SU1122888A1 - Устройство дл определени угла наклона объекта - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА НАКЛОНА ОБЪЕКТА, содержащее последовательно соединенные чувствительный элемент и дифференциальный усилитель, а также селектор и последовательно соединенные блоки младших и старших разр дов реверсивногосчетчика , преобразователь код - напр жение и магнитоэлектрический механизм , жестко св занный с чувствительным элементом, о т л и ч а ющ е е с  тем, что, с целью повышени  быстродействи , в него введены шифратор, коммутатор, три пороговых блока и генератор опорной частоты , причем коммутатор включен между блоками младших и от арши.х раз р дов реверсивного счетчика, сигнальные входы каждого их трех пороговых блоков соединены с Е« 1ходом дифференциального усилител , а на входы пороговых блоков поданы опорные на .пр жени , выход первого порогового блока соединен с управл кицим входом селектора, сигнальный вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, входы шиф9 ратора соединены с выходами второго и третьего пороговых блоков, выход шифратора соединен с управл ющим входом коммутатора, соединенного через дополнительную группу входов с выходом селектора.

Description

Изобретение относитс  к приборостроению , в частности к устройствам дл  определени  угла наклона объектов и может быть использовано в аппаратуре систем контрол  и сигнализации измерений положени  тел отнсительно первоначального состо ни , в измерительной технике дл  измерени  угла наклона объектов относительно горизонта и т.д.

Известны устройства дл  определени  угла наклона относительно горизонта , содержащие чувствительный элемент в -виде жидкостного уровн  конденсатора или электромагнитного ма тника, усилитель и след щий привод или исполнительный магнитоэлектрический элемент ij.

Недостатками таких устройств  вл ютс  потер  точности при съеме информации , так как измерительный эле мент не охвачен петлей обратной.св зи , съем информации в аналоговом виде , что вызывает необходимость введени  дополнительных преобразователей информации, имеющих собственную погрешность, при использовании устройств в цифровой технике.

Известно устройство дл  определени  угла наклона объекта относительно горизонта, содержащее чувствительный элемент, дифференциальный усилитель, селектор, реверсивный счетчик, преобразователь код напр жение и исполнительный магнитоэлектрический механизм. При от-., клонении устройства относительно горизонта с выхода чувствительного элемента снимаетс  сигнал рассогласовани , пропорциональнь1й углу отклонени , который поступает на вход фазочувствительного усилител ,  вл ющегос  знаковым звеном и формирующего знак + при одной фазе сигнала и знак - при другой фазе сигнала . Эта информаци , заполненна  частотой, через селектор управл ет рекарсным счетчиком. С выхода счётчика цифрова  информаци  в виде параллельного кода поступает на вход преобразовател  код - напр жение и преобразуетс  в напр жение посто нного тока. Под действием этого непр жени  в катушках магнитоэлектрического механизма возникает электрический ток, силы взаимодействи  ко торого с магнитным полем посто нного магнита ротора исполнительного магнитоэлектрического механизма

отклон ют ротор индукционного датчика чувствительного элемента, механически жестко св занного с магнитоэлектрическим механизмом, в сторону 5 уменьшени  сигнала рассогласовани  до величины статической ошибки след щей систе :. При этом с выхода реверсивного счетчика,  вл ющегос  выходом устройства, снимаетс  Q цифровой КОД, пропорциональный и соответствующий углу наклона 2j .

Однако недостатком данного устройства  вл етс  увеличение времени переходного процесса при боль5 шик углах рассогласовани , т.е. в момент включени  системы.

Целью изобретени   вл етс  уменьшение времени переходного процесса т.е. повышение быстродействи ; Q системы.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  определени  угла наклона объекта, содержащее последовательно соединенные чувстви5 тельный элемент и дифференциальный усилитель, а также селектор и последовательно соединенные блоки младших и старших разр дов реверсивного счетчика, преобразователь код - напр жение и магнитоэлектрический механизм , жестко св занный с чувствительным злекеИтом, введены шифратор , коммутатор, три пороговых блока н генератор опорной частоты, причем ком чутатор включен между блоками мпадших и старших разр дов реверсивного счетчика, сигнальные входы каждого из трех пороговых блоков соединены с выходом дифференциального усилител , а на входы пороговык блоков поданы опорные напр жени , выход первого порогового блока соединен с управл кнцим входом селектора, сигнальный вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, входы шифратора соединены с выходами второго и третьего пороговых блоков, выход шифратора соединен с управл ющим вкодом коммутатора, соединенного через дополнительную группу входов с выходом селектора.

На фиг,1 приведена блок-схема предлагаемого устройства с малым временем переходного процесса, на 5 фиг.2 графики переходных процессов системы (Ь( - при регулировании с посто нным шагом, о - при регулировании с переь енным дгагом). Устройство содержит индукционный датчик 1 угла (чувствительный элемент, дифференциальный усилитель 2, первый пороговый блок 3, второй пороговый блок 4, третий пор говый блок 5, генератор 6 опорной частоты, селектор 7, шифратор В, реверсивный счетчик 9 (Ю) младших и старших разр дов, коммутатор 11, преобразователь 12 код - напр жение , магнитоэлектрический механизм 13. -. Индукционный ма тниковый датчик I угла отклонени  состоит из статора, жестко закрепленного на корпусе, и ротора, подвешенного к корпусу на двух пластинчатых пружинах , которые позвол ют ротору перемещатьс  в заданной плоскости измерени . На роторе имеетс  магнит, который вместе с катушками,-прикрепленными к корпусу датчика, образует магнитоэлектрический механизм 13. Дифференциальный усилитель 2 представл ет собой звено, формирующее сигнал посто нного тока, пропорциональный величине входного сигнала и имеющий пол рность в завибимости от пол рности входного сигнал Пороговые блоки 3-5 представл ют собой дифференциальные усилители , работающие в ключевом режиме настроенные на определенный порог срабатывани  по входному сигналу и выдающие сигнал логической единицы при превышении входного сигнала па  пороговым. Селектор 7  вл етс  логической схемой и выдает импульсы частоты на суммирующий или вычитающий вход реверсивного счетчика в зависимости от управл ющего сигнала . Шифратор 8 и коммутатор 11 пред ставл ют собой набор логических схе И совпадени  и логических схем ИЛИ сложени . Реверсивный счетчик 9 (10  вл етс  П-разр дным последовательным счетчиком. В качестве преобразовател  12 код - напр жение используетс  диодна  матрица в сочетании с операцион ным усилителем, смещенным относи- тельно нулевого уровн . При отклонении устройства относительно горизонта его ротор в силу ма тниковых свойств остаетс  вертикальным , а статор перемещаетс . Расположейие катушек- ротора относительно статора становитс  несимметричным , а напр жени  с роторных обмоток, включенных по дифференциальной схеме, - неодинаковыми. С выхода индукционного датчика 1 снимаетс  разностный сигнал, пропорциональный углу отклонени , который поступает на вход дифференциального усилител  формирук цего сигнал посто нного тока, пропорциональньй величине входного сигнала и имеющий пол рность в зависимости от пол рности входного сигнала, с выхода дифференциального усилител  2 сигнал поступает на вход первого порогового блока 3, настроенного на нулевой порог срабатывани  и выдающей сигнал логической единицы в случае положительного входного сигнала. С выхода первого порогового блока 3- снимаетс  информаци  о знаке ошибки, и эта информаци  управл ет селектором 7, на сигнальный-вход которого поступает частота с-выхода генератора 6 опорной частоты. В зависимости от знака сигнала ошибки селектор 7 выдает импульсы частоты на суммирующий или вычитающий вход младших разр дов реверсивного . счетчика 9, а также на вторую группу входов коммутатора 1 1. Сигналы переноса младщих разр дов счетчика поступают на первую группу входов коммутатора И. С выхода дифференциального усилител  2 сигнал ошибки в виде напр жени  посто нного тока, пропорционального величине входного сигнала и :имекицего знак « или - в зависимости от пол рности входного сигнала, поступает на сигнальные входы второго и третьего пороговых блоков 4 и 5, каждое из которых настроено на определенную величину порога срабатывани  соответственно по положительному и отрицательному напр жению. Тогда в случае малых по величине входных сигналов любой пол рности на выходе второго порогового блока 4всегда формируетс  логический нуль, на выходе третьего порогового блока 5- логическа  единица, при больших положительных сигналах (больше порогов срабатывани ) с обоих пороговых блоков 4 и 5 выдаетс  сигнапологической единицы, а при больших по величине, но -отрицательных сигналах, на выходе обоих блоков и5 формируетс  логический нуль.

С выхода пороговых блоков 4 и 5 логические сигналы поступают на входь1 шифратора 8, с выхода которого выдаетс  сигнал логической единицы при больших углах рассогласовани  /т.е. при наличии на входах шифратора сигналов: 1 - 1 или О - О

На выходе шифратора 8 формируетс , таким образом, управл ющий сигнал дл  коммутатора 11. Если этот управл ющий сигнал соответствует логической единице, что имеет место при больших углах рассогласовани , то информаци  об ошибке с выхода селектора 7 подключаетс  к старшим разр дам реверсивного счетчика 10, а сигналы переноса с выхода младших разр дов реверсивного счетчика 9 блокируютс . В противном случае , если управл ющий сигнал равен нулю, что имеет место при малых углах рассогласовани , сигналы переноса с выхода младших разр дов реверсивного счетчика 9 поступают на вход старших разр дов реверсивного счетчика 10, а информаци  с выхода селектора 7 блокируетс . Например, при восьмиразр дном счетчике величина выходного сигнала при больших углах рассогласовани  становитс  в 16 раз больше, чем при малых углах рассогласовани .

С выхода реверсивного счетчика 9 и ю) цифрова  информаци  в виде п at) аллель но го кода поступает на вхо преобразовател  12 код - напр жение и преобразуетс  в напр жение посто  ного тока.

Под действием этого напр жени  в катушках магнитоэлектрического .механизма 13 возникает электрический ток, силы взаимодействи  которого с магнитным полем посто нного магнита ротора отклон ют ма тник в противоположном направлении-. Ма тник отклон етс  на угол, при котором статор одинаково перекрывает обе катушки ротора, при этом с выхода реверсивного счетчика снимаетс  цифровой код, пропорциональный и соответствующий углу наклона. Выход реверсивного счетчика  вл етс  выходом устройства. В известном устройстве регулирование осуществл етс  с посто нным шагом (,j,) и, следовательно , врем  переходного процесса состав)1 ет i (фиг.2а

Дл  уменьшени  времени переходного процесса при больших углах рассогласовани  в системе исполь- . зуетс  нелинейна  коррекци , посредством которой осуществл етс  скачкообразное изменение коэффициента усилени . При больших углах рассогласовани  сигнал ошибки через коммутатор подключаетс  к входу старших разр дов счетчика, в этом случае величина шага становитс  в п раз больше например, в случае восьмиразр дного реверсивного счетчика ). При попадании величины ошибки в трубку допусков (+uU) сигнал ошибки подключаетс  к млад- . шим разр дам реверсивного счетчика , чем уменьшаетс  коэффициент усилени  системы. В данном случае врем  переходного процесса уменьшает- , с  /v в 10 раз (фиг.2&).

Использование изобретени  позволит существенно повысить быстродействие системы измерени  (-в 10, раз) .

ч1г

-И

Ч -HI

.

ь

ll

f I

s

0

«e -J- I :з

cj

-H I

.

JP

00

«a.

r

:5t

:a«

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА НАКЛОНА ОБЪЕКТА, содержащее последовательно соединенные чувствительный элемент и дифференциальный усилитель, а также селектор и последовательно соединенные блоки младших и старших разрядов реверсивного счетчика, преобразователь код - напряжение и магнитоэлектрический механизм, жестко связанный с чувствительным элементом, о т л и ч а ю щ е е с'я тем, что, с целью повышения быстродействия,'в него введены шифратор, коммутатор, три пороговых блока и генератор опорной частоты, причем коммутатор включен между блоками младших и старших разрядов реверсивного счетчика, сигнальные входы каждого их трех пороговых блоков соединены с выходом дифференциального усилителя, а на входы пороговых блоков поданы опорные напряжения, выход первого порогового блока соединен с управляющим входом селектора, сигнальный вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, входы шифратора соединены с выходами второго и третьего пороговых блоков, выход шифратора соединен с управляющим входом коммутатора, соединенного через дополнительную группу входов с выходом селектора.

   LU „„ 1122888

   1 i122888