УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ ИМПУЛЬСНОГО КООРДИНАТНОГО ДАТЧИКА Российский патент 1998 года по МПК G01S3/78 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, является составной частью датчика для определения координат импульсных источников света и может использоваться, в частности, для полуавтоматического сопровождения летящего объекта по ИК-ответчику.

Известен датчик положения светового пятна [1], содержащий для обработки сигналов блок задержки, распределитель импульсов, блок пиковых детекторов, суммо-разностный блок и блок автоматической регулировки усиления (АРУ). Этот датчик обладает низкой динамической точностью определения координат источника света вследствие инерционности блока АРУ и низкой статической точностью из-за разброса регулировочных характеристик каналов усиления.

Известен датчик положения светового пятна [2], содержащий объектив, в фокальной плоскости которого расположен координатный фотоприемник, выходами подключенный к входам четырех каналов, каждый из которых состоит из каскадно соединенных усилителей, выходы которых подключены к элементам задержки, распределитель импульсов, первый и второй выходы которого подключены к управляющим входам блока пиковых детекторов, суммо-разностный блок, аналоговый коммутатор, блок выбора порядка и блок выравнивания порядка.

Основной недостаток этого датчика - аппаратурная сложность обработки сигналов.

Сложной структурой схемой обладает также фотоэлектрический датчик положения светового излучения [3].

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство (блок формирующих усилителей) аппаратуры полуавтоматического управления [4].

Устройство содержит канал суммы и два идентичных канала управления по курсу и тангажу, содержащие каждый последовательно соединенные блок АРУ, импульсный усилитель, электронный ключ и пиковый детектор, выходы которых являются выходами устройства по курсу и тангажу. Канал суммы содержит блок формирования опорного сигнала и блок АРУ, включающий управляемый элемент, последовательно соединенные импульсный усилитель, электронный ключ и пиковый детектор. Вход блока формирования опорного напряжения соединен с выходом импульсного усилителя, а выход - с управляющими входами электронных ключей в каналах управления по курсу и тангажу, а также в блоке АРУ канала суммы.

Кроме того, на входе канала суммы включены последовательно соединенные линия задержки и сумматор, выход которого соединен с блоком АРУ. Линия задержки и сумматоры содержатся также в блоке формирования опорного напряжения.

Устройство содержит сумматоры в каналах курса и тангажа. Входы сумматоров являются входами устройства, а выходы соединены с входами блоков АРУ.

Синхронизирующий импульс подается на вход блока формирования строба, выход которого соединен с управляющими входами электронных ключей в блоках АРУ.

Недостатками описанного устройства являются сложность построения структурной схемы, использование крупногабаритных линий задержки, низкая температурная стабильность из-за реализации схемы на транзисторах.

Задачей изобретения является упрощение структурной схемы и улучшение технических характеристик устройства.

Технический результат заключается в повышении точности определения координат светового пятна при одновременном уменьшении габаритных размеров.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для обработки сигналов импульсного координатного датчика, содержащее канал суммы, идентичные каналы управления по курсу и тангажу, а также блок формирования строба, на вход которого подаются импульсы синхронизации, а выход соединен с управляющим входом электронного ключа канала суммы, канал суммы содержит блок автоматической регулировки усиления, включающий последовательно соединенные регулируемый усилитель, электронный ключ, пиковый детектор и блок формирования опорного сигнала, выход которого соединен с управляющими входами электронных ключей каналов курса и тангажа, каналы управления по курсу и тангажу содержат последовательно соединенные регулируемый усилитель, электронный ключ и пиковый детектор, выходы пиковых детекторов является выходами устройства по курсу и тангажу, причем регулировка усиления в трех каналах осуществляется по суммарному сигналу. В отличие от известного регулируемые усилители выполнены в виде последовательно соединенных регулируемого аттенюатора и импульсного усилителя, при этом сигнальные входы регулируемых аттенюаторов являются входами устройства, а управляющие входы аттенюаторов соединены с выходом блока автоматической регулировки канала суммы, блок формирования опорного сигнала содержит последовательно соединенные компаратор с пороговым входом и одновибратор, при этом пороговый вход компаратора соединен с выходом электронного ключа канала суммы, а выход одновибратора является выходом блока формирования опорного сигнала.

В качестве управляемого аттенюатора, в частности, может использоваться цепь, которая имеет линейный резистор в последовательном плече и управляемое по напряжению на затворе сопротивление стоп-исток полевого транзистора - в параллельном плече.

На основании вышеизложенного выполнения предлагаемого устройства, в котором исключены крупногабаритные линии задержки, что значительно упростило структурную схему обработки сигнала и дало возможность повысить температурную стабильность электронных блоков и соответственно точность определения координат светового пятна.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - эпюры сигналов устройства; на фиг. 3 - структурная схема прототипа.

Устройство для обработки сигналов импульсного координатного датчика содержит каналы управления по курсу, тангажу и канал суммы, каждый из которых содержит последовательно соединенные управляемый аттенюатор 1, импульсный усилитель 2, электронный ключ 3 и пиковый детектор 4. Канал суммы содержит также блок формирования опорного сигнала, который состоит из последовательно соединенных компаратора 5 и одновибратора 6, причем вход компаратора 5 соединен с выходом электронного ключа 3 канала суммы, а выход одновибратора 6 соединен с управляющими входами электронных ключей 3 в каналах курса и тангажа.

На вход блока 7 формирования строба подаются синхронизирующие импульсы, а выход блока 7 соединен с управляющими входом электронного ключа 3 канала суммы.

Выход пикового детектора 4 канала суммы соединен с управляющими входами аттенюаторов 1 каждого канала, входы которых являются входами устройства. Выходы пиковых детекторов 4 в каналах курса и тангажа являются выходами устройства.

Устройство для обработки сигналов импульсного координатного датчика работает следующим образом.

С аппаратуры радиолинии синхронизирующие импульсы U_си положительной полярности поступают на вход блока 7 формирования строба, запускают схему управления задержкой τ_з и формируют импульсы строба U_стр. Ширина импульсов U_стр вырабатывается такой величины, чтобы рабочие импульсы могли проходить в это "окно" во всем диапазоне дальности управления объектом.

Ввиду идентичности каналов курса и тангажа рассмотрим прохождение сигналов по каналу курса.

Разностный импульсный сигнал U_к, изменяющийся по амплитуде в широком диапазоне, поступает на вход управляемого аттенюатора 1. Его управляющий вход соединен с цепью ОС цепи АРУ канала суммы. В зависимости от постоянного управляющего напряжения U_опΣ импульс U_кбудет ослаблен до уровня импульса U₁. Далее импульс поступает на вход импульсного усилителя 2, на выходе которого имеет импульс U₂.

Суммарный импульсный сигнал U_Σ положительной полярности, изменяющийся по амплитуде в широком диапазоне, поступает на вход аттенюатора 1, с выхода которого ослабленный сигнал U_1Σ поступает на вход импульсного усилителя 2. Усиленный сигнал U_2Σ через ключ 3, открываемый напряжением строба U_стр, подается на вход пикового детектора 4, на выходе которого образуется постоянное напряжение U_опΣ, управляющее аттенюаторами 1 всех каналов.

Одновременно импульс U_2Σ подается на вход блока формирования спорного сигнала, содержащего компаратор 5 и одновибратор 6. Порог срабатывания компаратора выбирается на уровне минимального рабочего сигнала U_Σ . После компаратора 5 сигнал прямоугольной формы U_5Σ поступает на вход одновибратора 6, на выходе которого вырабатывается опорный сигнал U_опс, длительность которого равна части длительности импульса U_Σ при его изменении от нуля до максимального значения. Этот импульс открывает ключи 3 в каналах курса и тангажа.

Импульс U₂ проходит через ключ 3 и превращается в импульс U₃. Далее он подается на вход пикового детектора 4. Пиковый детектор заряжается до максимальной амплитуды импульса U₃ и поддерживает ее до прохода следующего импульса. На выходе канала курса имеем постоянное напряжение U_к=.

На выходе канала тангажа имеем постоянное напряжение U_т=.

Источники информации
1. Патент США N 3096248, кл. 250-203, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР N 578632, N 40, кл. G 01 S 3/78, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР N 756329, N 30, кл. G 01 S 3/78, 1980.

4. Аппаратура полуавтоматического управления 9С484. Техническое описание БЛ1.335.030 ТО, г. Красногорск, 1976, с. 79-99, 1-16, 1-7, АО КМ3.

Предлагаемое устройство является составной частью устройства для определения координат импульсного источника света и может использоваться, в частности, для полуавтоматического сопровождения летящего объекта по ИК-ответчику. Технический результат - повышение точности определения координат и уменьшение габаритных размеров. Устройство содержит канал суммы, идентичные каналы управления по курсу и тангажу, а также блок формирования строба, на вход которого подаются импульсы синхронизации, а выход соединен с управляющим входом электронного ключа канала суммы. Канал суммы содержит блок автоматической регулировки усиления, содержащий последовательно соединенные регулируемый усилитель, электронный ключ и пиковый детектор, и блок формирования опорного сигнала, выход которого соединен с управляющими входами электронных ключей каналов курса и тангажа. Каналы управления по курсу и тангажу содержат последователь соединенные регулируемый усилитель, электронный ключ и пиковый детектор. Выходы пиковых детекторов являются выходами устройства по курсу и тангажу, причем регулировка усиления в трех каналах осуществляется по суммарному сигналу. Регулируемые усилители выполнены в виде последовательно соединенных регулируемого аттеннюатора и импульсного усилителя, при этом сигнальные входы регулируемых аттенюаторов являются входами устройства, а управляющие входы аттенюаторов соединены с выходом блока автоматической регулировки канала суммы. Блок формирования опорного сигнала содержит последовательно соединенные компаратор с пороговым входом и одновибратор, при этом пороговый вход компаратора соединен с выходом электронного ключа канала суммы, а выход одновибратора является выходом блока формирования опорного сигнала. 3 ил.

Устройство для обработки сигналов импульсного координатного датчика, содержащее канал суммы, идентичные каналы управления по курсу и тангажу, а также блок формирования строба, на вход которого поданы импульсы синхронизации, а выход соединен с управляющим входом электронного ключа канала суммы, канал суммы содержит блок автоматической регулировки усиления, включающий последовательно соединенные регулируемый усилитель, электронный ключ, пиковый детектор, и блок формирования опорного сигнала, выход которого соединен с управляющими входами электронных ключей каналов управления по курсу и тангажу, каналы управления по курсу и тангажу содержат последовательно соединенные регулируемый усилитель, электронный ключ и пиковый детектор, выходы пиковых детекторов являются выходами устройства по курсу и тангажу, причем регулировка усиления во всех каналах осуществляется по суммарному сигналу, отличающееся тем, что регулируемые усилители выполнены в виде последовательно соединенных регулируемого аттенюатора и импульсного усилителя, при этом сигнальные входы регулируемых аттенюаторов являются входами устройства, а управляющие входы аттенюаторов соединены с выходом блока автоматической регулировки канала суммы, блок формирования опорного сигнала содержит последовательно соединенные компаратор с пороговым входом и одновибратор, при этом вход компаратора соединен с выходами электронного ключа канала суммы, а выход одновибратора является выходом блока формирования опорного сигнала.