ДАТЧИК УГЛА НАКЛОНА

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения угла наклона относительно горизонта, в частности в устройствах робототехники, транспортных средствах, инклинометрах и подъемных устройствах.
Известен емкостной наклономер с неэлектропроводной жидкостью, которая частично заполняет пространство между двумя симметричными, имеющими форму круговых секторов, парами пластин, которые образуют систему двух конденсаторов с электронной схемой, на выходе которой выдается сигнал, пропорциональный разности емкостей [1].
Существенным недостатком этого наклономера является ограниченный диапазон измерения углов наклона.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является датчик угла наклона, содержащий первую плоскопараллельную диэлектрическую пластину, на одной стороне которой выполнено четное количество и более трех потенциальных электродов в виде равнобедренных треугольников, которые запитаны через проводниковые структуры от электронной схемы сигналами, сдвинутыми друг относительно друга по времени, при этом количество сигналов равно количеству потенциальных электродов на первой пластине, вторую плоскопараллельную пластину, при этом первая и вторая пластины соединены между собой с образованием герметичной полости, которая частично заполнена жидкостью, дополнительный съемный электрод на второй плоскопараллельной пластине, находящийся в герметичной полости и съемный электрод на второй плоскопараллельной пластине, находящийся вне герметичной полсти, при этом съемный электрод соединен через проводниковые структуры с электронной схемой. [2].
Недостатком известного датчика угла наклона является не полное подавление методической погрешности измерения, которое объясняется тем, что форма электрического поля наведенного на съемном электроде не полностью соответствует форме потенциальных электродов из-за наличия краевых эффектов.
Целью полезной модели является полное исключение методической погрешности в измерении угла наклона, что позволяет также расширить сферу применения датчика.
Указанная цель достигается тем, что в датчике угла наклона, содержащем первую плоскопараллельную пластину, на одной стороне которой выполнены потенциальные электроды, число которых является четным и более трех, вторую плоскопараллельную диэлектрическую пластину, на одной стороне, которой выполнен съемный электрод, при этом первая и вторая пластины соединены между собой с образованием герметичной полости, частично заполненной неэлектропроводной жидкостью, съемный электрод и потенциальные электроды соединены через проводниковые структуры с электронными схемами, а потенциальные электроды запитаны периодическими электрическими сигналами сдвинутыми относительно друг друга во времени, введен дополнительный электрод, выполненный на первой пластине на стороне находящейся в герметичной полости имеющий окна в виде равнобедренных треугольников или трапеций, размеры которых меньше или равны размерам потенциальных электродов, и проводниковой структурой, соединен с нулевой точкой электронной схемы.
Для исключения влияния посторонних электрических полей датчик угла наклона должен быть заключен в экранирующий корпус и съемный электрод датчика должен быть защищен экраном.
Работа датчика угла наклона поясняется чертежами. На Фиг.1 общий вид варианта датчика с жидкостью, на Фиг.2 - вариант первой плоскопараллельной пластины с потенциальными электродами и дополнительным электродом, на Фиг.3 - вариант второй плоскопараллельной пластины со съемным и дополнительным съемным электродами.
Датчик угла наклона (см. Фиг.1) содержит первую диэлектрическую плоскопараллельную пластину 1, на одной стороне которой выполнены потенциальные электроды 2, соединенные с электронной схемой 3 с помощью проводниковой структуры 4, на стороне, находящейся в герметичной полости выполнен дополнительный электрод 10 соединенный с нулевой точкой электронной схемы, вторую диэлектрическую плоскопараллельную пластину 5, на одной стороне которой выполнен дополнительный съемный электрод 6 а на другой стороне съемный электрод 7, соединенный проводниковой структурой 4 с электронной схемой 3. Скрепленные между собой первая пластина 1 и вторая пластина 5 образуют замкнутую герметичную полость 8, частично заполненную неэлектропроводной жидкостью 9. Информация об угле наклона содержится в фазе сигнала снимаемого с электрода 7.
Предлагаемый датчик угла не имеет методической погрешности и за счет повышенной точности измерения угла расширяется сфера его использования.
Источники информации
1. Патент ГДР - DD №226068, Кл. G01C 9/20.
2 RU 2441200 C2, 20010 г. - прототип.