ДАТЧИК УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ

Полезная модель относится к устройствам измерения и преобразования информации в информационно-измерительной технике и автоматике, которая может быть использована в качестве датчика обратной связи при управлении перемещением рабочих органов авиационных систем управления.
В настоящее время датчики, аналогичные предлагаемому, известны. К ним относятся, в частности, устройства, рассматриваемые в книгах: «Проектирование датчиков для измерения механических величин» / Под ред. Е.П. Осадчего - М. Машиностроение. 1979, с. 276-280; Келим Ю.М. «Электрические и магнитные элементы систем автоматики» - М., Высшая школа, 2004, с 47-59. Они состоят из кольцевого каркаса, на который намотана изолированная проволока. По верхней грани каркаса скользит щетка токосъемного движка потенциометра, закрепленная на валике, установленном в центре каркаса с возможностью вращения. Изоляция проволоки для обеспечения электрического контакта со щеткой зачищена. Валик электрически изолирован от щетки.
Напряжение питания датчика подают через два крайних зажима обмотки каркаса. Выходной сигнал датчика снимают между одним из крайних зажимов и щеткой движка. При повороте валика выходной сигнал меняется в соответствии с текущим положением щетки. По сути, он характеризует угловое положение валика. Если валик датчика механически соединить с рабочим органом управляемой машины, то выходной сигнал датчика и становится сигналом обратной связи в системе управления перемещением рабочих органов.
В качестве аналога можно также привести датчик угловых перемещений МУ-615А, который рассмотрен в книге «Потенциометрический датчик угловых перемещений, теплостойкий МУ-615А». Техническое описание и инструкция по эксплуатации.
Он предназначен для преобразования углов перемещения органов управления самолета в электрические величины (напряжение, электрическое сопротивление). Принцип действия основан на пропорциональном изменении сопротивления потенциометра в зависимости от величины угла поворота токосъемного движка. Датчик МУ-615А состоит из следующих узлов: корпуса, потенциометра, намотанного на кольцевой цилиндрический каркас, движка с контактом и соединителя. Наружная часть датчика несет на себе детали, посредством которых крепится механизм, соединяющий орган управления самолета сдатчиком. Изменяя свое положение, орган управления приводит во вращение ось движка датчика, что обеспечивает изменение выходного сигнала (напряжения) в соответствии с текущим положением токосъемного движка. Соединитель служит для подачи электропитания к обмотке потенциометра и для выдачи снимаемого напряжения.
Устройства-аналоги довольно просты, однако имеют существенный недостаток: отсутствие люфтовыбирающего устройства и сочленяющего устройства демпфирующего динамические нагрузки, которые повышают точность измерения углового положения объекта измерения и защищают датчик от механических повреждений, что. Люфт возникает в механическом соединении объекта управления с валом датчика.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является датчик поворота, выбранный в качестве прототипа, содержащий потенциометрический датчик, представляющий собой цилиндрический каркас, на поверхности которого соосно с ним размещена проволочная спираль, закрепленная на концах каркаса, винт, установленный параллельно оси каркаса с возможностью вращения, и токосъемник, изолированный от винта, закрепленный на нем с помощью гайки, причем гайка выполнена разрезной из двух половинок, разжимаемых пружиной, что делает передачу «винт-гайка» безлюфтовой, с возможностью перемещения вдоль оси винта и взаимодействующей со спиралью. Кроме этого, он снабжен поворотным валом, механической передачей, соединяющей винт с валом, двумя дополнительными токосъемниками, установленными на концах каркаса, изолированного от него, при этом каркас установлен на валу, а на поверхности спирали по всей ее длине установлена обмотка из изолированной проволоки, концы которой соединены с дополнительными токосъемниками (Патент РФ на полезную модель №135792 U МПК G01B 7/30, Н01С 10/00). Выбранный прототип обладает недостатком: отсутствуют люфтовыбирающее устройство и сочленяющее устройство, демпфирующее динамические нагрузки, возникающие на валу датчика углового положения.
Сущность предлагаемой полезной модели как технического устройства заключается в устранении люфта, возникающего в механической передаче, связывающей объект управления с валом датчика угловых положений, что повышает точность определения положения объекта управления и в защите потенциометра датчика от воздействия динамических нагрузок на подвижную часть потенциометра при несанкционированном воздействии пружины выборки люфта и защите пружин сочленяющего устройства от повреждений.
Она выражается совокупностью существенных признаков:
- наличие в конструкции датчика пружины выборки люфта, механически соединенной с корпусом и валом датчика углового положения;
- наличие сочленяющего устройства вала датчика с валиком потенциометра демпфирующего динамические нагрузки на его подвижную часть.
Техническое решение задачи выборки люфта в механическом соединении объекта управления с валом датчика достигается тем, что при установке датчика угловых положений на объект регулирования пружина выборки люфта взводится в рабочее положение поворотом корпуса датчика относительно его вала, что обеспечивает выборку люфта в механической передаче, связывающей объект управления с валом датчика углового положения и в то же время при несанкционированном спуске взведенной пружины может иметь место динамический удар, приводящий к поломке потенциометра.
Техническое решение задачи защиты потенциометра от воздействия динамических нагрузок на его подвижную часть при несанкционированном спуске взведенной пружины выборки люфта достигается посредством использования сочленяющего устройства между валом датчика и валиком потенциометра, представляющего собой систему пружин, демпфирующего динамические нагрузки на подвижной части потенциометра.
На фиг. 1 представлена конструкция предлагаемого датчика.
Датчик состоит: из корпуса 1, к которому крепятся привод 2 и каркас 3. Привод 2 включает в себя вал 4, установленный в подшипниках 5 и 6, пружины 7, поджимающей вал 4 к упору 8. В верхнем конце вала 4 закреплена ведущая пружина пластинчатая 9. На каркасе 3 установлен потенциометр 10, на валике 11 которого закреплен поводок 12, блоки 13 и 14 с радиоэлементами. Поводок 12 имеет ограничительные упоры 15 и ведомые пружины 16, которые сочленены с ведущей пластинчатой пружиной 9.
Датчик углового положения работает следующим образом. Вал 4 датчика углового положения посредством системы тяг механически соединяется с объектом управления. Поворотом корпуса 1 датчика пружина пластинчатая 7 взводится на угол, достаточный для создания необходимого момента вращения на валу 4, после чего корпус 1 закрепляется на корпусе летательного аппарата. Ведущая пружина пластинчатая 9 через пружины 16 обеспечивает соосность вала 4 и валика 11 потенциометра 10.
Момент вращения, созданный пружиной 7 на валу 4 датчика углового положения, осуществляет выборку люфта в системе тяг связи вала 4 датчика с объектом управления, что повышает точность измерения углового положения объекта регулирования и качество регулирования.
Система пружин, ведущей 9, ведомых 16 демпфирует несанкционированные динамические нагрузки, которые могут иметь место на валике 11 потенциометра 10, из-за удара вала 4 об упор 8, что исключает механическое повреждение потенциометра 10, тем самым осуществляет его механическую защиту, а наличие ограничительных упоров 15 на поводке 12 защищает пружины 9 и 16 от повреждения, что в итоге повышает надежность датчика углового положения.
Новизной предлагаемого датчика является использование в его конструкции сочленяющего устройства между валиком потенциометра 11 и валом датчика 4, представляющего собой систему пружин 9 и 16, демпфирующего динамические нагрузки на его подвижную часть, что повышает надежность датчика.
Заявляемое устройство экспериментально подтвердило возможность получения предполагаемого результата.