CS214920B1 - Zapojenie prevodníka goniometrické] funkcie uhla natočenia hriadel'a selsynu na kmitočet - Google Patents

Abstract

Vynález rieši zapojenie prevodníka, ktorý umožňuje priamy převod sinu alebo kosinu uhla natočenia hriadeía selsynu na kmitočet. Podstata spočívá v převode podielu amplitud statorového a budiaceho napátia selsynu na kmitočet pomocou analógovej deličky. Analogová delička je zapojená z integrátora vybaveného vstupným a nulovacím spínačom, komparátora a monostabilného klopného obvodu. Statorové a budiace vinutie selsynu sú na vstupy deličky připojené cez usměrňovače. Převodník možno využit v palubných systémoch lietadiel, v rádiolokátoroch, v

Description

Vynález rieši zapojenie prevodníka, ktorý umožňuje priamy převod sinu alebo kosinu uhla natočenia hriadela selsynu na kmitočet.

Na meranie uhla natočenia hriadela selsynu sa používajú viaceré zapojenia prevodníkov, ktoré obvykle priamo prevádzajú snímaný uhol na časový interval alebo na kmitočet, připadne na jednosměrné napátie. V prípadoch, keď je potřebná znalost nie priamo uhla, ale jeho sinu alebo kosinu, musí sa hodnota goniometrické] funkcie snímaného uhla určit výpočtom. Znalost hodnoty goniometrické] funkcie uhla natočenia hriadela selsynu je potřebná například pri určovaní výšky, v ktorej sa nachádza objekt zameraný rádiolokátorom, pri určovaní horizontálnych zložiek vektoru rýchlosti větra, pri vyhodnocovaní údajov niektorých palubných prístrojov v lietadle a pri mnohých dalších aplikáciách súvisiacich s vyhodnocováním polohy snímané] selsynom. Existuje sice možnost merať hodnotu goniometrické] funkcie uhla natočenia hriadela selsynu číslicovým voltmetrom, no táto metóda vyžaduje stabilizáciu napátia budiaceho nosného kmitočtu selsynu. Toto napátie však obvykle stabilizované nie je. V rádiolokátoroch je najčastejšie získané priamou transformáciou sieťového napájacieho napátia s kmitočtom 400 Hz. Aby sa vylúčila chyba merania spůsobená kolísáním napátia nosného kmitočtu selsynu, musí sa merať 1 toto napátie a výsledná hodnota goniometrické] funkcie uhla sa získá ako podiel amplitůdy statorového napátia a amplitůdy budiaceho napátia. Vo všetkých uvedených prípadoch je teda pre stanovenie hodnoty goniometrickej funkcie uhla natočenia hriadela stelsynu nutné počítat buď priamo hodnotu funkcie z nameraného uhla, alebo hodnotu podielu dvoch napátí. Ak rádiolokátor, či palubný systém lietadla nie je vybavený počítačom, obsluha nemá možnost priameho odčítanla niektorých polohových údajov, pretože realizácia uvedených matematických funkcií výlučné technickými prostriedkami je neúmerne zložitá. Zapojenie jednoduchého prevodníka pre priame číslicové meranie goniometrickej funkcie uhla natočenia hriadefa selsynu zatial' nie je známe.

Uvedené problémy rieši zapojenie prevodníka podlá vynálezu, ktorého podstatou je převod podielu amplitud statorového a budiaceho napátia na kmitočet pomocou analógovej deličky zapojenej z integrátora a monostabilného obvodu.

Převodník podl'a vynálezu umožňuje jednoduchý priamy převod hodnoty goniometrické] funkcie uhla natočenia hriadela selsynu na kmitočet. Výstupný kmitočet prevodníka a teda i konečný výsledok převodu, nie je závislý na amplitúde budiaceho napátia selsynu. To je výhodné v prípadoch, keď amplitúda budiaceho napátia selsynu nie je stabilizovaná. Zapojenie prevodníka podía vynálezu je jednoduché, čo je zvlášť výhodné v případe realizácie prevodníka technológiou hybridných integrovaných obvodov.

Příklad zapojenia prevodníka goniometrické] funkcie uhla natočenia hriadela selsynu na kmitočet podía vynálezu je znázorněný na pripojenom výkrese.

Převodník pozostáva z usměrňovače 2 statorového napátia selsynu 1, z usmerňovača 3 budiaceho napátia selsynu a z analógovej deličky prevádzajúcej podiel amplitúd statorového a budiaceho napátia selsynu na kmitočet, zapojenej z integrátora 6, komparátora 7 a monostabilného klopného obvodu 8. Integrátor 6 je vybavený vstupným spínačom 4 a nulovacím spínačom 5. Časový priebeh budiaceho napátia u_b(t) možno vyjádřit funkciou:

u_b(t] = U . sin ωΐ (1) pričom U je amplitúda budiaceho napátia, ω je jeho uhlový kmitočet, t je čas a časový priebeh statorového napátia u_s(t] selsynu funkciou:

u_s(t) = k . U . sin (φ + a) . sin wt (2) pričom U je amplitúda budiaceho napátia, ω je jeho uhlový kmitočet, t je čas, k je přenosová konštanta selsynu, φ je uhol natočenia jeho hriadela a a je posuv závislý na volbě statorového vinutia. Výstupné napátie U₃ usmerňovača 3 potom bude:

U₃ = U (3) a výstupné napátie U₂ usmerňovača 2:

U₂ = k . U . sin {φ -H a) (4) pričom k je přenosová konštanta selsynu,

U je amplitúda budiaceho napátia, φ je uhol natočenia, a je posuv.

V kfudovom stave monostabilného klopného obvodu (8) je nulovací spínač 5 rozopnutý a výstupné napátie U₂ usmerňovača 2 je cez integračný odpor R a zopnutý vstupný spínač 4 připojené na vstup integrátora 6. Časový priebeh výstupného napátia ujt) integrátora 6 je v tejto fáze činnosti prevodníka daný vzťahom:

u,(t) = -^Ju₂dt (5) t

pričom R je odpor, C je kapacita, t je čas a U₂ je amplitúda výstupného napátia usmerňovača 2.

Výstup integrátora 6 je připojený na jeden vstup napěťového komparátora 7 a na druhý vstup tohoto komparátora je připojený výstup usmerňovača 3 budiaceho napátia selsynu. Výstupné napátie integrátora 6 lineárně rastie až do okamihu T, keď dosiahne úrovně napátia U₃. V tomto okamihu sa změní logická úroveň na výstupe komparátora 7, čo sposobí preklopenie monostabilného klopného obvodu 8. Monostabilný klopný obvod 8 rozopne vstupný spínač 4 a zopne nulovací spínač 5, ktorý vybije integračný kondenzátor C. Po skončení doby kyvu T sa monostabilný klopný obvod překlopí opat do kludového stavu a celý cyklus sa zopakuje. S ohíadom na vztah (5), velkost napatia Uj v čase T bude:

τ u_i(t)_tT = ^_ďJu₂dt = -^.U₂.T = U₃ (6) o

Po dosadení zo vzťahov (3), (4) a po jednoduchej úpravě, pře čas T možno písat:

k . sin (φ + a] pričom RC je časová konstanta Integrátora, k je přenosová konštanta selsynu, φ je uhol natočenia a a je posuv.

Za předpokladu, že bude doba kyvu T_o monostabilného klopného obvodu 8 zanedbatelné malá v porovnaní s časovou konstantou RC, výstupný kmitočet f prevodníka bude daný vzťahom:

f = jjč · sin (φ + a) (8) pričom RC je časová konštanta integrátora, k je přenosová konštanta selsynu, φ je uhol natočenia a a je posuv.

Vyššie opísaný převodník goniometrickej funkcie uhla natočenia hriadela selsynu na kmitočet, podl'a vynálezu, možno výhodné použit například na priame meranie výšky, v ktorej sa nachádza objekt zameraný rádiolokátorom. Výška je daná súčinom sinu výškového uhla a šikmej dialky. Súčin možno velmi jednoducho realizovat, například čítačom, ktorý sa bude po dobu Te úmernú šikmej vzdialenosti objektu od rádiolokátora plnit výstupným kmitočtom prevodníka pódia vynálezu, úměrným sinu výškového uhla antény. Po uplynutí doby T_x bude obsah čí-

Claims (1)

1. PREDMET

   Zapojenie prevodníka goniometrickej funkcie uhla natočenia hriadela selsynu na kmitočet vyznačujúce sa tým, že pozostáva z usmerňovača (2) statorového napatia selsynu, z usmerňovača (3) budiaceho napatia selsynu a z analógovej deličky prevádzajúcej podiel amplitúd statorového a budiaceho napatia selsynu (1) na kmitočet, zapojenej z integrátora (6) vybaveného vstupným spínačom (4) a nulovacím spínačom (5), komparátora (7) a monostabilného klopného obvodu (8), pričom vstupy usmerňovača (2) statorového napatia selsynu sú napojené na 1'ubovol'né dve statorové vinutia selsynu (1) bud priamo, alebo cez vhodný prispQsobovací obvod, či transformátor, vstupy usmerňovača (3) sú připojené paralelné k budiacemu vinutiu selsynu (1), vstup integrátora (6] je tača priamo vyjadřovat nadzemnú výšku zameraného objektu. Podobné možno merať aj vodorovnú vzdialenosť objektu od rádiolokátora. Medzi vstup usmerňovača 2 a statorové vinutia sa zapojí známy Scottov transformátor, takže potom výstupný kmitočet prevodníka bude úměrný kosinu výškového uhla a obsah čítača bude vyjadřovat vodorovnú vzdialenosť objektu. Takéto priame meranie výšky a priemetu je zvlášť výhodné pri vyhodnocovaní polohy meteorologickej rádiosondy zameriavanej meteorologickým rádiolokátorom, pretože umožňuje podstatné zrýchliť a zautomatizovat vyhodnocovanie výškového větra. Ďalšia výhodná aplikácia prevodníka podl'a vynálezu je pri priamom číslicovom meraní horizontálnych ortogonálnych zložiek vektora rýchlosti přízemného větra, pri vyhodnocovaní: vplyvu priečnej a pozdížnej zložky vektora rýchlosti větra na letiacu střelu — pri skúškach zbraní a munície. Za předpokladu, že sa rýchlosť větra snímá například vrtulkovým snímačom a vyjadřuje úměrným Časovým intervalom T_v a směr sa snímá selsynom, možno na realizáciu transformácie vektora rýchlosti z polárnej súradnicovej sústavy do pravouhlej použit opat čítač. Ak sa po dobu T_v úmernú rýchlosti bude čítač plnit kmitočtom úměrným sinu směru větra, obsah čítača bude vyjadřovat priečnu zložku, ak sa bude plnit kmitočtom úměrným kosinu směru větra, obsah čítača bude vyjadřovat pozdí žnu zložku vektora rýchlosti větra. Znamienka zložiek možno vyjádřit například pomocou fázovocitlivých demodulátorov zapojených na sinusový a na kosinusový výstup Scottovho transformátora upravujúceho výstupy selsynu.

   YNÁLEZU na výstup usmerňovača (2) statorového napatia selsynu připojený cez analogový spínač (4) a integračný odpor (R) zapojený do série so spínačom (4), paralelné k integračnému kondenzátoru (Cj je připojený nulovací spínač (5), výstup integrátora (6) je dalej připojený na jeden vstup napáťového komparátora (7), druhý vstup komparátora (7) je napojený na výstup usmerňovača (3) budiaceho napatia selsynu, výstup komparátora (7) je připojený na hodinový vstup monostabilného klopného obvodu [8), inverzný výstup monostabilného klopného obvodu .(8) je připojený na ovládací vstup vstupného spínača (4) a priamy výstup monostabilného klopného obvodu (8), ktorý je súčasne kmitočtovým výstupom prevodníka, je připojený na ovládací vstup nulovacieho spínača (5).