RU180911U1 - Устройство частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к лазерной технике, в частности к лазерной гироскопии, и может быть использована для создания устройств частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов. Технический результат заключается в улучшении качественных характеристик и повышении точности формирования частотной подставки для обеспечения стабильных рабочих характеристик лазерных гироскопов. Устройство частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов содержит блок силовых ключей на транзисторах, выполненный по мостовой схеме. В блок силовых ключей включена диагональная цепь из последовательно соединенных катушки невзаимного устройства и разделительной емкости, блок драйверов нижнего и верхнего плеча и регулятор постоянного тока. Дополнительно в блок силовых ключей на транзисторах включены первый и второй запирающие диоды, катоды которых подключены, соответственно, к входной и к выходной клеммам диагональной цепи, параллельно которой включена введенная демпферная цепь из последовательно соединенных демпферной емкости и демпферного резистора. При этом в каждом из двух соединенных последовательно плечах в блоке силовых ключей на транзисторах используют транзисторы с каналами разной проводимости. 1 ил.

Description

Полезная модель относится к лазерной технике, в частности к лазерной гироскопии, и может быть использована для создания устройств частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов (ЗЛГ).

Известны способы и устройства, обеспечивающие работу лазерных гироскопов с частотной подставкой.

В частности, известно техническое решение, предполагающее использование лазерного гироскопа со знакопеременной частотной подставкой [RU 2531027, C1, G01C 19/64, 20.10.2014], включающее средства настройки и работы лазерного гироскопа в двухчастотном режиме на одной из ортогонально поляризованных мод кольцевого лазера лазерного гироскопа, средства создания знакопеременной частотной подставки с помощью наложения магнитного поля на активный элемент кольцевого лазера с эллиптической или круговой поляризацией излучения в активном элементе кольцевого лазера, и средства выделения информации об угловых перемещениях из информации, поступающей от кольцевого лазера, обеспечивающие периодическую поочередную работу кольцевого лазера в двухчастотном режиме на модах с ортогональными поляризациями кольцевого лазера, а также средства переключения кольцевого лазера на моду с ортогональной поляризацией после каждого очередного момента завершения работы кольцевого лазера на любой из этих мод, когда предварительно измеряют и/или вычисляют для мод с ортогональными поляризациями зависимость частоты подставки от величины расстройки периметра резонатора кольцевого лазера, предварительно или во время измерений угловых перемещений при переключениях поляризаций в каждой соответствующей ортогональной моде этого переключения измеряют зависимость амплитуды знакопеременной частотной подставки от времени, по которой определяют промежутки времени во время переключений поляризаций, в которых будут использованы результаты измерений угловых перемещений с учетом ошибок, обусловленных изменением частоты подставки из-за расстройки периметра кольцевого лазера, вызванной переключением поляризации, при каждом очередном переключении во время измерений угловых перемещений в каждой соответствующей ортогональной моде этого переключения для каждого выбранного промежутка времени измеряют зависимость амплитуды знакопеременной частотной подставки от времени, для каждого выбранного промежутка времени при каждом данном переключении при измерении угловых перемещений рассчитывают и учитывают ошибки, обусловленные изменением величины частоты подставки из-за расстройки периметра резонатора кольцевого лазера при переключении поляризации, используя предварительно измеренную и/или вычисленную зависимость частотной подставки от величины расстройки периметра резонатора кольцевого лазера для соответствующей ортогональной моды и измеренную для этой же ортогональной моды при данном переключении зависимость амплитуды знакопеременной частотной подставки от времени.

Недостатком этого технического решения является относительно низкая стабильность работы гироскопа, вызванная относительно низкой точностью работы средств, формирующих знакопеременную частотную подставку, вызванную относительно низкой точностью обеспечения симметрии положительного и отрицательного полупериодов.

Известно также устройство [RU 2513902, C1, H02J 7/02, 20.04.2014], содержащее блок широтно-импульсного модулятора, выход которого соединен с управляющим входом ключевого транзистора преобразователя напряжения, вход и выход которого являются, соответственно, входом и выходом устройства, аккумуляторную батарею, два аналого-цифровых преобразователя, три модуля сравнения, модуль выбора частоты широтно-импульсного модулятора и модуль формирования команды о прекращении заряда или разряда аккумулятора, при этом, входы первого и второго аналого-цифровых преобразователей подключены соответственно к входу устройства и к выходу устройства, выход первого аналого-цифрового преобразователя соединен с первыми входами первого и третьего модулей сравнения и с первым входом модуля выбора частоты широтно-импульсного модулятора, выход второго аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом второго модуля сравнения, со вторым входом модуля выбора частоты широтно-импульсного модулятора, с входом «обратная связь стабилизации по напряжению» блока широтно-импульсного модулятора и с первым входом модуля формирования команды о прекращении заряда или разряда аккумулятора, вторые входы первого, второго и третьего модулей сравнения подключены к соответствующим источникам порогового напряжения, а выходы первого и третьего модулей сравнения соединены с входом включения блока широтно-импульсного модулятора, выход второго модуля сравнения подключен к входу «ограничение длительности» блока широтно-импульсного модулятора, выход модуля выбора частоты широтно-импульсного модулятора подключен к входу «установка рабочей частоты» блока широтно-импульсного модулятора, аккумуляторная батарея подключена к выходу устройства одной клеммой через датчик тока, а другой клеммой через нормально разомкнутые контакты реле, подключенного к первому выходу модуля формирования команды о прекращении заряда или разряда аккумулятора, ко второму выходу которого подключен вход «стабилизация тока заряда» блока широтно-импульсного модулятора, выход датчика тока подключен к второму входу модуля формирования команды о прекращении заряда или разряда аккумулятора.

Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности, что не позволяет использовать его в качестве устройства частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов.

Кроме того, известно устройство [RU 2523916, C1, Н03М 1/66, 27.07.2014], содержащий фильтр нижних частот, ко входу которого последовательно включены фильтр, трансформатор с включенным в первичную обмотку транзистором - прерывателем и выпрямляющим диодом во вторичной обмотке, а на выходе фильтра нижних частот установлен шунт, измерительные выходы которого подключены к преобразователю напряжения в частоту, выход которого через элемент развязки подключен к входу частотно-импульсного модулятора, установочный вход которого является одноименным входом источника, а выход подключен к базе транзистора прерывателя.

Недостатком этого устройства также является относительно узкие функциональные возможности, что не позволяет использовать его в качестве устройства частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов.

Помимо указанных выше известен генератор импульсов тока [RU 2494532, C1, H03K 3/02, 27.09.2013], выполненный в виде замкнутого контура, состоящего из последовательно включенных накопительного конденсатора, дросселя, газонаполненной лампы, транзисторного ключа со схемой управления и датчика тока, а также демпфирующего диода, включенного параллельно дросселю и лампе, при этом, дроссель и лампа с демпфирующим диодом включены между коллектором транзисторного ключа и высоковольтным электродом накопительного конденсатора, а схема управления выполнена в виде формирователя управляющего импульса фиксированной длительности и содержит пороговое устройство, связанное по своему сигнальному входу с датчиком тока, а по выходу с импульсным формирователем, подключенным ко входу транзисторного ключа, причем, в генераторе выполнена цепь обратной связи между выходом импульсного формирователя и управляющим входом порогового устройства.

Недостатком этого устройства является относительно узкие функциональные возможности, что не позволяет использовать его в качестве устройства частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов, где требуется на основе знакопеременного тока с высокой точностью формировать знакопеременную частотную подставку.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов [RU 156560, U1, G01C 19/64, 10.11.2015], содержащее последовательно соединенные катушку невзаимного устройства и разделительную емкость, блок силовых ключей, выполненный по мостовой схеме, в диагональ которого включены последовательно соединенные катушка невзаимного устройства и разделительная емкость, блок драйверов нижнего и верхнего плеча, выход которого соединен с управляющим входом блока силовых ключей, регулятор постоянного тока, выход которого соединен с входом подачи коммутируемого тока в блок силовых ключей, блок измерения среднего значения напряжения на разделительной емкости, клеммы которого подключены параллельно разделительной емкости, и блок управления разностью задержек, сигнальный вход которого является входом подачи управляющего сигнала со скважностью, равной двум, а выход соединен с блоком драйверов нижнего и верхнего плеча.

Недостатком наиболее близкого технического устройства является относительно низкие качественные характеристики и точность формирования частотной подставки, что обусловлено, в частности, тем, что, в момент переключения знака напряжения, энергия, накопленная в катушке невзаимного устройства, приводит к выбросу высокого напряжения, проникновение которого в цепь питания приводит к искажению и затягиванию фронта тока в катушке невзаимного устройства, что ухудшает выходные характеристики ЗЛГ. Кроме того, в известном устройстве возникает несимметрия переднего и заднего фронтов тока в катушке невзаимного устройства, что вызывает рост шумовых характеристик ЗЛГ.

Задачей, которая решается в полезной модели, является улучшение качественных характеристик и повышение точности формирования частотной подставки для обеспечения стабильных рабочих характеристик лазерных гироскопов.

Требуемый технический результат заключается в улучшении качественных характеристик и повышении точности формирования частотной подставки для обеспечения стабильных рабочих характеристик лазерных гироскопов.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство, содержащее блок силовых ключей на транзисторах, выполненный по мостовой схеме, в который включена диагональная цепь из последовательно соединенных катушки невзаимного устройства и разделительной емкости, а также блок драйверов нижнего и верхнего плеча, выход которого соединен с управляющим входом блока силовых ключей на транзисторах, и регулятор постоянного тока, выход которого соединен с входом подачи коммутируемого тока в блок силовых ключей на транзисторах, согласно полезной модели, в блок силовых ключей на транзисторах введены первый и второй запирающие диоды, катоды которых подключены, соответственно, к входной и к выходной клеммам диагональной цепи, а параллельно диагональной цепи включена введенная демпферная цепь из последовательно соединенных демпферной емкости и демпферного резистора, причем в каждом из двух соединенных последовательно плечах в блоке силовых ключей на транзисторах используют транзисторы с каналами разной проводимости.

Использование транзисторов разной проводимости (n-канал для нижних плечей моста и р-канал - для верхних) обеспечивает возможность формирования управляющего затворного напряжения транзисторов р-канала исключающих попадание токов от управлящих напряжений в диагональ моста и цепи катушки невзаимного устройства.

Введение запирающих диодов позволяет исключить попадание выброса напряжения, превышающего напряжение питания моста, который возникает в момент переключения направления магнитного поля в цепи катушки невзаимного устройства. В схеме без запирающих диодов этот выброс через внутренний диод транзистора попадает в цепь питания и приводит к затягиванию фронта переключения полярности тока в катушке невзаимного устройства. Затягивание и несимметрия фронтов в катушке невзаимного устройства приводят к ухудшению выходных характеристик лазерного гироскопа.

На чертеже представлена электрическая структурная схема устройства частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов.

Устройство частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов содержит блок силовых ключей на транзисторах 1, 2, 3, 4, выполненный по мостовой схеме, в который включена диагональная цепь из последовательно соединенных катушки 5 невзаимного устройства и разделительной емкости 6, а также блок драйверов (на чертеже не показан) нижнего и верхнего плеча, выход которого соединен с управляющим входом блока силовых ключей на транзисторах 1, 2, 3, 4, и регулятор 7 постоянного тока, выход которого соединен с входом подачи коммутируемого тока в блок силовых ключей на транзисторах 1, 2, 3, 4.

Кроме того, в устройстве частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов в каждое из двух соединенных последовательно плеч в блоке силовых ключей на транзисторах 1, 2, 3, 4 введены первый 8 и второй 9 запирающие диоды, катоды которых подключены, соответственно, к входной и к выходной клеммам диагональной цепи, параллельно которой включена введенная демпферная цепь из последовательно соединенных демпферной емкости 10 и демпферного резистора 11, а аноды подключены к транзисторам соответствующих плеч блока силовых ключей, причем, в каждом из двух соединенных последовательно плечах в блоке силовых ключей на транзисторах 1, 2, 3, 4 используют транзисторы с каналами разной проводимости.

Работает устройство частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов следующим образом.

При поступлении сигнала от блока драйверов на переключение магнитного поля запирается соответствующий первый 8 или второй 9 запирающий диод и формирование фронта тока определяется только демпферной цепочкой, содержащей последовательно соединенные демпферную емкость 10 и демпферный резистор 11, для обоих фронтов тока. Такое решение обеспечивает симметрию переднего и заднего фронтов сигнала частотной подставки за счет первого 8 или второго 9 запирающего диодов, т.к. при переключении магнитного поля запирается соответствующий из них и формирование фронта тока определяется только демпферной цепочкой, содержащей последовательно соединенные демпферную емкость 10 и демпферный резистор 11, для обоих фронтов тока. Разброс обратных токов первого 8 и второго 9 запирающих диодов вносит пренебрежимо малое влияние на искажения частотной подставки.

Таким образом, в предложении достигается требуемый технический результат, заключающийся в улучшении качественных характеристик и повышении точности формирования частотной подставки для обеспечения стабильных рабочих характеристик лазерных гироскопов.

Claims (1)

1. Устройство частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов, содержащее блок силовых ключей на транзисторах, выполненный по мостовой схеме, в который включена диагональная цепь из последовательно соединенных катушки невзаимного устройства и разделительной емкости, а также блок драйверов нижнего и верхнего плеча, выход которого соединен с управляющим входом блока силовых ключей на транзисторах, и регулятор постоянного тока, выход которого соединен с входом подачи коммутируемого тока в блок силовых ключей на транзисторах, отличающееся тем, что в блок силовых ключей на транзисторах введены первый и второй запирающие диоды, катоды которых подключены, соответственно, к входной и к выходной клеммам диагональной цепи, параллельно которой включена введенная демпферная цепь из последовательно соединенных демпферной емкости и демпферного резистора, причем в каждом из двух соединенных последовательно плечах в блоке силовых ключей на транзисторах используют транзисторы с каналами разной проводимости.

Images