Изобретение относится к измерителям ускорения, применяемым в инерциальных системах управления летательных аппаратов с ВЦВМ.
Известен маятниковый компенсационный акселерометр с частотным выходом, содержащий аналоговый акселерометр с токовой обратной связью и преобразователь тока в частоту эталонных импульсов количества электричества, подаваемых в интегрирующую емкость, включенную в диагональ диодного моста, к другой диагонали которого через однополярный ключ подключен стабилизатор тока (авт.св. №1839837). Рассмотрим работу акселерометра по авт.св. №1839837 с помощью блок-схемы, изображенной на фиг.1, и диаграммы напряжений в нагрузочной диагонали моста, например, относительно точки соединения диодов D2 и D4, изображенной на фиг.2.
При указанном на фиг.1 направлении входного тока напряжение на интегрирующем конденсаторе С растет. При достижении потенциала на конденсаторе С, равного порогу срабатывания Иру, происходит разряд конденсатора С эталонным количеством электричества qэт=IэтТэт на величину При этом минимальная величина напряжения на конденсаторе С (Ucmin) при разряде его эталонным количеством электричества должна быть не менее величины падения напряжения на диодах (Ug) проводящей диагонали моста (D1 и D4) от протекания по ним эталонного тока Iэт, т.е. Ucmin≥Ug, так как при Ucmin<Ug эталонный ток может ответвляться в диоды непроводящей диагонали моста (D2 и D3), что приведет к потере точностных характеристик преобразователя.
При преобразовании входного тока противоположной полярности схема работает при отрицательном напряжении на емкости около уровня Иру2, однако все потенциальные условия для отрицательной ветви по модулю остаются теми же, что и для положительной ветви.
Таким образом, как видно из рассмотрения работы акселерометра по авт.св. №1839837, необходимым условием данной схемы является: Ucmin≥Ug, что приводит к появлению дополнительных погрешностей преобразователя.
Во-первых, наличие среднего напряжения на емкости:
где
при входном токе, близком к нулевому значению, приведет к потере интегрируемого тока за счет конечной величины сопротивления изоляции интегрирующего конденсатора С и монтажа, а также за счет утечки элементов моста и биполярного реле уровня.
Во-вторых, наличие зоны 2Ucmax приводит к тому, что при смене знака интегрируемого тока может теряться информация об интегральном значении тока на величину 2Uсmin·C, и соответственно может привести к погрешности измерения скорости на величину, пропорциональную
При этом следует иметь в виду, что потеря информации может иметь место лишь в случае нечетного числа смен знака ускорения, и в этом случае необходимо будет вводить в систему управления изделия поправку на величину скорости, пропорциональную 2Uc min·C, что приводит к усложнению алгоритма управления изделием в процессе решения навигационной задачи.
Таким образом, целью предлагаемого изобретения является повышение точности преобразования ускорения в частоту. Цель достигается тем, что в диагональ диодного моста последовательно с интегрирующей емкостью подключен источник напряжения со средней точкой и переключатель, подключающий одну или другую половину источника напряжения последовательно с интегрирующей емкостью. Схема предлагаемого акселерометра приведена на фиг.5.
Акселерометр содержит:
1 - Аналоговый акселерометр;
2 - Биполярное реле уровня;
3 - Стабилизатор эталонного тока;
4 - Логическое устройство;
К1 - однополярный ключ;
K2 - переключатель проводимости моста;
Д1, Д2, Д3, Д4 - диодный мост;
Есм - источник напряжения смещения;
Е1, Е2 - источник напряжения со средней точкой;
С - интегрирующий конденсатор.
Рассмотрим подробнее работу предлагаемого акселерометра с помощью фиг.3 и диаграмм напряжений на интегрирующем конденсаторе С и в нагрузочной диагонали моста относительно точки соединения диодов Д2 и Д4 (фиг.4).
При отсутствии входного тока напряжение на интегрирующем конденсаторе равно нулю, однополярный ключ К1 замкнут, переключатель проводимости моста К2 находится в среднем нейтральном положении, диоды моста закрыты смещением Е см.
При указанном на фиг.3 направлении входного тока напряжение на интегрирующем конденсаторе С растет. При достижении напряжением на интегрирующем конденсаторе порога срабатывания реле уровня Иру1, переключатель К2 подключает последовательно с интегрирующей емкостью С источник напряжения Е1 и с некоторой задержкой размыкается однополярный ключ К1, заряд с конденсатора С списывается эталонным током, который протекает по элементам моста Д4, К2, Е1, Д1. По скончании Тэт однополярный ключ замыкает на себя эталонный ток, прекращая тем самым поступление его в интегрирующий конденсатор, и с некоторой задержкой переключатель К2 отключает источник напряжения Е1 от интегрирующего конденсатора и устанавливается в нейтральное положение.
Описанный процесс списывания заряда с интегрирующего конденсатора повторяется, каждый раз при достижении под действием входного тока напряжения на интегрирующем конденсаторе равного порогу срабатывания.
При смене знака входного тока процесс списывания заряда с интегрирующего конденсатора происходит аналогичным образом при достижении напряжения на конденсаторе уровня Иру2, при этом ключ К2 подключает к интегрирующей емкости источник Е2, и разрядный ток стабилизатора тока протекает по элементам противоположной диагонали моста - Д3, Е2, К2, Д2. Такая схема позволяет работать при Uc ср=0 при интегрировании преобладающего тока, соответствующего преобладающему направлению ускорения, в результате чего существенно уменьшается влияние указанных выше утечек интегрируемого тока и упрощается система управления летательным аппаратом, т.к. при |Иру1|+|Иру2|=2Uс max отсутствует необходимость введения поправок в систему управления, что неизбежно в преобразователе, выполненном по авт.св. №1839837.
Однако во время разряда интегрирующей емкости С эталонным током потенциальные соотношения для нагрузочной диагонали диодного моста должны быть такими же, как и в известной схеме по авт.св. №1839837, для чего на время, перекрывающее по длительности Тэт, переключатель проводимости моста К2 последовательно с интегрирующей емкостью подключает, в зависимости от знака входного тока, одну или другую половину источника напряжения со средней точкой Е1 Е2.
При этом может иметь место повышенная утечка интегрируемого тока, вызванная факторами, описанными выше, но, поскольку время подключения дополнительных источников напряжения Е1 или Е2 строго постоянно и близко к Тэт, то, во-первых, относительная погрешность, вносимая этой утечкой, будет определяться отношением тока утечки к эталонному току, а не к интегрируемому входному, как это имеет место в преобразователе по авт.св. №1839837 и, во-вторых, наличие утечки на этот момент времени будет эквивалентно смещению коэффициента преобразования на величину что будет учено при предстартовой калибровке акселерометра.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
МАЯТНИКОВЫЙ КОМПЕНСАЦИОННЫЙ АКСЕЛЕРОМЕТР С ЧАСТОТНЫМ ВЫХОДОМ | 1978 |
|
SU1839896A2 |
Маятниковый компенсационный акселерометр с частотным выходом | 1968 |
|
SU1839837A1 |
Интегратор | 1976 |
|
SU641462A1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЕМКОСТИ | 2006 |
|
RU2308727C1 |
АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИНТЕГРИРУЮЩЕГО ТИПА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ | 2018 |
|
RU2693647C1 |
Блок для электроснабжения управляющей электроники вентильных преобразователей тока с принудительной коммутацией | 1980 |
|
SU1302393A1 |
Способ преобразования перемещения в длительность импульсов и устройство для его осуществления (его варианты) | 1984 |
|
SU1227939A1 |
Устройство для интегрирования знакопеременных сигналов с запоминанием промежуточных значений | 1985 |
|
SU1275484A1 |
Генератор прямоугольных импульсов | 1983 |
|
SU1169153A2 |
Устройство для регистрации кратковременных замыканий и размыканий электрических контактов | 1987 |
|
SU1506383A1 |
Изобретение относится к измерителям ускорения, применяемым в инерциальных системах управления летательных аппаратов. Сущность: маятниковый компенсационный акселерометр с частотным выходом содержит аналоговый акселерометр с токовой обратной связью и преобразователь тока в частоту эталонных импульсов количества электричества, подаваемых в интегрирующую емкость. При этом в нем использован диодный мост, в одну диагональ которого включена интегрирующая емкость, а к другой диагонали через однополярный ключ подключен стабилизатор тока. Кроме того, он снабжен перекидным ключом с нейтральным положением и двумя последовательно соединенными источниками напряжения, которые подключены к неподвижным контактам ключа. Точка соединения источников и перекидной контакт ключа включены в разрыв диагонали диодного моста между точками соединения емкости с усилителем и двух последовательно соединенных диодов соответственно. Технический результат: повышение точности интегрирования. 4 ил.
Маятниковый компенсационный акселерометр с частотным выходом по авт.св. № 1839837, отличающийся тем, что, с целью повышения точности интегрирования, он снабжен перекидным ключом с нейтральным положением и двумя последовательно соединенными источниками напряжения, которые подключены к неподвижным контактам ключа, при этом перекидной контакт ключа и точка соединения источников включены в разрыв диагонали диодного моста между точками соединения емкости с усилителем и двух последовательно соединенных диодов соответственно.
Авторы
Даты
2006-06-10—Публикация
1973-03-30—Подача