RU2007371C1

RU2007371C1 - Device for determining dynamic equilibrium position of gyrocompass sensitive element oscillations

Info

Publication number: RU2007371C1
Authority: RU
Inventors: Г.И. Андрющенков; В.И. Сазонов; А.В. Шкуратов; Н.П. Жданов
Original assignee: Андрющенков Геннадий Иванович; Сазонов Валерий Иванович; Шкуратов Александр Васильевич; Жданов Николай Петрович
Priority date: 1991-02-04
Filing date: 1991-02-04
Publication date: 1994-02-15

Abstract

FIELD: precise instrument engineering. SUBSTANCE: device has gyrocompass 1 with sensitive element 2, tracking housing 3, a code system with a photoelectric pulse detector including light source 11, movable first limb 12, second limb 14, photodiodes 23. The device is characterized in that limb 14 is movable as well and rotatably mounted about the first one at the same rotational speed in opposite direction. EFFECT: enhanced accuracy. 2 dwg

Description

Изобретение относится к точному приборостроению и может использоваться для определения положения истинного меридиана на основе фиксации максимальной угловой скорости перемещения чувствительного элемента гирокомпаса. The invention relates to precision instrumentation and can be used to determine the position of the true meridian based on fixing the maximum angular velocity of the sensitive element of the gyrocompass.

Известны устройства для определения положения истинного меридиана, имеющие в своем составе в качестве чувствительных элементов различного рода гироскопические устройства [1] . Known devices for determining the position of the true meridian, incorporating gyroscopic devices of various kinds as sensitive elements [1].

Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является устройство для определения положения динамического равновесия колебаний чувствительного элемента гирокомпаса [2] , состоящее из гирокомпаса с чувствительным элементом и следящим корпусом, а также кодовой системы, в которой фотоэлектрический датчик импульсов представляет собой фотооптическое устройство, состоящее из оптической решетки, образованной двумя лимбами, один из которых подвижен, а другой - нет, выполненными в виде дисков со светопроницаемыми рисками, источника света и светочувствительных элементов-фотодиодов. Диски закреплены соответственно на следящем корпусе и корпусе устройства. Closest to the proposed technical solution is a device for determining the position of the dynamic equilibrium of oscillations of the sensitive element of the gyrocompass [2], consisting of a gyrocompass with a sensitive element and a tracking housing, as well as a code system in which the photoelectric pulse sensor is a photo-optical device consisting of an optical a lattice formed by two limbs, one of which is movable and the other is not, made in the form of disks with translucent risks, source light and light-sensitive elements photodiodes. The disks are mounted respectively on the follower case and the device case.

Недостатком данных устройств является недостаточно высокая точность определения положения динамического равновесия колебаний чувствительного элемента гирокомпаса. The disadvantage of these devices is not sufficiently high accuracy in determining the position of the dynamic equilibrium of oscillations of the sensitive element of the gyrocompass.

Целью изобретения является повышение точности определения положения динамического равновесия колебаний чувствительного элемента гирокомпаса. The aim of the invention is to improve the accuracy of determining the position of the dynamic equilibrium of oscillations of the sensitive element of the gyrocompass.

Цель достигается тем, что в устройстве для определения положения динамического равновесия колебаний чувствительного элемента гирокомпаса, содержащем гирокомпас с чувствительным элементом, следящим корпусом и кодовую систему, в которой фотоэлектрический датчик импульсов представляет собой фотооптическое устройство, состоящее из оптической решетки, образованной двумя лимбами, один из которых подвижен, исполненными в виде дисков со светопроницаемыми рисками, источника света и светочувствительных элементов-фотодиодов, второй лимб установлен с возможностью вращения относительно первого с равной угловой скоростью в противоположном направлении. The goal is achieved in that in the device for determining the position of the dynamic equilibrium of oscillations of the sensitive element of the gyrocompass, containing the gyrocompass with the sensing element, a tracking housing and a code system in which the photoelectric pulse sensor is a photo-optical device consisting of an optical array formed by two limbs, one of which is movable, made in the form of disks with permeable risks, a light source and photosensitive photodiode elements, the second limb It is mounted rotatably relative to the first with equal angular velocity in the opposite direction.

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства; на фиг. 2 - часть гирокомпаса со встроенными в него фотоэлектрическим датчиком. In FIG. 1 shows a functional diagram of a device; in FIG. 2 - part of the gyrocompass with a built-in photoelectric sensor.

Устройство содержит (фиг. 1) гирокомпас 1 с чувствительным элементом 2 и следящим корпусом 3, кодовую систему 4 с фотоэлектрическим датчиком 5 импульсов, генератором 6 импульсов стабильной частоты, компаратором напряжения 7 и сравнивающим логическим устройством 8. The device contains (Fig. 1) a gyrocompass 1 with a sensing element 2 and a tracking housing 3, a code system 4 with a photoelectric sensor 5 pulses, a generator 6 pulses of a stable frequency, a voltage comparator 7 and a comparing logic device 8.

Следящий корпус 3 (фиг. 2) в верхней части имеет зубчатый венец 9. Чувствительный элемент 2 соединен со следящим корпусом 3 посредством торсиона 10. The servo body 3 (Fig. 2) in the upper part has a ring gear 9. The sensing element 2 is connected to the servo body 3 by means of a torsion bar 10.

Фотоэлектрический датчик 5 импульсов включает источник света 11, первый лимб 12 с рисками для прохождения света и коническим зубчатым концом 13, второй лимб 14 с рисками, коническим зубчатым венцом 15, и цилиндрическим зубчатым венцом 16, коническую шестерню 17 с осью вращения 18, ось вращения лимбов 19, валик 20 с первой шестерней 21 и второй шестерней 22, фотодиоды 23. The photoelectric pulse sensor 5 includes a light source 11, a first limb 12 with risks for the passage of light and a bevel gear end 13, a second limb 14 with risks, a bevel gear rim 15, and a cylindrical gear rim 16, a bevel gear 17 with an axis of rotation 18, axis of rotation limbs 19, a roller 20 with a first gear 21 and a second gear 22, photodiodes 23.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При разарретировании чувствительного элемента 2 его гиромотор под действием силы тяжести и силы, обусловленной суточным вращением Земли, начинает процессировать в сторону истинного меридиана. Вместе с гиромотором поворачивается и чувствительный элемент 2. Следящий корпус 3 отслеживает поворот чувствительного элемента 2. When the sensing element 2 is uncovered, its gyromotor under the action of gravity and the force due to the daily rotation of the Earth starts to process towards the true meridian. Together with the gyro motor, the sensing element 2 also rotates. The tracking body 3 monitors the rotation of the sensing element 2.

При повороте следящего корпуса 3 его зубчатый венец 9 вращает шестерню 21, входящую в зацепление с ним. When turning the servo body 3, its toothed rim 9 rotates the gear 21, which engages with it.

Поворот шестерни 21 через валик 20 и шестерню 22 передается через зубчатый венец 16, лимбу 14, который поворачивается посредством конического зубчатого венца 15, приводит во вращение коническую шестерню 17, подвижно закрепленную на оси 18, которая через зубчатый конический венец 13 вращает лимб 12 в напряжении, противоположном повороту лимба 14. The rotation of the gear 21 through the roller 20 and the gear 22 is transmitted through the gear ring 16, the limb 14, which is rotated by the bevel gear ring 15, rotates the bevel gear 17, movably mounted on the axis 18, which rotates the limb 12 in tension through the bevel gear 13 opposite the turn of limb 14.

Угол поворота лимба 14 пропорционален углу поворота следящего корпуса 3 относительно корпуса гирокомпаса 1. Угол поворота лимба 12 равен углу поворота лимба 14, однако направление его поворота противоположно направлению поворота следящего корпуса 3 и лимба 14. The angle of rotation of the limb 14 is proportional to the angle of rotation of the tracking body 3 relative to the body of the gyrocompass 1. The angle of rotation of the limb 12 is equal to the angle of rotation of the limb 14, however, its direction of rotation is opposite to the direction of rotation of the tracking body 3 and limb 14.

При угловом перемещении лимбов 12 и 14 относительно друг друга во встречных направлениях происходит скрещивание темных и светопроницаемых рисок. При этом возникает эффект "муаровых полос", которые представляют собой световые и темновые концентрические кольца, перемещающиеся в радиальном направлении. В данном устройстве скорость перемещения световых и темновых концентрических колец будет в два раза больше, чем в прототипе. Чередующиеся световые и темновые "муаровые полосы" изменяют освещенность фотодиодов 23 источником света 11. Фотодиоды 23 включены в диагонали моста постоянного тока так, что при разной их освещенности нарушается балансировка моста постоянного тока и с нагрузки при вращении лимбов снимается синусоидальное напряжение. Число синусоидальных импульсов пропорционально углу взаимного разворота лимбов 14 и 12, а частота их следования - скорости их взаимного разворота. В момент прохождения чувствительным элементом 2 положения истинного меридиана частота следования полуволн синусоидального сигнала будет максимальной, потому как максимальна угловая скорость поворота чувствительного элемента 2. With the angular movement of the limbs 12 and 14 relative to each other in opposite directions, the crossing of dark and translucent patterns occurs. In this case, the effect of “moiré stripes” arises, which are light and dark concentric rings moving in the radial direction. In this device, the speed of movement of light and dark concentric rings will be twice as much as in the prototype. Alternating light and dark moiré stripes change the illumination of the photodiodes 23 by the light source 11. The photodiodes 23 are included in the diagonals of the DC bridge so that at different illumination their balancing of the DC bridge is disturbed and sinusoidal voltage is removed from the load when the limbs rotate. The number of sinusoidal pulses is proportional to the angle of mutual reversal of the limbs 14 and 12, and the frequency of their repetition is the speed of their mutual reversal. When the sensitive element 2 passes through the position of the true meridian, the half-wave repetition rate of the sinusoidal signal will be maximum, because the angular velocity of rotation of the sensitive element 2 is maximum.

Компаратор напряжения 7 преобразует синусоидальные электрические сигналы, поступающие на его вход с выхода фотоэлектрического датчика 5 в импульсы прямоугольной формы, длительность которых характеризует поворот следящего корпуса 3 на угол, определяющий точность работы устройства. Прямоугольные импульсы на выходе компаратора формируются в течение положительных полуволн синусоидального сигнала. При отрицательной полуволне синусоидального сигнала электрический сигнал на выходе компаратора напряжения 7 отсутствует. The voltage comparator 7 converts sinusoidal electrical signals arriving at its input from the output of the photoelectric sensor 5 into rectangular pulses, the duration of which characterizes the rotation of the tracking housing 3 by an angle that determines the accuracy of the device. Rectangular pulses at the output of the comparator are generated during positive half-waves of a sinusoidal signal. When the negative half-wave of the sinusoidal signal, the electrical signal at the output of the voltage comparator 7 is absent.

Сравнивающее логическое устройство 8 производит сравнение длительности каждого импульса с выхода компаратора 7 с длительностью следующей за ним паузы и в момент их равенства выдает команду на прекращение отслеживания следящим корпусом 3 чувствительного элемента 2 и арретирование чувствительного элемента 2. При этом следящий корпус 3 будет ориентирован в направлении истинного меридиана. The comparing logic device 8 compares the duration of each pulse from the output of the comparator 7 with the duration of the next pause and, at the time of their equality, issues a command to stop tracking by the tracking case 3 of the sensor 2 and arrest the sensor 2. In this case, the tracking case 3 will be oriented in the direction true meridian.

Таким образом, точность определения положения динамического равновесия чувствительного элемента в предлагаемом устройстве осуществляется путем уменьшения интервалов следования импульсов в направлении, противоположном повороту первого лимба, с равной угловой скоростью. (56) 1. Назаров Б. Н. Гироскопические устройства. М. , МО, 1960, с. 375. Thus, the accuracy of determining the position of the dynamic equilibrium of the sensing element in the proposed device is carried out by reducing the intervals of the pulses in the direction opposite to the rotation of the first limb, with equal angular velocity. (56) 1. Nazarov B.N. Gyroscopic devices. M., Moscow, 1960, p. 375.

2. Авторское свидетельство СССР N 1231985, кл. G 01 C 19/38, 1984. 2. USSR author's certificate N 1231985, cl. G 01 C 19/38, 1984.

Claims

DEVICE FOR DETERMINING THE POSITION OF DYNAMIC EQUILIBRIUM OF VIBRATIONS OF THE SENSITIVE GYROCOMPASS ELEMENT, containing a photoelectric angle sensor installed in the hydrocompass casing, made in the form of a light source rigidly connected to the hydrocompass casing, an optical lattice formed by two coaxial discs with one axial limb the possibility of rotation relative to the body of the gyrocompass and is connected with its tracking case, and photosensitive elements installed on the gyrocompass case, as well as a voltage comparator, a comparison unit and a pulse generator, while the output of the photoelectric angle sensor is connected to the input of the voltage comparator, the output of which is connected to the first input of the comparison unit, the second input of which is connected to the output of the pulse generator, and the output is the output of the device , characterized in that, in order to improve the accuracy of determining the position of the dynamic equilibrium of oscillations of the sensitive element of the gyrocompass, the second dial is installed with the possibility of rotation includes It is the first one with equal angular velocity in the opposite direction and is connected to the gyrocompass tracking body.