Цифровой компас Советский патент 1987 года по МПК G01C17/30 

Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам для определения ма1 нитного курса.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - графики аналоговых напряжений на вьпсоде демодулятора; на фиг. 3 - то же, на входе коммутатора; на фиг. 4 - разряды К1, К2 и КЗ кода на управляющих входах кoм fyтaтopa.

Устройство состоит из делителей частоты 1 и 2 (на выходе делителя 2 частота вдвое меньше, чем на выходе делителя 1), усилителей-формирователей 3 и 4, обеспечивающих необходимые для работы феррозонда и демодулятора напряжения, трехфазного феррозонда 5, трехфазного демодулятора 6, который может быть составлен из трех однофазных неинвертирующих усилителей 7, 8 и 9, инвертирующих усилителей 10, 11

напряжений, несущая информацию об угловом положении феррозонда по отношению к магнитному полю земли. Выхо- g ды феррозонда также подключены к демодулятору 6, на выходе которого формируется система трех аналоговых на- , пряжений, также несущая информацию об угловом положении феррозонда

10 (фиг. 2). Аналоговые напряжения поступают на вход неинвертирующих усилителей 7, 8 и 9, инвертирующих усилителей 10, 11 и 12 и компараторов 13, 14 и 15. Усилители 7-12 имеют

15 регулируемые коэффициенты усиления и балансировку.

Так как усилители 10, 11 и 12 инвертирующие, то на вход коммутатора поступают шесть аналоговых напряже20 НИИ, изменяющихся в соответствии с поворотом феррозонда по закону,близкому к синусоидальному, и сдвинутых на угол 60° (фиг. 3). В дальнейшей работе цифрового компаса используют30

и 12, компараторов 13, 14 и 15, входы 25 ся участки графиков, выделенные утол- которых подключены к трем вьпсодам демодулятора по схеме треугольника,коммутатора 16, обеспечивающего прохождение на выход сигнала с одного из шести информационных входов в зависимости от кода, установленного на его управляющих входах, преобразователя 17, обеспечивающего преобразование входного аналогового напряжения в пропорциональное ему число импульсов, счетчика 18, совместно с преобразователем 17 образующего аналого-цифровой преобразователь, преобразователя 19 кода, который может быть вьшолнен на

35

щенными линиями.

Выделенные участки графиков заключены в пределах ±30° где они практически линейны. Регулировочные элементы демодулятора 6 позволяют смещать выделенные отрезки по оси градусов, изменение коэффициента усиления усилителей 7-12 позволяет поворачивать выделенные участки, а изменение балансировки их смещать выделенные участки вверх или вниз. Используя указанные регулировки можно скомпенсировать неиндентичность всех

однократно программируемых постоянных до предьщущих звеньев цифрового компаса, запоминающих устройствах, дешифратора Это, а также высокое отношение 20, цифрового индикатора 21.вольт/градус 0,33 при возможности

Цифровой компас работает следующим использования серийных интегральных образом.

Высокостабильный сигнал опорной частоты от генератора, входящего в состав преобразователя 17, поступает

45

микросхем обеспечивает высокую точность и простоту предлагаемого цифрового компаса.

на вход делителя 1, на выходе которого частота вдвое превьппает частоту возбуждения феррозонда 5. Этот сигнал формируется и усиливается в блоке 3 и затем в качестве опорного поступает на демодулятор 6. Этот же сигнал с выхода делителя 1 поступает на вход делителя 2, где частота его понижается вдвое, формируется и усиливается в блоке 4, а затем поступает к феррозонду 5, на выходе которого появляется система трех переменных

напряжений, несущая информацию об угловом положении феррозонда по отношению к магнитному полю земли. Выхо- ды феррозонда также подключены к демодулятору 6, на выходе которого формируется система трех аналоговых на- пряжений, также несущая информацию об угловом положении феррозонда

(фиг. 2). Аналоговые напряжения поступают на вход неинвертирующих усилителей 7, 8 и 9, инвертирующих усилителей 10, 11 и 12 и компараторов 13, 14 и 15. Усилители 7-12 имеют

регулируемые коэффициенты усиления и балансировку.

Так как усилители 10, 11 и 12 инвертирующие, то на вход коммутатора поступают шесть аналоговых напряжеНИИ, изменяющихся в соответствии с поворотом феррозонда по закону,близкому к синусоидальному, и сдвинутых на угол 60° (фиг. 3). В дальнейшей работе цифрового компаса используют

ся участки графиков, выделенные утол-

щенными линиями.

Выделенные участки графиков заключены в пределах ±30° где они практически линейны. Регулировочные элементы демодулятора 6 позволяют смещать выделенные отрезки по оси градусов, изменение коэффициента усиления усилителей 7-12 позволяет поворачивать выделенные участки, а изменение балансировки их смещать выделенные участки вверх или вниз. Используя указанные регулировки можно скомпенсировать неиндентичность всех

использования серийных интегральных

микросхем обеспечивает высокую точность и простоту предлагаемого цифрового компаса.

Селекция выделенных участков осуществляется с помощью коммутатора 16, управляемого компараторами 13, 14 и 15. Коммутатор 16 пропускает на выход один из входных сигналов в зависимости от кода, установленного на его управляющих входах компараторами. Входы компараторов подключены к выходам демодулятора 6 по схеме треугольника так, что на их выходах появляется код, соответствующий сектору, в котором ориентирован в данный момент

феррозонд (фиг. А). При этом на выходе коммутатора 16 появляется пе- 1эиодически повторяющееся через каждые 60° аналоговое направление, величина которого пропорциональна углу ориентирования феррозонда в данном секторе. Это напряжение может быть использовано для стабилизации движения транспортного средства по заданному направлению.

Напряжение с выхода коммутатора поступает на вход преобразователя 17 где преобразуется в пропорциональное ему число импульсов, которые подсчитываются счетчиком 18 и являются цифровой мерой угла ориентирования феррозонда в данном секторе. Число импульсов, поступающих на вход счетчика 17, обеспечивает счет от О до 60°

Идентификация сектора, в котором ориентирован феррозонд, осуществляется с помощью кода, имеющего на выходах компараторов 13, 14, 15 и преобразуемого в преобразователе 19 кодов Преобразованный код поступает к информационным входам счетчика 17 и счет импульсов начинается не с нуля, а с числа, поступившего на информационные входы счетчика (для первого сектора - с О, второго - с 60, третьего - со 120, четвертого - со 180, пятого - с 240, шестого - с 300).

Таким образом, на индикаторе 21 отображается градусная мера, соответ- ртвующая и номеру сектора, и угловой

5

0

5

0

5

ориентации феррозонда в этом секторе, т.е. угол магнитного курса.

Формула изобретения

Цифровой компас, содержащий фер- розондовый датчик магнитного поля, два делителя частоты, демодулятор, счетчик и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен тремя неинвертирующими и тремя инвертирующими усилителями, тремя компараторами - преобразователем кодов, шестиканальным коммутатором, преобразователем напряжение - число импульсов, феррозондовый датчик и демодулятор выполнены трехфазными, три выхода трехфазного демодулятора подключены к входам соответственно трех неинвертирующих и трех инвертирующих усилителей, выходы которых подключены к информационным входам шестика- нального коммутатора, выход которого подключен к входу преобразователя напряжение - число импульсов, выход которого подключен к счетному входу счетчика, к входам предустановки которого подключены соответствующие выходы преобразователя кодов, к входам которого подключены выходы компараторов, и управляющие входы коммутатора, а входы компараторов соединены по схеме треугольника и подключены к выходам трехфазного демодулятора .

300 Фие.

Изобретение относится к устр-вам для определения магнитного курса.Цель изобретения - повышение точности измерений. Высокостабильный сигнал опорной частоты от генератора, входящего в состав преобразователя 17, поступает на вход делителя 1. Этот сигнал формируется и усиливается в блоке 3 и поступает на демодулятор 6. Этот же сигнал поступает на вход делителя 2, где частота его понижается вдвое, формируется и усиливается в блоке 4, а затем поступает к феррозонду 5, на выходе которого появляется система трех переменных напряжений, несущая информацию об угловом положении феррозонда 5 по отношению к магнитному полю земли. Аналоговые напряжения поступают на входы неинвертирующих усилителей 7, 8 и 9, инвертирующих усилителей 10, 11 и 12 и компараторов 13, 14 и 15, которые подключены к выходам демодулятора 6. На выходе коммутатора 16 появляется аналоговое напряжение, пропорциональное углу ориентирования феррозонда 5. Напряжение с выхода коммутатора 16 поступает на вход преобразователя 17, где преобразуется в число импульсов, которое подсчитывается счетчиком 18 и является цифровой мерой угла ориентирования феррозонда 5, а градусная мера отображается на индикаторе 21. 4 ил. (Л оо 4 00 05 4 00 фиг.