УСТРОЙСТВО для ПОДВЕСКИ РОТОРА ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ГИРОСКОПА Советский патент 1971 года по МПК G01C19/24 

Изобретение относится к гироскопическим прецезионным приборам, у которых ротор поддерживается энергией электростатического поля, создаваемого напряжением, приложенным в зазоре между ротором и рядом электродов, окружащих его.

Известны схемы подвеса сферического ротора, использующие резонансные свойства колебательного контура, образованного эталонной индуктивностью и емкостью изменяющегося зазора сфера - электроды.

Недостатками резонансных схем подвеса является невысокое быстродействие и большая динамическая ошибка схем регулирования, использующих амплитудный способ модуляции несущей, трудность обеспечения высокой жесткости подвеса, а также стабильности частоты и напряжения источника питания.

Устройство для подвески ротора электростатического гироскопа отличается от известных тем, что у него в цепи без триодов генератора прямоугольных импульсов введен управляющий трансформатор с прямоугольной петлей гистерезиса, в первичную обмотку которого последовательно включен мостовой выпрямитель с введенным в его диагональ регулируемым триодом, управляемым сигналами датчика линейных перемещений, а каналы, обеспечивающие подвеску по трем ортогональным осям, включены независимо.

Указанные отличия увеличивают жесткость подвеса, его устойчивость и быстродействие.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема взаимного положения электродов, поддерживающих ротор в трех взаимно перпендикулярных направлениях.

Устройство содержит электроды 1, 2, сферический ротор 3, датчик линейных перемещений 4, усилитель 5, корректирующее устройство 6, трансформаторы Tpi, Тр2, триоды , сопротивление R, диоды Д1-ДаСхема взаимного расположения электродов, поддерживающих ротор в трех взаимно перпендикулярных направлениях, содержит электроды 7-W, осуществляющие подвес ротора по оси X, электроды 11-14, осуществляющие подвес ротора по оси у, электроды 15-18, осуществляющие подвес ротора по оси 2.

Сферический ротор 3 является частью резонансного контура, образованного эталонной индуктивностью L, вторичной обмоткой трансформатора Тр2 и емкостью промежутка ротор-электроды. Питание резонансного контура обеспечивается от генератора прямоугольных импульсов, образованного трансформатором Тр2, триодами ЯЯ и ЯЯ2, а также цепью смещения, состоящей из сопротивления R и запускающего диода Дь

В цепи баз триодов ПП и ПП включена вторичная обмотка управляющего трансформатора Tpi, первичная обмотка которого подключена к коллекторам триодов ЯЯ и ЯЯз через выпрямительный мост, образованный диодами Д2-Дб, в диагональ которого введен триод ЯЯз. Коллекторный ток триода ЯЯз управляется напряжением на его базе, поступающим от датчика линейных перемещений 4, предварительно усиленный усилителем 5 и скорректированный корректирующим контуром 6. При подаче напряжения питания на генератор прямоугольных импульсов на выходной обмотке трансформатора появляется напряжение прямоугольной формы (или близкой к прямоугольной), которое попадает на резонансный коптур, образованный эталонной индуктивностью L и емкостью промежутка сферы-электроды. Частота колебаний напряжения прямоугольных импульсов (предлагается нейтральное положение сферы относительно корпуса) определяется магнитными характеристиками сердечника трансформатора rPi или напряжением, подаваемым на первичную обмотку трансформатора Tpi с коллекторов триодов ЯЯ и ЯЯа через управляющий выпрямительный мостик.

В нейтральном положении сферы сигнал с датчика 4 равен нулю, и, следовательно, напряжение на первичной обмотке трансформатора Г/ определяется только напряжением смещения на базе триода ЯЯз, включенного в диагональ управляющего выпрямительного моста.

Устройство, образованное триодом ЯЯз и выпрямительным мостом, составленным из диодов Дг-Дб, представляет собой регулируемое сопротивление по переменному току в цепи первичной обмотки трансформатора Tpi.

При действии на ротор силового возмущения, вызывающего его смещение из нейтрального положения, например, в направлении or электродов, емкость электрод-ротор уменьшается, и резонансная частота L-С контура увеличивается, увеличивая на электродах напряжение и соответственно действие электростатического поля.

Величипа смещения ротора из нейтрального положения определяет величину жесткости системы подвеса, которая может быть рассчитана по следующей формуле

До

где - приращение силы,

Аб - приращение перемещения ротора 5.

Если ротор движется в направлении к электродам, емкость ротор-электроды увеличивается, а резонансная частота уменьшается, смещая резонансную кривую дальше от частоты генератора и уменьшая напряжение и соответственно силы взаимодействия между ротором и электродами.

датчика 4 на частоту напряжения генератора прямоугольных импульсов.

В этом случае нри отклонении сферы на датчике 4 появляется сигнал, который усиливается в усилителе 5 и, проходя через корректирующее устройство 6, представляющее собой дифференцирующее устройство (например, дифференцирующий фазоопережающий С-контур постоянного тока), воздействует на

цепь базы триода ЯЯз, увеличивая или уменьшая (в зависимости от паправления перемещения сферы относительно электродов) его коллекторный ток. Таким образом, в цепи первичной обмотки трансформатора Tpi величина сопротивления, определяемая режимом работы триода Т, будет из мeнятьcя в соответствии с положением сферы в корпусе прибора. При работе трансформатора Tpi в режиме

насыщения частота преобразователя пропорциональна напряжению на его первичной обмотке, и таким образом изменяется при перемещении сферического ротора 3 относительно электродов.

При движении его в направлении электродов частота генератора уменьшается, увеличивая тем самым напряжение и силы между ротором и электродами 7, 8. Из приведенного построения видно, что при

той же величине перемещения ротора относительно электродов величина напряжения в промежутке ротор - электроды и соответствующая ей сила увеличиваются. Таким образом, жесткость подвеса с введением регулирования

частоты генератора превышает жесткость простого резонансного подвеса.

Очевидно, когда ротор движется в направлении к электродам, частота генератора увеличивается, уменьшая напряжение и соответственно силы между ротором и электродами. Демпфирование поступательных перемещений ротора осуществляется введением в цепь регулирования последовательно с усилителем корректирующего устройства 6, осуществляющего регулирование частоты генератора пропорционально скорости изменения сигнала с датчика 4.

Использование частотно-модулированного способа увеличения жесткости однокоординатного подвеса не позволяет воспользоваться обычными конструктивными схемами расположения электродов для трехкоординатного подвеса. Для этого вводят шесть независимых каналов управления (по два для каждого из

трех взаимно нерпендикулярных направлений) с использованием электродов кольцеобразной формы равной плошади, расположенных по трем ортогональным осям (см. фиг. 2).

Предмет изобретения

Устройство для подвески ротора электростатического гироскопа, содержащее генератор прямоугольных импульсов, датчик линейных перемещений, эталонную индуктивность, шесть пар электродов, отличающееся тем, что, с целью увеличения жесткости, устойчивости и быстродействия, оно снабжено управляющим трансформатором с прямоугольной петлей гисторезиса, вторичная обмотка которого включена в цепи без триодов генератора прямоугольных импульсов, а в первичную обмотку

последовательно включен мостовой выпрямитель, в диагональ которого включен триод, управляемый сигналами датчика линейных перемещений, при этом каналы обеспечивающие подвеску по трем ортогональным осям, включены независимо один от другого.

+ 9

//

го