Датчик нахилу

Реферат: Датчик нахилу містить корпус, частково заповнений струмопровідною рідиною, виводи для зовнішнього підключення. Згідно з винаходом, посуд повинен бути виконаний зі струмопровідного матеріалу та мати виводи. Винахід дозволяє зменшити вартість та підвищити надійність датчика кута нахилу свердловини. UA 106990 C2 (12) UA 106990 C2 UA 106990 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до галузі геофізичних вимірювальних приладів та може бути використаний в будівництві, геодезії, авіації, як елемент виміру кута між площиною дотичної до Землі та об'єктом, нахил якого вимірюється в точці дотику. Відомі датчики нахилу (А. С. СРСР №1737260 від 27.02.90р. G01C9/10), робота яких заснована на зміні ємності конденсатора утвореного обкладинками всередині корпусу датчика та струмопровідною рідиною, яка частково заповнює простір між обкладинками, які ізольовані від рідини. Виміри кута нахилу здійснюються за рахунок вимірів ємностей конденсаторів утворених обкладинками, яких може бути декілька та струмопровідною рідиною між ними. Сама по собі конструкція передбачає багатошаровість обкладинок та ізоляції, які повинні утримуватись фіксовано одні біля одних. В іншому випадку виміри матимуть велику похибку. Недоліком відомих датчиків нахилу є складність конструкції та великі витрати на виготовлення та експлуатацію таких датчиків пов'язаних з ємнісним способом виміру кута нахилу. З відомих датчиків нахилу найбільш близьким за технічною суттю є датчик кута нахилу (патент РФ № 2107892 від 27.03.1998 р. G01B7/305), який має корпус, утворений двома циліндрами, всередині якого знаходяться резистивний елемент, нагрівач, які під'єднані до виводів для зовнішнього підключення. Корпус частково заповнений струмопровідною рідиною у вигляді рідкого металу. Для приведення датчика кута нахилу у робочий стан метал плавлять за допомогою нагрівача. Під час роботи кут нахилу визначають шляхом перерахунку електричних опорів ділянок між виводами для зовнішнього підключення після вимірів зазначених опорів. Наявність резистивного елемента та нагрівача всередині корпусу зі струмопровідною рідиною, виконання самого корпусу у вигляді двох циліндрів призводить до значного ускладнення конструкції датчика кута нахилу ускладнює збирання пристрою та як наслідок збільшує вартість самого датчика. Задачею винаходу є зменшення вартості датчика нахилу шляхом зменшення кількості деталей з яких зібраний датчик. Це дозволяє знизити трудовитрати на виготовлення кожної складової деталі датчика та зменшити кількість операцій при збиранні датчика в цілому. Задача спрощення та здешевлення конструкції вирішується тим, що корпус частково заповнений струмопровідною рідиною згідно з формулою виконаний зі струмопровідного матеріалу та має виводи для зовнішнього підключення. Виготовлення корпусу зі струмопровідного матеріалу дозволяє використовувати корпус як резистивний елемент при вимірах опору та подальшому перерахунку кута нахилу. Додаткових резистивних елементів датчик нахилу не потребує. Не є обов'язковим наявність нагрівача всередині датчика. В разі необхідності нагрівання може бути здійснене зовнішнім нагрівальним елементом або за рахунок пропусканням струму через струмопровідний корпус. Більш того спрощується конструкція самого корпусу. Він може бути виготовлений, як одна деталь, наприклад, у вигляді тору шляхом вигинання труби та зварювання її на місці стику. Використання кола, як утворюючої фігури не є обов'язковим, форма датчика може бути іншою, наприклад, трикутною. Геометрична форма датчика може бути врахована під час проведення стендового калібрування. Як струмопровідна рідина може застосовуватися не тільки рідкий метал, який необхідно розплавляти як у прототипі, але і інші матеріали, наприклад ртуть або розчини солей. Таким чином використання корпусу зі струмопровідного матеріалу та виводів зовнішнього підключення під'єднаних до корпусу дозволяє позбутися резистивного елемента та нагрівача всередині датчика нахилу, спростити конструкцію корпусу та відповідно здешевіти її. На кресленні зображений датчик нахилу у розрізі. Датчик нахилу містить корпус зі струмопровідного матеріалу 1, струмопровідну рідину 2, виводи для зовнішнього підключення 3, 4, 5. Датчик нахилу працює наступним чином. При відсутності зміни положення об'єкта, на якому встановлений датчик, струмопровідна рідина 2 займе деяке положення відносно виводів 3, 4, 5. Електричні опори ділянок між виводами 3-4, 4-5, 5-3, будуть фіксованими та відповідатимуть величинам,які притаманні саме цьому положенню об'єкта. Електричні опори ділянок утворюють трикутник опорів зображений на фігурі 2. Опір R34 - опір ділянки корпусу між виводами 3-4. Опір R45 - опір ділянки корпусу між виводами 4-5. Опір R53 - опір ділянки корпусу між виводами 5-3. Опір R34var - змінна складова електричного опору ділянки 3-4 викликана переміщенням токопровідної рідини всередині корпусу. Опори R45var, R53var змінні складові опорів ділянок 4-5 та 5-3 відповідно. 1 UA 106990 C2 5 При повороті або обертанні датчика нахилу в площині розрізу згідно з кресленням відбувається зміна положення струмопровідної рідини всередині корпусу та відповідно зміна, принаймні, двох з трьох опорів з позначкою var. Сукупність опорів корпусу та струмопровідної рідини між кожною парою виводів від корпусу залежатимуть від положення об'єкта відносно вектору прискорення вільного падіння на Землю, який є перпендикуляром до площини дотичною до Землі в точці дотику, яка в свою чергу є точкою виміру. В подальшому величини сукупностей електричних опорів між виводами 3, 4, 5 вимірюються електричними методами та перераховуються в кут нахилу. 10 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 Датчик нахилу, що містить у собі корпус, частково заповнений струмопровідною рідиною, виводи для зовнішнього підключення, який відрізняється тим, що корпус виконаний, зі струмопровідного матеріалу та має виводи. 2 UA 106990 C2 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3