;.;:;j /,the sensitive element is located 1st inside the solenoid, which is the inductance of the oscillatory circuit of the measuring oscillator included in the output frequency signal shaping circuit, no liquid was used as a sensitive element, ftbfci |:) yio 66 a mixed float of dielectric material with a horizontally fixed on it a flat closed loop coil located in the middle of the solenoid. In order to increase the sensitivity, the height of the solenoid is taken equal to half of it, and the outer diameter is short A closed coil is chosen close to the inner diameter of the solenoid frame, located inside the ring of ferrodieler. - -, -. - YY - .T -;.;:; J /,

Па чертеже приведена принципиальна  схема устройства.Pa drawing shows a schematic diagram of the device.

Устройство содержит чувствительньай элемент в виде короткоз 1мкнутой плоской катушки 1, закрепленной на поплавке 2 из дйэлёктрйка, йолёноид 3, измерительный автогенератор 4, опорный автогенератор 5, смеситель б, фильтр 7 нижних частот и-ферритовое кольцо.8. . ,The device contains a sensitive element in the form of a short-coiled 1-flat flat coil 1, mounted on a float 2 from a power cell, a yoloid 3, a measuring auto-oscillator 4, a reference auto-oscillator 5, a mixer b, a low-pass filter 7 and a ferrite ring. . ,

Соленоид жестко св зан.с контролируемйм объектом так, что .магнитна  ОСЬ соленоида параллельна нормальной оси объекта.The solenoid is rigidly connected with a controlled object so that the magnetic AX of the solenoid is parallel to the normal axis of the object.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

При отсутствии наклона ось короткозамйнутой катушки 1 и магнитна  ось соленоида 3 совпадают, Поэттйму вэаимоиндуктивность между соленойдом и короткозамкнутрй катушкой максимальна , вследствие чего привносимые в соленоид сопротивлени  также : максимальны. Поэтому соленоид 3 обладает Минимальной индуктивностью, а автогенератор 4 максимальной частотой . Частота тока генерации автогнератора 5 больше частоты измерительного автогенератора 4 на величину нулевой частоты преобразовател , Поэтому разность частот автогенераторов 4 и 5, полученна  в результате сложени  и детектировани  выходных сигналов автогенераторов и выделенна  фильтром нижних частот 7, «Соответствует нулю преобразовател . При отклонений контролируемого рбъекта от вертикали в любую сторону на угол Y короткозамкнута  катушка (поплавок) всегда остаетс  в горизонтальном положении и между ос ми соленоида и короткозамкнутой катушки образуетс  такой же угол -f Так как величина и фаза наводимых обмотке короткозамкнутой катушки электродвижущей силы соответствует углу Y т,е. индуктивна  св зь между солен.оидом и короткозамкнутой катушкой с увеличением f умень714147In the absence of inclination, the axis of the short-circuited coil 1 and the magnetic axis of the solenoid 3 coincide, so that the inductance between the solenoid and the short-circuited coil is maximum, so that the resistance introduced into the solenoid is also: maximum. Therefore, the solenoid 3 has a minimum inductance, and the oscillator 4 maximum frequency. The frequency of generation of the oscillator 5 is greater than the frequency of the measuring oscillator 4 by the value of the zero frequency of the converter. Therefore, the difference in frequency of the oscillators 4 and 5 obtained by adding and detecting the output signals of the oscillators and selected by the low-pass filter 7, "Corresponds to zero converter. When the controlled object deviates from the vertical to either side at an angle Y, the short-circuited coil (float) always remains horizontal and between the axes of the solenoid and the short-circuited coil the same angle -f is formed. Since the magnitude and phase of the electromotive force induced to the winding of the short-circuited coil corresponds to the angle Y those. inductive coupling between a saline and a short-circuited coil with an increase in f decreases 714147

шаетс , привносимые .;в соленоид сопротивлени  уменьшаютс , а индуктивность соленоида увеличиваетс . Это в свою очередь приводит к уменьшению частоты измерительного автогенератора и соответствующему увеличению выходной частоты преобразовател , Дл  увеличени  чувствительности преобразовател  при малых углах наклона высота соленоида прин та равной половине его диаметра, а дл  уменьшени  погрешности от смещени  центра короткозамкнутой катушки относительно оси соленоида наружный диаметр короткозамкнутой катушки прин т близким внутреннему диаметру каркаса соленоида. При этом катушка располагаетс  в середине соленоида. Дл  увелйчейи  реактивной составл ющей привнбсимох о в соленоид сопротивлени , задающий элемент собран из нескольких плоских короткозамкнутых катушек одного диаметра с больаюй плотностью заполнени . Дл  уменьшени  температурной погрешности автогенераторы 4 и 5 одинаковы. Нуль преобразовател  регулируетс  изме .нением частоты опорного автогенератора 5, а чувствительность регулируетс  подстройкой частоты измерительного автогенератора 4, Дл  обеспе .чени  виброустойчивости преобразовател  внутрь соленоида залито трансформаторное масло, а сам поплавок снабжен четырьм  ребрами. Устройство имеет рабочий диапазон от о до 10, 5 а погреишость пор дка + 2,5%,shranded, introduced.; in the solenoid, the resistance is reduced, and the inductance of the solenoid is increased. This in turn leads to a decrease in the frequency of the measuring oscillator and a corresponding increase in the output frequency of the converter. To increase the sensitivity of the converter at small angles of inclination, the height of the solenoid is half the diameter of the solenoid, and to reduce the error from the center of the short-circuited coil relative to the solenoid axis, the short-circuited coil outer diameter taken close to the inside diameter of the solenoid frame. In this case, the coil is located in the middle of the solenoid. In order to increase the reactive component in the form of a resistance solenoid, the driver element is assembled from several flat short-circuited coils of the same diameter with a high filling density. To reduce the temperature error, the oscillators 4 and 5 are the same. The zero of the converter is controlled by changing the frequency of the reference oscillator 5, and the sensitivity is adjusted by adjusting the frequency of the measuring automatic oscillator 4. To ensure the vibration resistance of the converter, transformer oil is poured inside the solenoid, and the float is equipped with four ribs. The device has a working range from about to 10, 5 and a maximum of + 2.5%,

Claims (3)

1.Авторское свидетельство СССР 410249, кл. G 01 С 9/02, 1972.1. Author's certificate of the USSR 410249, cl. G 01 C 9/02, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР по за вке 2488576/18-10,2. USSR author's certificate according to the application 2488576 / 18-10, кл. G 01 С 9/06, 23.05.77.cl. G 01 C 9/06, 23.05.77. 3. Мелетико В. В. и др. Анализ погрешности электрического .датчика угла дл  малогабаритных ма тниковых чувствительных элементов . - в журнале Приборостроение . Извести  вуэов, 1974, 9 (прототип).3. V. V. Meletiko et al. Analysis of the error of the electric angle sensor for small-sized fixed sensors. - in the journal Instrument Making. Lime Vueov, 1974, 9 (prototype).