RU2008106322A - Широкодиапазонный стенд для контроля измерителей угловой скорости - Google Patents

Abstract

1. Широкодиапазонный стенд для контроля измерителей угловой скорости, содержащий корпус, вал, установленный в корпусе с возможностью вращения, закрепленную на валу основную платформу для установки измерителя угловых скоростей, электродвигатель постоянного тока, содержащий датчик положения и двигатель бесконтактный, выполненные в виде синусно-косинусных вращающих трансформаторов, причем датчик положения имеет один вход и два выхода, а двигатель бесконтактный имеет два входа; усилитель мощности электродвигателя постоянного тока, содержащий предварительный усилитель с одним входом и одним выходом и два усилителя мощности, каждый из которых имеет один вход и один выход, причем выход предварительного усилителя соединен с входом датчика положения, один выход которого соединен с входом первого усилителя мощности, а второй выход с входом второго усилителя мощности, выход каждого усилителя мощности соединен с соответствующей обмоткой двигателя бесконтактного; четыре датчика Холла и взаимодействующий с ними магнит, кольцевой коллектор, состоящий из коллекторной втулки и щеток для подвода питания, дополнительную платформу, закрепленную на валу, шесть кварцевых маятниковых акселерометров, гироскопический датчик угловой скорости, цилиндрическую втулку, стержень, ленточный торсион, упругий торцевой токоподвод, два геркона, взаимодействующий с герконами магнит, механизм отслеживания, компьютер, аналого-цифровой преобразователь, плату цифровых портов ввода-вывода, усилитель системы стабилизации с сумматором, входящим в его состав, блок управления механизмом отслеживания, причем гироскопический датчик угло�

Claims (3)

1. Широкодиапазонный стенд для контроля измерителей угловой скорости, содержащий корпус, вал, установленный в корпусе с возможностью вращения, закрепленную на валу основную платформу для установки измерителя угловых скоростей, электродвигатель постоянного тока, содержащий датчик положения и двигатель бесконтактный, выполненные в виде синусно-косинусных вращающих трансформаторов, причем датчик положения имеет один вход и два выхода, а двигатель бесконтактный имеет два входа; усилитель мощности электродвигателя постоянного тока, содержащий предварительный усилитель с одним входом и одним выходом и два усилителя мощности, каждый из которых имеет один вход и один выход, причем выход предварительного усилителя соединен с входом датчика положения, один выход которого соединен с входом первого усилителя мощности, а второй выход с входом второго усилителя мощности, выход каждого усилителя мощности соединен с соответствующей обмоткой двигателя бесконтактного; четыре датчика Холла и взаимодействующий с ними магнит, кольцевой коллектор, состоящий из коллекторной втулки и щеток для подвода питания, дополнительную платформу, закрепленную на валу, шесть кварцевых маятниковых акселерометров, гироскопический датчик угловой скорости, цилиндрическую втулку, стержень, ленточный торсион, упругий торцевой токоподвод, два геркона, взаимодействующий с герконами магнит, механизм отслеживания, компьютер, аналого-цифровой преобразователь, плату цифровых портов ввода-вывода, усилитель системы стабилизации с сумматором, входящим в его состав, блок управления механизмом отслеживания, причем гироскопический датчик угловой скорости и акселерометры закреплены на дополнительной платформе, оси чувствительности трех акселерометров для измерения тангенциального ускорения перпендикулярны соответствующим радиусам дополнительной платформы, а оси чувствительности трех акселерометров для измерения центростремительного ускорения ориентированы вдоль соответствующих радиусов дополнительной платформы, каждый акселерометр содержит кварцевую пластину, емкостной датчик угла и магнитоэлектрический датчик момента, соединенные последовательно через соответствующие усилители обратной связи, каждый из которых содержит предварительный усилитель, фазочувствительный выпрямитель, корректирующий контур и усилитель мощности, гироскопический датчик угловой скорости содержит датчик угла и датчик момента, соединенные последовательно через усилитель обратной связи, содержащий предварительный усилитель, фазочувствительный выпрямитель, корректирующий контур и усилитель мощности, а ось чувствительности гироскопического датчика угловой скорости параллельна оси вала, упругий торцевой токоподвод содержит верхнюю и нижнюю гетинаксовые колодки и золотые проводники подвода питания, прикрепленные к колодкам, два геркона закреплены на нижней колодке с обеспечением угла 8° между контактами герконов, магнит закреплен на верхней колодке в среднем положении между контактами герконов, цилиндрическая втулка подвешена в корпусе на шарикоподшипниковых опорах соосно с валом, проходящим внутри цилиндрической втулки, верхняя колодка упругого торцевого токоподвода закреплена на валу, а нижняя колодка - на цилиндрической втулке, вал выполнен полым на одном участке своей длины, ленточный торсион размещен в полости вала и прикреплен нижним концом к торцу полого участка вала, а верхним концом к середине стержня, который расположен перпендикулярно оси вала, проходит через отверстия цилиндрического полого участка вала и прикреплен двумя концами к торцам цилиндрической втулки, жестко соединенной с коллекторной втулкой, механизм отслеживания содержит импульсный шаговый двигатель и зубчатую передачу, при этом шаговый двигатель прикреплен к корпусу через амортизатор, выходное звено зубчатой передачи закреплено на цилиндрической втулке соосно с ней, блок управления механизмом отслеживания имеет два входа, соединенных с герконами, и четыре выхода, соединенных с обмотками импульсного шагового двигателя, причем для регистрации угла разворота платформы в фиксированных точках четыре датчика Холла располагаются через каждые 90° на корпусе стенда, а взаимодействующий с ними магнит - на основной платформе стенда, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля масштабного коэффициента измерителей угловых скоростей разных типов путем более точного и стабильного задания стендом угловых скоростей, а также обеспечения возможности контроля динамических характеристик ДУС за счет расширения функциональных возможностей стенда, а именно, возможности задания угловых скоростей, изменяющихся по любому закону, заданному программным способом, возможности высокоточного измерения угла поворота платформы во всем диапазоне задаваемых угловых скоростей, а также возможности изменения структуры регулятора и динамических свойств системы управления стендом путем перепрограммирования в случае необходимости цифровой части регулятора в управляющем процессоре, в систему управления стендом введены семь аналого-цифровых и восемь цифроаналоговых преобразователей, информационная шина цифроаналоговых преобразователей, информационная шина аналого-цифровых преобразователей, трехфазный усилитель мощности, процессор, содержащий в том числе модуль широтно-импульсного формирования напряжения питания гиромотора и пять портов ввода-вывода, при этом входы первого, третьего и пятого аналого-цифровых преобразователей соединены с выходами первого, третьего и пятого предварительных усилителей цепей обратной связи соответствующих акселерометров, измеряющих центростремительное ускорение точек их крепления к платформе стенда, а входы второго, четвертого и шестого аналого-цифровых преобразователей с выходами второго, четвертого и шестого предварительных усилителей цепей обратной связи соответствующих акселерометров, измеряющих тангенциальное ускорение точек их крепления к платформе стенда, вход же седьмого аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом предварительного усилителя цепи обратной связи измерительного датчика угловой скорости, входы первого, третьего и пятого предварительных усилителей соединены с выходами датчиков угла соответствующих акселерометров, измеряющих центростремительное ускорение точек их крепления к платформе стенда, входы второго, четвертого и шестого предварительных усилителей соединены с выходами датчиков угла соответствующих акселерометров, измеряющих тангенциальное ускорение точек их крепления к платформе стенда, вход седьмого предварительного усилителя соединен с выходом датчика угла измерительного ДУС, а выходы всех аналого-цифровых преобразователей соединены с информационной шиной аналого-цифровых преобразователей, выход которой соединен с первым портом ввода-вывода управляющего процессора, в котором реализованы алгоритмическим способом устройства фазочувствительного выпрямления, корректирующие контуры систем управления измерительным датчиком угловой скорости и шестью кварцевыми маятниковыми акселерометрами, измеряющими тангенциальное и центростремительное ускорения точек их крепления к платформе стенда, а также устройство формирования разностного сигнала и корректирующий контур системы управления двигателем стенда, причем три выхода широтно-импульсного формирователя напряжения, встроенного в управляющий процессор, соединены с тремя входами трехфазного усилителя мощности, три выхода которого соединены с каждой из трех соответствующих обмоток трехфазного синхронного гистерезисного двигателя гиромотора измерительного датчика угловой скорости; второй порт ввода-вывода управляющего процессора соединен с информационной шиной цифроаналоговых преобразователей, причем вход каждого цифроаналогового преобразователя соединен с соответствующим выходом информационной шины цифроаналоговых преобразователей, а выходы первого, третьего и пятого цифроаналоговых преобразователей соединены, соответственно, с входами первого, третьего и пятого усилителей мощности цепей обратной связи соответствующих акселерометров, измеряющих центростремительное ускорение точек их крепления к платформе стенда, выходы второго, четвертого и шестого цифроаналоговых преобразователей соединены, соответственно, с входами второго, четвертого и шестого усилителей мощности цепей обратной связи соответствующих акселерометров, измеряющих тангенциальное ускорение точек их крепления к платформе стенда, выход седьмого цифроаналогового преобразователя соединен с входом усилителя мощности цепи обратной связи измерительного датчика угловой скорости, причем выходы всех усилителей мощности соединены, соответственно, с датчиками моментов акселерометров, измеряющих тангенциальное и центростремительное ускорения точек их крепления к платформе стенда и измерительного датчика угловой скорости, выход восьмого цифроаналогового преобразователя соединен с входом предварительного усилителя, входящего в состав усилителя мощности электродвигателя постоянного тока стенда.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что управляющий компьютер находится в режиме обмена через стандартный интерфейс с третьим портом ввода-вывода управляющего процессора в системе управления стенда, а цифроаналоговые и аналогово-цифровые преобразователи могут быть как встроенными в процессор, работающий в обратной связи стенда, так и быть по отношению к нему внешними устройствами, причем электронные блоки, процессорные модули и устройства преобразования сигнала реализованы в виде плат, крепящихся непосредственно на корпусе стенда.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что в качестве измерителя угла на оси вращения траверсы стенда применен угловой энкодер, считывающие оптические головки которого через преобразователь сигнала соединены с четвертым портом ввода-вывода процессора в системе управления стенда, причем для съема информации применена пара считывающих оптических головок, расположенных под углом 180°, для исключения влияния эксцентриситетов крепления энкодера на выходную информацию об угловом положении платформы стенда, а испытуемым прибором может быть измеритель угловой скорости любого класса и принципа действия, выход которого через преобразователь сигнала соединен с портом ввода - вывода управляющего компьютера, а преобразователь сигнала представляет собой универсальное устройство, преобразующее информацию в виде аналогового сигнала или дискретного сигнала в код стандартного интерфейса используемого компьютера, причем выходы левого и правого герконов, закрепленных на нижней колодке упругого торцевого токоподвода, соединены, соответственно, с первым и вторым входами микроконтроллера, входящего в состав блока управления механизмом отслеживания стенда, состоящего из микроконтроллера, драйвера управления и усилителя мощности, а четыре выхода микроконтроллера соединены с четырьмя входами драйвера управления, четыре выхода которого соединены с четырьмя входами усилителя мощности, четыре выхода которого, в свою очередь, соединены с четырьмя соответствующими обмотками шагового двигателя механизма отслеживания стенда, порт ввода-вывода микроконтроллера соединен с пятым портом ввода-вывода управляющего процессора, при этом микроконтроллер находится в режиме обмена с процессором через стандартный интерфейс.