ДАТЧИК УГЛА НАКЛОНА

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения угла наклона относительно горизонта, в частности в геофизических приборах (инклинометрах, наклономерах), в устройствах робототехники, транспортных средствах и подъемных механизмах.
Известен емкостной наклономер, содержащий плоскопараллельную пластину, на одной стороне которой имеются две поверхности (два электрода) двух конденсаторов с электронной схемой, а на другой стороне выполнен общий кольцевой электрод, охватывающий вышеупомянутые поверхности (электроды), соединенный с электронной схемой с помощью проводниковой структуры. К другой стороне плоской плоскопараллельной пластины прикреплен плоский затвор так, чтобы образовалась герметичная плоская, окружающая общий кольцевой электрод полость, которая частично заполнена электропроводной жидкостью [1].
Недостатком известного наклономера является ограниченный диапазон измерения углов наклона.
Известен датчик угла наклона [2], который наиболее близок к предлагаемой полезной модели и может быть применен в качестве прототипа.
Датчик угла наклона содержит первую и вторую плоскопараллельные диэлектрические пластины, соединенные между собой с образованием герметичной плоскости, частично заполненной жидкостью, а также комплект потенциальных и съемных электродов, соединенных через проводниковые структуры с электронной схемой.
Недостатком такого датчика является то, что на съемные электроды наводятся внешние электромагнитные сигналы и внутренние сигналы, запитывающие потенциальные электроды, не несущие информации об угловом положении потенциальных электродов относительно горизонтального уровня жидкости, что нарушает нормальную работу датчика угла наклона.
Задачей настоящей полезной модели является нормализация работы датчика угла наклона.
Датчик угла наклона, содержащий первую и вторую плоскопараллельные диэлектрические пластины, соединенные между собой с образованием герметичной полости, частично заполненной жидкостью, а также комплект из потенциальных, общее количество которых должно быть более двух, и минимум одного съемного электродов, соединенных через проводниковые структуры с электронной схемой, дополнительно снабжен нормализующим электродом, соединенным с точкой нулевого потенциала электронной схемы.
Нормализующий электрод может быть выполнен в виде токопроводящего корпуса, окружающего плоскопараллельные диэлектрические пластины с электродами или в виде плоскопараллельной токопроводящей пластины, расположенной вблизи съемных электродов.
Если нормализующий электрод выполнен в виде токопроводящего корпуса, то электронная схема может помещаться как внутри него, так и снаружи.
Потенциальные электроды могут располагаться как на внешней, так и на внутренней стороне первой плоскопараллельной пластины.
Съемные электроды в количестве от одного до максимально необходимого для различных вариантов исполнения датчика угла наклона могут располагаться на внутренней стороне первой плоскопараллельной пластины, на каждой из сторон и на обеих сторонах второй плоскопараллельной пластины.
Жидкость внутри герметичной полости может быть как электропроводной, так и неэлектропроводной.
В результате введения нормализующего электрода исключается смешивание на съемных электродах датчика угла наклона полезного сигнала, изменяющегося пропорционально изменению положения потенциальных электродов относительно горизонтального уровня жидкости, с внешними и внутренними электромагнитными сигналами такой информации не несущих, чем и обеспечивается нормальная работа датчика угла наклона.
Работа датчика угла наклона поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен вариант датчика с неэлектропроводной жидкостью и нормализующего электрода в виде токопроводящего корпуса, на фиг.2 - вариант датчика с неэлектропроводной жидкостью и нормализующего электрода в виде токопроводящей плоскопараллельной пластины, на фиг.3 - вариант первой плоскопараллельной пластины с потенциальными электродами (ПЭ 1, ПЭ 2, ПЭ 3, ПЭ 4), на фиг.4 - вариант второй плоскопараллельной пластины со съемным электродом вне герметичной полости.
Датчик угла наклона содержит первую 1 и вторую 2 плоскопараллельные диэлектрические пластины, соединенные между собой с образованием герметичной полости 3, частично заполненной жидкостью 4, а также комплект из потенциальных 5, общее количество которых должно быть более двух, и минимум одного съемного 6 электродов, соединенных через проводниковые структуры 7 с электронной схемой 8. Датчик дополнительно снабжен нормализующим электродом 9, соединенным с точкой 10 нулевого потенциала электронной схемы 8.
Нормализующий электрод 9 может быть выполнен в виде токопроводящего корпуса, окружающего плоскопараллельные диэлектрические пластины 1, 2 с электродами 5, 6 или в виде плоскопараллельной токопроводящей пластины, расположенной вблизи съемных электродов 6.
Если нормализующий электрод 9 выполнен в виде токопроводящего корпуса, то электронная схема 8 может помещаться как внутри него, так и снаружи.
Потенциальные электроды 5 могут располагаться как на внешней, так и на внутренней стороне первой плоскопараллельной пластины 1.
Съемные электроды 6 в количестве от одного до максимально необходимого для различных вариантов исполнения датчика угла наклона могут располагаться на внутренней стороне первой плоскопараллельной пластины 1, на каждой из сторон и на обеих сторонах второй плоскопараллельной пластины 2.
Жидкость 4 внутри герметичной полости 3 может быть как электропроводной, так и неэлектропроводной.
Датчик угла наклона работает следующим образом. Электронная схема 8 выдает сигналы на потенциальные электроды 5. С электродов 5 сигналы, сдвинутые (при фазовой обработке полезного сигнала) или не сдвинутые (при амплитудной обработке полезного сигнала) по времени, наводятся на съемных электродах 6. Информация об угловом положении потенциальных электродов 5 относительно горизонтального уровня жидкости 4 заключена в фазе или амплитуде сигналов, наводимых на съемных электродах 6. Возможны различные варианты подключения электродов. Незадействованные электроды могут отсутствовать. Нормализующий электрод 9 обнуляет наводимые на съемные электроды электромагнитные сигналы, не несущие информации об угловом положении датчика угла наклона.
Использование предлагаемой полезной модели позволит исключить смешивание на съемных электродах датчика угла наклона полезного сигнала, изменяющегося пропорционально изменению положения потенциальных электродов относительно горизонтального уровня жидкости, с внешними и внутренними электромагнитными сигналами такой информации не несущих, чем и обеспечивается нормальная работа датчика угла наклона.
Источники информации:
Патент ГДР-DD №267558, кл. G01С 9/20, 1989г.
Патент РФ №2178547, кл. G01С 9/20, 1999г. - прототип