Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к способам управления линейным перемещением ротора в электростатических гироскопах.о
Целью изобретения является повышение точности измерения линейных перемещений ротора.
На фиг.1 Приведена схема подключения источников ЭДС к электродам одного канала подвеса ротора о
На фиг.2 и 3 представлены временные диаграммы, иллюстрирующие процесс измерения напряжения о
Пример осуществления способа: цепь, изображенная на фигИ , включает С и С. - емкости диаметральнопротивоположных ротор-электродных пар, г - зарядные резисторы и е и
eg. - источники ЭДСо, имеющие форму прямоугольных импулы.ов, временная диаграмма которых приведена на фиг, 2а Емкости С и С под действием импульсов ЭДС е и е начнут заряжать
со ся с постоянной времени с гС. Когда ротор находится в центре емкости - ю ротор-электродных пар одной оси подвеса С и С, равны между собой
о
С С CQ
и постоянные времени заряда равны между собой
, ГС,.
40
Временная диаграмма напряжений на электродах для этого случая показана на фиг,2(в). Когда ротор смещается из центра подвеса, емкости изменяются по закону: г - С 1 :oi/h X где ос - коэ(4 ициент форма злектро h - зазор между электроде и ро тором в центре Постоянные времени заряда емкостей С и С,2, равные ( гС, и гСл,становятся в этих условиях не равными „ Временная диаграмма напря-жения заряда емкостей С и Cg для этого случая приведена на фиГс2в, Если измерить напряжение заряда емкостей в момент времени t 0, то оно будет гфопорционально переме щению с Действительно, --tore(Е - .- и lk ) -(Е 1 . 66 Гг, {{. - h -ь . (- - X) к.... -Г 6 f ж I (-х)з 1 - f: + lifh3. S 6i 2Е,е (f х + -X ......--2Е,( 1 ,.С( ., 3 «.« V 1 J ЗГЬ Как видно из формулы (1), измеряемо напряжение не содержит члены, пропо циональные квадрату перемещения, а члены, пропорциональные третьей сте пени перемещения, значительно ослаб лены, так как а реальных конструкциях электростатических гироскопов имеют место только малые перемещен ротора из центра до 10% от h. Деис вительно, при максимальном допусти мом Относительном смещении ротора, X „ , равном г 0,1, напряжение на выхо датчика будет равном; О ) - f OjD u f оио6(
f. 1,0014,
то есть учет члена, пропорционального х, дает поправку Б 0,1, поэтому с достаточной степенью точности S формуле (l) можно ограничиваться
костей С
. 1 , как было показано.
4( 55 равна
±.
jt nCg
hC,
и.: - и
- е
Ч первым членом разложения и считать выходное напряжение пропорциональным перемещению. Момент измерения напряжения выбран на переднем фронте импульса, когда t , что делает результаты измерения независимым от ШИМ, используемой для. силообразования, так как скважность импульсов при 1, меняется только за счет сдвига заднего фронта импульса. один из возможных путей обеспечения нулевого потенциала ротораНа приведенной на фиг-. 1 схеме к: двум электродам +1 и -f2 полуоси х и к двум электродам -1 и -2 полуоси -х подключены по два источника ЭДС разной полярности; е и е для полуоси х,.е и е для полуоси -х, Источники ЭДС используются одновременно в цепи измерения и а цепи сило- образования. Рассмотрим их временные диаграммы при центральном положении ротора и при его смещении. При центральном положении ротора ЭДС источников представляют собой импульсы прямоугольной формы с амплитудой Е и скважностью 0,5о При смещении ротора из центра по направлению +х скважность импульсов источников е и е у.меньшается, а для источников е и е увеличивается Временные диаграммы для этого случая приведены на фиг. 3. Время ( регулируется сигна- лом цепи обратной связи. Как видно из временных диаграмм фиг.2 и фиг,.3, суммарное мгновенное значение ЭДС для одного канала подвеса, также как и суммарное значение напряжения на электродах одного канала, равно нулю при центральном положении ротора и пои его перемещенияхс Для измерения перемещения можно использовать разность напряжений на двух диаметрально противоположных электродах +1 и 1 или на двух парах электродов +1 и -1, +2 и -2,. В последнем случае измеренное напряжение будет в два раза больше, , Разность гнапряжений разряда ем, . Со -Е (е - -е о Можно показать, что экстр функции Un на участке заряда соответствует моменту времен соответствует моменту времен 1-Ь Ь.О. . .(. е и| .1 4. .- t ) о toi-o откуда 1 In h t -ь, . -X 6 1 ,Гк I, :Т:Чь- X 5 1 . (,- XJ Здесь принято во внимание малое допустимое перемещение ротора из центра, ,lh, Таким образом, время стробирования выбрано из .условия максимальной крутизны выходной характеристики датчика положения, реализующего предложенный способ измерения V
а
r,f/2j С; ; С
о
| Патент ША N , кл„ 308-10, 1972, |
