Statický snímač složek úhlu náklonu normály roviny od vertikály

Číslo patentu: 261118

Dátum: 12.01.1989

Autori: Okapal Jan, Vaněk František, Pospíšil Karel, Machala František

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

(54) statický snímač složek úhlu nâklonu nnrmàly roviny od vertikályvynáleztýká statického snímače složek úhlů náklonu normály noviny, určené dvěmo navzájení kolmými osamí x a y od vertikály polnoci tenzouçíetrů Líspořátianýclí na smičástech doplněných podle vynálezu.Pro měření úhlu norinályroviny tělesa od vertikály je potřebu stanovit úhel dvou přímek ležícíclí V této rovine a vertikály. Známe snímače úhlu náklonu jsou sestaveny ze dvou jednosměrných měřičü úhlu náklonu, jako jsou ,například gyrołskoąpické náklonoměry neho tenzometrický náklonoměr,který je popsán V AO č. 250 181. Ľakto řešene snímače a jejích metody vykazují nedo stvatky, a to především ve velké pracnosti přesné montáže, kalibrace a vysoké ceně dvou naklonoměrťx.Kromě těchto nedostatků mají takto sesta~ vené snímače malou přesnost, velké rozměry, velkou hmotnost a vyžadují pro měření velkou plochu .a tím neum-ožňují měření náklonu malých těles.Uvedené nevýhody odstraňuje statický snímač složek úhlu náklonu normály roviny od vertikály pomocí tenzometrů uspořádaných -a doplněných podle vynálezu, vytvořený z pružné desky uchycené na přechodový člen upev-něný v tělese snímače, jehož podstata vynálezu spočíva v tom, že na jedné straně pružné desky je vytv-ořen vý 261118čnělek pro vyvolání ohybového momentu pomocí nosníku nesoucího na konci závaží ana druhé straně pružné desky jsou umístě ny v nzavzájem kolmých »osáclí x, y dva páry směrově citlivých tenzometrů, jejichž podelně osy leží ve směru hlavních os x a y. Po dle vynálezu je výhodné, když ohyhový mo ment je vyvolán dlouhým nosníkem s mialým závuažím na konci, kolem něhož je vytvořen mechanický doraz uchycený v nosném tělese. Doplňujícím znakem je 1 to, že směrově citlivé tenzometry jsou realizovany na pružné desce v místě vnějšího a vnitřního průměru vybraní ve tvaru mezikruží vytvořeného v přechodovém členo. Koneč.ně jsou podle vynálezu sériově řazeny vněj ší a vntřní tenzometry se stejným smyslem změny odporů tak, že po zapojení do polomůstků se zdvojnásobí výstupní signál jak v ose x, tak v ose y.Statický snímač složek úhlů náklonu normäly roviny tělesa od vertikály zhotoven podle vynálezu vykazuje řadu výhod. Proti stávajícím známým statickým snímačům úhlu náklonu umožňuje měření dvou složek náklonu v ose x a v ose y na jednom pružném členu s jedním prostředkem pro vyvolání o hybového momentu.Toto řešení podle vynalezu umožňuje dosáhnout malých rozměrů snímače a zajíšťu~je jednoduchou montáž a kalíbraci. Další významnou předností a výhodou je velká přetížitelnost snímače na pohybové zrychlení až do hodnoty 100 násobku tíhového zrychlení. Konstrukčním uspořádáním podle vynálezu se dosáhne malé citlivosti snímače v ose z. Vlivem miniaturních rozměrů a mimořádně citlivosti, přesností a přetížitelnosti je snímač podle vynálezu využitelný v mnoha oblastech techniky.Podstata vynaiezu je dále objasněna pomocí výkresů, na nichž je znázorněno konstrukční řešení a elektrické zapojení tenzometrů statického snímače složek úhlu náklonu normály od vertikáiy podle vynálezu, kde na obr. 1 je znázorněn snímač ve svislém řezu, na obr. 2 je optimální rozmístění tenzometrů na pružném ćlenus ohledem na směrovou citlivost v ose x a v ose y, zatímco na obr. 3 a na obr. 4 je znázorněno použití tenzometrů zapojených do müstku, případně do polomůstku.Na obr. 1 je statický snímač vytvořen z pružné desky 1, například z monokrystalu křemíku v izotropní nebo anizotropní rovině. Pružná deska 1 je k přechodovému členu 2 připevněna celou svou plochou. Přechodový člen 2 (na obr. 1 má tvar hříbku, přičemž ve střední častí je vyroben výčnělek 3 pro spojení s prcstředkem pro vyvolání ohybového momentu. Takovým prostředkem je například nosník 4, na jehož volném konci je upevněno závaží 5. Maximální výchylka volného konce nosníku 4 je vymezena mechanickým dorazem G. Nosník 4 má kruhový prüřez, jehož délka k poloměru aktivní části pružné desky 1 je v přibližném poměru 20 1. Přechodový člen 2 je k měřenému tělesu 8 připevněn pomocí zabroušeného dna 11 tělesa snímače, opatřeného třemi dosedacími výstupky 7. - ~ i .Na pružné desce 1 jsou vhodnč umístěny tenzometry 9, 10, a to na vnitřním vetknutí pružné desky 1 tenzometry 9 a na vnějším vetknutí křemíkově pružné desky 1 tenzometry 10. Na křemíkové pružné desce 1 se však nejvíce osvedčilo vytvoření tenzometrů 9, 10 diťúzí, neboimplantováním.Na obr. 2 je znázorněno optimální rozmístění tenzometrů 9, 10 na pružné desce 1 v ose x a v ose y. Například na křemíkové desce 1 v anizotropní nebo izotropní rovině monokrystalu křemíku jsou známou difúzíií technologií zhotoveny v ose x a v ose y dva vnitřní 9 a dva vnější tenzometry 10. jejichmaximální změny odporu tenzometrů 9, 10 se v tomto případě dosáhne jejch natočením tak, aby osa x nebo osa y byla shodná se směrem tíhové síly G. Tedy nakloněním osy z snímače, vzhledem k vertikále je pomocí hmotnosti závaží 5, nosníku 4 a výčnělku 3 vyvolán ohybový moment, který deformuje zeslabenou část základný 2 a zároveň deformuje pružný člen 1 s tenzometry 9, 1 D. Změnou jejich deformace dochází ke změně odporu tenzometrü 9, 10. Tato změna odporu je pak úměrná úhlu mezi osou směrově citliváho tenzometru 10, 9 a vektorem tlakové síly.Velká směrová citlivost snímače je zajištěna orientací a tvarem tenzometrů 9, lll. Těnzometry 9, 10 směřuji ke středu pružného členu 1 a mají velkou štíhlost v přibližnêm poměru šířky k délce 1 1 U.Změna poměrně deiormace v horní a dolní polovině pružné desky 1 je opačná a tím také změna odporu tenzometrů 9, 1 D. Tohot-o opačnéhopřírůstku odporu se využívá u vnitřních tenzometrů 9 a vnějších tenzometrů 10 v ose x a ose y propřevedení změny odporu tenzometrů 9, 10 na výstupní napětí pomocí celomůstkového zapojení v. ose x a v »ose y. Tímto zapojením se zároveň odstraní teplotní závislost výstupního napětí statickeho snímače V obr. 3 jsou nakresleny odpory celkem čtyřtenzometrů 9, 10 označené R 1, R 2, R 3,R 4 pro osu x a R 1, R 2, R 3, R 4 pro -osu y a Ux, Uy jsou odpovídající výstupní napětí můstku při napájení ze zdroje konstantního napětí UN.Na obr. 4 jsou znázorněna polomůstková zapojení dvou a dvou sériové řazených tenzometrů R 1, R 3 »a R 2, R 4 v ose x a R 13 R 3 a R 2, R 4 v ose y, kteréžto dvojice mají stejný smyslłpřírůstku odporu tenzometrů 9,11 a jsou napájeny ze zdroje kovnstentního pr-orudu. Výstupní napětí Ux a U, je pak měřeno jako rozdíl napětových úbytků na těchto dvojicích. Tímto zapojením se zvýši výstupní napětí na dvojnásobek proti místkovému zapojení.Rešení podle vynálezu dává možnost maximální miniaturizace -statického snímače složek úhlü náklonu normály roviny tělesa od vertikály, přičemž má velkou citlivost a přetížitelnost. e použiteiný v měřlcích a řídicích systémoch všude tam, kde je požadováno přesné a rychlé měření složek úhlu nákionu normály roviny tělesa o-d vertikály.1, Statický snímač složek úhlu náklonu nor-mály roviny od vertikály, určené dvěmanavzájom kolmými osami x, y od vertikály, fpřičemž první složka úhlu náklonu leží v rovině probihající vertikálou a »osou x, druhá složka úhlu náklonu leží v rovině pro cházející vertikálou .a -osou y, vytvorený z pružné desky Lichycené na přechodový členupevněný v tělese snímače, k jehož dnu jsou připevněny tří dosedací výstupky, které dosedají na měřenou plochu tělesa, kde na jedné straně pružné desky je upevněn výčnělek pro vyvolání ohybového momentu pomocí připojeného nosníku, jehož délka je v poměru 10 1 k průměru pružné desky, vyznačující se tím, že na horním konci nosníku ~ 7 je upevněno závaží 5 kolem něhož je vytvořen mechanický doraz 6 uchycený na konci nosného tělesa 11, a na dru.hé straně pružné desky l jsou umístěny v navzájem kolmých osách x, y dva páry směrově citlivých tenaometrů 9, 10), jejichž podélné osy leží v.e směru hlavních os x a y. A «.2 Statický snímače-úhlu náklonu podle bodu 1, vyznačený tím, že pružná deska 1 je zhotovena z monokrystalu křemíku, na kterou jsou ve dvou na sobě kolmých osách integrovaný alespoň dva páry směrově citlivých tenzometrů 9, 10).3. Statický snímač úhlu náklonu podle bodu 1, vyznačený tím, že směrově citlivé tenzometry 9, 10 jsou realizovány na pružné desce l v místě vnějšího a vnítřního průměru. vybrání ve tvaaru mezikruží vytvořeného V přech-odovém členu 2.4. Statický snímač úhlu náklonu .podle bodů 1, 2 a 3, vyznačený tím, že tenžometry 9, lojrealizované na pružné desce 1 v místě vnějšího a vnitřního průměru vybrání V přechodovém členu 2 jsou sériovvě řazeny a zarpojeny do polwomůstků, a to jak v jedné ose x, tak v druhé ose y.

MPK / Značky

MPK: G01C 9/14

Značky: náklonu, složek, snímač, vertikály, staticky, úhlu, roviny, normály

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/5-261118-staticky-snimac-slozek-uhlu-naklonu-normaly-roviny-od-vertikaly.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Statický snímač složek úhlu náklonu normály roviny od vertikály</a>

Podobne patenty