Устройство для определения магнитного курса Советский патент 1979 года по МПК G01C17/30 

Изобретение относится к навигацион ному приборостроению и может быть при менено на подвижных объектах, ориентируемых по магнитному полю Земли. Известны устройства для определения магнитного курса, содержащее датчик магнитного поля, состоящий из двух или трех магниточувствительных элементов (чаще всего феррозондов), размещенных на стабилизированной при помощи rifpocKona или двухосного маятника в горизонтальной плоскости плоЩсщке, и расшифровывшощего блока в виде электромеханической следящей системы (1. В таких устройствах величиной, характеризующей магнитный курс, является угол поворота двигателя. Наличие следящей системы вызывает в известных устройствах появление дополнительных погрешностей определения магнитного курса и при необходимости представления информации о магнитном курсе в цифровом виде требует установки датчиков вал-код, чем вносится дополнительная погрешность и усложняется устройство. Известны также устройства для измерения направления вектора напряженности магнитного поля, носителем информации о направлении магнитного поля в которых является фаза электрического сигнала, которая получается применением фазовращателя, например, в виде фазосдвигающих цепей, подключенного к выходам магниточувствительных элементов, и суммирования (вычитания) сигналов 2. Опорным напряжением, т.е. напряжением с условно нулевой фазой, служит напряжение возбуждения магниточувствительныхэлементов, удвоенное при необходимости по частоте. Известен индикатор направления магнитного поля, содержащий два магниточувствительных элемента, на обмотки возбуждения которых подгиотся напряжения, сдвинутые относительно друг друга по фазе на угол ЗД фазовращателем, подключенным своим входом к выходу генератора, выходные сигналы магниточувствительных элементов суммируются в суммирующем элементе и подаются на фильтр,, отфильтрованный сигнал сравнивается по фазе с опорным напряжением, сформированным из напряжения генератора 3. Для представления информации о направлении магнитного, поля или магнитном курсе в цифровом виде указанн1Яй индикатор требует использования двух стабильных генераторов, один из кото рых является генератором возбуждения магниточувствительных элементов, а другой выполняет роль генератора счет ных импульсов. Кроме усложнения устройства, это приводит к появлению дополнительных погрешностей, возникающцх из-за неодинаковой стабильности частоты указанных генераторов. При необходимости индикации такими устройствами информации в цифровой градусной мере требуется введение в них специальных счетных устройств или устройств для из-мерения частоты, что также усложняет схемы и вызывает дополнительные погрешности. Целью изобретения является повышение точности определения магнитного курса и упрощение представления его в цифровой градусной мере. Это достигается тем, что устройство снабжено преобразователями частоты выполненными в виде,делителей частоты, один из которых входом подключен к соединенному с ключом генератору, а выходом соединен с одним из входов блока интервала времени и входом другого делителя частоты, выход которого подключен через формирующий блок к фазовращателю. На фиг. 1 дана структурнаясхема предлагаемого устройства; на фиг. 2 схематически изображен датчик магнитного поля, один из вариантов. Устройство для определения магнитного курса содержит датчик 1 магнитно го поля, выходными обмотками соединен ный с входом суммирующего элемента 2 выход которого подключен через фильтр 3 и формирующий блок 4 к одному из входов блока 5 интервала времени. Выход блока 5 интервала времени соединен с одним из входов ключа 6. Другой вход блока 5 интервала времени и вход делителя 7 частоты соединены с выходом делителя 8 частоты. Выход делителя 7 частоты подключен через формирующий блок 9 и фазовращатель 10 к обмоткам возбуждения датчика 1 магнит ного поля, а выход генератора 11 соединен одновременно с входом делителя 8 частоты и другим входом ключа 6, выход которого подключен к счетчику 12. . Датчик магнитного поля состоит из двух магниточувствительных элементов в виде взаимно перпендикулярных ферро зондов 13 и 14, помещенных на площадке 15 двухосного маятникового подвеса 16. При этом магнитная ось одного из феррозондов направлена по горизонтальной составляющей продольной оси объекта. Устройство действует следующим сб ра.зом. Напряжение генератора 11 в виде импульсов частоты fr делится делителями 7 и 8 до чабтот дч., и Гдч соот ветственно, и одно из них ( fflW,, ) поступает на вход формирующего устройства 9, где происходит преобразование в требуемую для возбуждения феррозондов (синусоидальную, треугольную и т.п.) форму. Фазовращателем 10 из преобразованного напряжения осуществляется формирование двух напряжений, сдвинутых относительно друг друга по фазе на угол f , В этом случае в сигнальных обмотках феррозондов горизонтальной составляющей Н вектора напряженности магнитного поля Земли будут наводиться ЭДС, амплитудные значения четных гармоник которых пропорциональнь синусу и косинусу магнитного курса К„ , Эти ЭДС складываются (вычитаются) в суммирующем элементе 2. Фильтр 3 осуществляет значительное ослабление всех гармонических составляющих сум-марного сигнала, кроме второй. Напряжение второй гармоники L/j на выходе фильтра может быть представлено в -t 2fmSt fW,t-K). j Формирующий блок 4 осуществляет .формирование из напряжения (1) коротких импульсов с крутым перелним UDOHтом, привязанных во времени к нулевым значениям этого напряжения при его переходе от отрицательных к положительным значениям. Приравнивая (1) нулю, запишем выражение для моментов времени tj формирования импульсов формирующим блоком 4 . п К, if.f Т« (2) -. д.. где п Qf 2, 4, 6, 8,... Импульсы с формирующего блока 4 подаются на вход блока 5 интервала времени, на второй вход которого поступают импульсы от делителя В.; Моменты формирования последних могут быть охарактеризованы формулой Блок 5 интервала вырабатывает импульс, длительность которого равна промежутку времени At между импульсами, сформированными из сигнала (1) и импульсами, образованными делителем 8. С учетом (2) и (3) получим Сигнал с блока 5 интервала времени управляет работой ключа 6, который открывается в момент начала импульса с блока 5 интервала времени, пропуская импульсы с генератора 11 на счетчик 12, и закрывается, запрещая их проход, при окончании импульса с блока 5 интервала времени. Пусть частоты делителей 7 и 8 связаны с частотой генератора 11 следующими зависимостя ми f к f ДЧ, ДЧуг . где К,, и К,., V - коэффициенты деле ния д е тителей 7. и 8 соответния частоты де ственно. Из выражения (4) с учетом (5) получим выражение для п(Клч.,- гКдчЛ Если выбрать К„ -- к то формула (6) преобразуется к виду KflMgN г где N At fr - количество импульсов, подсчитанное счетчиком 11.эа время- д t. Из выражения (8).видно, что стабильность показаний будет определять ся (при условии Кдц cons t) стабильностью частоты генератора fj. , че исключается ошибка в определении маг нитного курса от нестабильности частоты возбуждения при запитывании фер розондов отдельным генератбром. Если выбрать Дч 120-10 т 1, 2, 3,... ,.то /„-5N, где 10 - цена импульса. Таким образом, при выполнении ра венств (7) и (9) отсчет показаний счетчиком 11 будет производиться в единицах измерения магнитного курса т.е. в единицах измерения углов, например в градусах.

ип (9

9иг.2 89b Применение делителей частоты позволяет упростить устройство за счет возможности использования в нем одного генератора. Формирование счетных импульсов и напряжения возбуждения Феррозондов от одного и того же генеР Р обеспечивает одновременно и повышение точности определения магнитного курса. Формула изобретения Устройство для определения магнитного курса, содержащее датчик магнитного поля, подключенный выходными обмотками через последовательно соединенные суммирующий элемент, фильтр и формирующий блок к блоку интерва.па времени, а обмотками возбуждения соединенный с фазовращателем, генератор, счетчик, ключ и формирующий блок, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и упрощения представления информации о магнитном курсе в цифровой градусной мере, оно снабжено делителями частоты, вход одного из которых подключен к соединенному с ключом генератору, а выходом соединен с одним из входов блока интервала времени и входом другого делителя частоты, выход которого через формирующий блок подключен к фазовращателю. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР (f 271029, кл. (i 01 С 17/30, 1969, 2.Авторское свидетельство СССР № 220530, -кл. & 01 R 33/02, 1966. 3.Патент Великобритании № 1277821, кл. G 1 N , 1972.