УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ ТРАЕКТОРИИ САЛШХОДНОЙ МАШИНЫ Советский патент 1969 года по МПК A01B69/04 G01C21/04 G01M17/07 

Изобретение относится к области вельского хозяйства и предназначено, в частности, для эксплуатационных испытаний тра-кторов и других сельхозмашин.

Известны устройства для бесконтактного измерения траектории самоходной машины, используемые для исследования ее устойчивости и управляемости, содержаш,не индукционные датчики, установленные на корпусе машины, и опорную линию, заданную токонесущим проводом, расположенным над (под) поверхностью движения. В таких устройствах точность измерения зависит от стаб льности амплитуды переменного тока в опорном токонесущем проводе, а та:кже от стабильности глубины залегания этого провода лл); высоты индукционного датчика относительно провода.

В предложенном устройстве устранена зависимость измерения от нестабильности тока в опорном проводе и случайных изменений высоты рамок-датчиков.

Это достигнуто тем, что з нем установлен дополнительный амплитудно-фазовый детектор, питаемый от линейного усилителя сигнала вертикальной рамки и усилителя-ограничителя, выход которого через вычитающее устройство с фиксированным Бычитаемы,т }:апряжением соединен со входом частотно-ил1пульсного модулятора, запускающего широтно-импульсный модулятор, ВХОД которого через вычитающее устройство с фиксированным вычитаемым :напряже}1){ем соединеи с выходом основного амплитудно-фазового детектора.

Поскольку выходной с;1гнал иредлагаемого устройства имеет вид импульсов с перемепиой дльтельностью и частотой повторения (широтно-импульсная и частотно-импульсная модуляция), возможна прямая запись этого сигнала на ленту, что является дополнительным преимуществом перед известным индукц юнным траектографом.

Па чертеже показана блок-схема иредлагаемого устройства.

Опорная траектория задана на поверхности движения токонесущим проводом 1, в котором течет переменный ток ( /-sin(o/, где / - амплитуда тока, со - частота, / - время. Измеряемое отклонение ло некоторой точки О

корпуса самоходной машины отиосите.чьно опорного провода / определяется с помощью датчика 2, который представляет собой кольцевую горизонтальную рамКу, содержащую n-i витков провода, уложенного по окружности с

диаметром D-2. Плоскость этой окружности параллельна иоверхности движения.

огда л;| 0 проекция 1;ентра рамки (датчика 2 на плоскость движения совпадает с проекцией провода / на ту же плоскость, то

пряжения равна нулю. Еслл же О, то , .причем в зависимости от знака фаза

180°, т. е.

изменяется на

этого напряжения соз((;оН-я) /a /is-COSCO/ при Xt)Q и при . Зависимость E f(xo) достаточно линейна при условии, что

.voi 0,4 К 0,25Д.2 + л,

где h-высота рамки датчика 2 относительно ировода 1.

Полученный в датчике 2 сигнал усиливается в /Сз раза с помощью усилителя 3 и подается в амилитудно-фазовый детектор 4.

Детектор получает необходн.мое опорное напряжение неизменной фазы и амплитуды следующим образом. На самоходной хмашине устанавл.ивают второй индукционный датчик 5, представляющий собой вертикальную рамку, содержащую /is витков ировода, уложенного по периметру прямоугольника, плоскость которого перпендикулярна плоско,сти движения и параллельна оси опорного провода 1.

Амплитуда 5 напряжения, индуктируемого в датчике 5 магнитным полед тока, протекающего в Проводе 1, в определенных пределах практически не зависит от величины отклонения Ао, а фаза этого напряжеиия остается неизменной при изменении знака .хо.

После усиления и формирования с помощью усилителя-ограничителя 6 данное напряжение может служить опорным для фазового детектора 4, поскольку имеет такую же частоту, как напряжение на выходе усилителя 5, будучи неизменным по фазе и амплитуде.

Сигнал /5 датчика 5 усиливается в /(с раз с помощью линейного усилителя 6 и детектируется фазовым детектором 7, получающим опорное напряжение от усилителя 8. Полученное на выходе детектора 7 напряжение Uимеет неизменную полярность, поскольку фаза сигнала /s не зависит от знак-а х.

Если амплитуда тока / в опорном проводе получает случайное приращение Д/, то благодаря линейности усилителей 3 и 6 и детекторов 4 и 7 относительные значения п|)иращеипй сигналов /4 и U-; будут одинаковы, т. е. да, , t/4

То же самое будет иметь место п)и c.iy4aiiиом изменении (в ограниченных пределах) высоты h рамки провода / (например, ири переезде машины через неровность на поверхности движения).

Пспользование амплитудно-фазовых детекторов в опорном п сигнальном каналах значительно повышает помехоустойчивость устройства, поскольку ослабляет его восприимчивость к несинхронным иомехам.

Таким образом, величина отногнеиия двух сигналов остается иостоянной ири случайных изменениях / и /. В то же время величииа Дц будет линейно меияться в за зисимости от значения ло, поскольку и х.д, тогда как 67 const (ло).

Остальиые элементы схемы служат для получения импульсного сигнала, пропорционального .

Выходное напряжение Li детектора 7 подается на вход суммирующего устройства 9, на второй вход которого подается постоянное опорное напряжение отрицательной полярности (L)g. Выходной сигнал устройства 9: Оч (L/)9+L7, или с учетом полярности сигналов U - {U), + Uj. Если {U),U-, то с ростом (L) выходной сигнал устройства 9 уменьшается ио абсолютной величине.

Этот сигнал подается иа вход частотно-импульсного модулятора (преобразователя 10), имеющего характеристику

у, 111

Кю - (U), + t/,

ATi,

и,,

где 7„ - -период повторения импульсов

выходного напряжения преобразователя 10.

Выходное импульсное напряжение преобразователя 10 с частотой Р„ используется для запуска устройства 11, представляющего собой преобразователь напряжения в интервал времени (широтио-импульсиый модулятор), выполненный по известной схеме.

Входным сигналом для устройства // служит напряжение, снимаемое с выхода суммирующего устройства 12, на один вход которого иодается напряжение t/.} из фазового детектора, а на другой - ностоянное онорное напряжение отрицательной полярности 6. Тогда Li2 -()i2+(). В результате

входной сигиал широтно-импульсного модулятора будет иметь неизменную полярность при

условии, что ()l2(4).

Выходной сигнал этого модулятора представляет собой пмпульсиое напряжение с частотой повторения Г„ и длительностью T (i (6)io+(гГ:Ь.|). Данный сигнал записывается на магнитную ленту с иомо1цью 1агнитофона 13.

Одновременно тот же сигнал нодается в визуа.тьиьп ипдикатор отклонений от опорной траектории, который содержит диодный интегратор 14 и Вольтметр 15, иоказывающий средисс зпачеиие выходного 1апряже}1ия устройства 11.

AF -

известно U,

вых- ср - иу,

II

где /1-ам11Л1гг да имнульсов, F -частота их повторения, 55т-длительность импульсов.

В описываемом устройстве /l const (л ) Тогда

,П и-А}-Г-} -К (6),2 (:i..)

60 С/аых. ср - - / (у- i - м и II /AIIJ 1 и )f - -

следовательно Ьвых-ср будет пропорциоиальная тем, что Г, и , при л;о1 0 компенсируется постоянным напряжением (U)wТаким образом, выходной сигнал индикатора (подобный же индикатор используется и при воспроизведении магнитной записи в лабораторных условиях) будет проиорционален отклонению самоходной машины от опорной траектории.

Из полученного результата также видно, что случайные колебания амплитуды тока в токонесущем опорном проводе, как и случайные колебания высоты датчика 2, «е будут влиять на результат измерения, т. е. на величину Ло. Не будут также влиять на точность измерения случайные (например, температурные) колебания коэффициентов усиления /Сз и Дв, если их приращения при изменении температуры или питающего напрян ения будут иметь одинаковые знаки и относительные значения.

Вместе с тем, точность регистрации сигнала на магнитной ленте не будет зависеть от случайных колебаний ее нараметров н даже скорости ее движения Уд (поскольку с изменением в ограниченных пределах Кд изменяются Т„ и т так, что их отношение остается неизменным).

Предмет изобретения

Устройство для измерения траектории самоходной машины, содержащее опорный токонесущий провод, горизонтальную и вертикальную paNnvi-датчики с соответствующими линейиы.ми усилителями, усилитель-ограничитель сигнала вертикальной рамки-датчика и амплитудно-фазовый детектор, питаемый линейным усилителем сигнала горизонтальной рамки и усилителем-ограничителем, отличающееся тем, что, с целью устранения зависимости измерения от нестабильности тока в опорном проводе и случайных изменений высоты рамок-датчиков, оно снабл ено дополнительным амплитудно-фазовым детектором, питаемым от лине1шого усилителя сигнала вертикальной рамки и усилителя-ограничителя, выход которого через вычитающее устройство

с фиксированным вычитаемым напряжением соединен со входом частотно-импульсного модулятора, запускающего широтно-имнульсный модулятор, вход которого через вычитающее устройство с фиксированным вычитаемым наиря}кением соединен с выходом основного амплитудно-фазового детектора.