Датчик угла наклона
TILT SENSOR

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах определения углов наклона различных объектов, например, в системах автоматического горизонтирования в любой области техники для замера углов наклона.
Известно устройство двухкоординатный датчик угла наклона, основанный на измерении величины перемещения шара вызванных наклонами датчика относительно горизонта по двум координатам. Датчик содержит электропроводящий шар, размещенный в герметичном корпусе, залитом диэлектрической жидкостью, в который введены две пары электропроводящих обкладок и электропроводящий осесимметричный подпятник, имеющий вогнутую сферическую поверхность, радиус которой больше радиуса шара, который и установлен на этот подпятник, при этом шар с подпятником образуют физический маятник и шар охватывают две пары электропроводящих обкладок, плоскости симметрии, которых взаимно ортогональны и проходят через ось симметрии подпятника, на которой также лежит центр вогнутой сферической поверхности обкладок (патент РФ 2191988, МПК G01C 9/10, приоритет от 12.07.2000 г.).
Недостатками является малый диапазон измерения углов наклона - от 0 до 30°, обусловленный радиальным расположением обкладок находящихся в плоскости качения шара и ограничивающий его ход. Кроме того есть вероятность ложных показаний в условиях вибрации. А также необходимо отметить сложность конструкции датчика.
Из известных наиболее близким по технической сущности является изобретение, которое заключается в том, что датчик угла наклона содержит ампулу, частично заполненную магнитной жидкостью, на которой размещены первичная обмотка и соединенные встречно-последовательно вторичные обмотки, при этом ампула с обмотками и размещена в корпусе из магнитомягкой стали, расположенном в термоизолирующем кожухе, в котором установлены датчик температуры и нагреватель (патент РФ 2440556, МПК G01C 9/06, приоритет от 20.01.2010 г.).
Недостаток заключается в том, что воздушный зазор значительно снижает магнитные свойства сердечника. Таким образом будет наблюдаться слабая чувствительность прибора, в связи с небольшими изменениями магнитного поля в процессе работы прибора.
Предлагаемое изобретение направлено на упрощение конструкции и повышении надежности устройства.
Это достигается тем, что в внутри герметичного корпуса датчика шарообразного типа до середины залита вода, а по образующей установлены 8 проволочных электродов из нихрома расположенные под углом 90° друг относительно друг друга. При наклоне шара изменяется высота жидкости у электродов, соответственно меняется сопротивление электродов. Падение напряжения на электродах передается на измерительный мост и на контактный разъем, а затем на любое электроизмерительное устройство.
На фиг. 1 изображен общий вид устройства датчика угла наклона, на фиг. 2 схема измерительного блока. Он содержит основание 1, на котором жестко крепится герметичный шарообразный непроводящий корпус, наполовину заполненный электрически проводящей незамерзающей жидкостью 11, отличающийся тем, что корпус состоит из двух соединенных креплением 5 полусфер 2,7 герметически закрытых в стыке мягкой прокладкой 6, в котором дополнительно размещены парные первичные 4,12 электроды питания (-) и вторичные 10,9 электроды сопротивления из нихрома, смещенные в плоскости на 90°, а сверху корпус закрыт кожухом состоящий из двух полусфер 3,8, скрепленных креплением корпуса 5, где размещены проводники, распаянные с разъемом 13 основания для внешнего подключения, дополнительно в основании размещен измерительный блок выполненный по схеме измерительного моста, в измерительное плечо которого распаяны вторичные электроды прямого 10; 9 и перпендикулярного 10⊥;9⊥ сечений.
Работает датчик угла наклона следующим образом. На электроды датчика подается напряжение 12 В.
Если нет наклона основания 1, то сопротивления измерительных электродов сопротивления электродов в верхней полусфере 10 и 9, 10⊥ и 9⊥ максимальны так как не касаются проводящей жидкости уравновешивают плечи измерительного моста, поэтому показание моста будет 0.
Если имеется наклон основания, то проводящая жидкость уменьшает длину измерительных электродов 10 и 9, 10⊥ и 9⊥, соответственно уменьшается сопротивление этих электродов, соответственно плеча моста, в результате внешний прибор покажет падение напряжения на плече моста. Чем больше наклон, тем меньше сопротивление.
Предложенный датчик обеспечивает измерение двух координатного угла от 0° до 90°, прост в устройстве и надежен в работе.