Феррозондовый компас Советский патент 1979 года по МПК G01C17/30 

Изобретение относится к области приборостроения, в частности,к магнитным навигационным устройствам и предназначено преимушесфвенно для точного ориентирования объектов относительно магнитного меридиана. Известны феррозондовые компасы бе подвижных элементов,содерка1ЯИе ортогональные обмотки,разметенные на одном тороидальном сердечнике Ц При изготовлении таких компасов предъявляются жесткие требования к идентичности обоих каналов обработки сигнала, поскольку возможная нестабильность в амплитудно-фазовых харак теристиках. любого из двух сигнальных трактов приводит к инструментальной погрешности компаса. Ближайшим по технической сущности к изобретению является феррозондо вый компас, содержащий магниточувствительный индукционный преобразователь с большим числом диаметрально противоположных пар сигнальных обмоток и электронную схему, позволяющую производить циклический опрос сигнальных обмоток, фазовое детектирование отфильтрованного напряжения двойной частоты, выделение огибающей после фазввого детектирования и опре деление момента перехода через нуль этой огибающей 3. Это устройство требует геометрически точного размещения значитепьноно числа обмоток, вэгшмной бгшднсировки дис1метрально противоположных пар и уравнивания их относительной чувствительности. Такая конструкция индукционного преобразователя трудоемка в изготовлении, что приводит к удорожанию устройства в целом. Целью изобретения является упрощение конструкции индукционного преобразователя феррозондового компаса. Это достигается тем, что в предлагаемом компасе каждый из выводов двух ортогональных сигнальных обмоток подсоединен к входам двух ключей, выходные цепи одних из них соединены с входом фильтра второй гармоники, а выходные цепи других заземлены, и управляющие входы всех пар ключей связаны с выходами узла формирования команд. На фиг. 1 представлена структурная схема компаса; на фиг. 2 - временная диаграмма. Феррозондовый компас содержит генератор 1 возбуждения и обмотки возбуждения 2 на магнитопроводе 3, ga котором размещены также ортогонально сигнальные обмотки 4. Генератор 1 связан через .удвоитель частоты 5 с фазовым детектором 6, второй вход ко торого подключен к фильтру 7 второй гармоники. Выход фазового детектора 6 подключен через фильтр нижних частот 8 к детектору нуля 9, выход которого связан с триггером 10, другой вход которого подключен к узлу 11 формирования команд . Последний связан также с электронными ключами 12, попарно подключенными к сигнальным обмоткам 4, При этом один из клю чей каждой пары, не связанный с узлом 11 формирования команд, заземлен а выходы ключей, связанные входами с узлом 11 команд.подсоединены к фильт ру 7 второй гармоники. Работает феррозондовый компас сле дующим образом. С помощью генератора 1 возбуждения и обмотки возбуждения 2 в кольце вом магнитопроводе 3 индукционного преобразователя создается переменное магнитное поле. Так как в феррозонда любого типа при возникновении насыщения материала магнитопровода спект его намагниченности содержит в наибольшей степени компоненты основной и двойной частоты переменного тока. Поступающего в обмотку возбуждения, а изменение амплитуды второй гармоники существенно больше, чем в первой, в компасе осуществляют компенсацию сигнала основной частоты, изби рательное выделение сигнала двойной частоты и последующее фазовое детектирование этого сигнала. Для фазового детектирования служи удвоитель частоты 5 и собственно фазовый детектор б, на второй вход которого поступает через фильтр 7 второй гармоники сигнал с информационных обмоток. На временной диаграмме (фиг. 2) пунктиром показана форма сигнала пос ле фазового детектирования. С помощью активного фильтра 8 нижних час тот осуществляется сглаживание полученного от фазового детектора ступен чатого напряжения, длительность каждой ступени которого равна длительно ти соответствующей команды (см. временную диаграмму). Информация о теку щем значении углас. извлекается с помощью детектора нуля 9, исполь зующего принцип фиксации перехода че рез нуль напряжения, полученного с активного фильтра нижних частот (см. огибающую ступенчатого напряжения на временной диаграмме). Сформированные детектором нуля импульсы, совпадающие с моментом перехола напряжения через нуль (например, от положительной полуволны к отрицательной) , устанавливают триггер 10 в нулевое папожение, определяя задний фронт выходного информационно го импульса. В единичное положение триггер 10 взводится импульсом-маркером, вырабатываемым узлом 11. Временное положение маркерного импульса, показанного в верхней части временной диаграмлы, соответствует по переднему фронту началу опроса сигнальных обмоток и определяет передний фронт выходного информационного импульса. Таким образом, длительность информационного импульса определяется угловым положением феррозонда относительно геомагнитной линии. - Заземление одного из выводов информационных обмоток в компасе осуществляется лишь на некоторое время. На фиг. 1 все ключи обозначены позицией 12 и конкретными нечетными а.цресами . Посредством командного устройства вырабатывается серия из четырех последовательных независимых команд (см.временную диаграмму). В продолжение действия команды А нижний конец первой сигнальной обмотки 4 через ключ К2 подсоединяется к земле, а верхний ее конец через ключ К1 - к входу фильтра 7 второй гармоники. В продолжение действия команды В левый конец другой сигнальной обмотки через ключ К4 присоединяется к земле, а правый ее конец через ключ КЗ - также к входу фильтра второй гармоники. Затем.посредством команды С в соответствии с изложенной ранее концепцией осуществляется изменение полярности выводов первой сигнальной обмотки: с помощью ключа Кб верхний конец, бывший ранее сигнальным, заземляется, а нижний конец, заземленный ранее с помощью ключа К5, становится сигнальным. Аналогично, посредством команды ключей К7 и К8 происходит изменение полярности другой сигнальной обмотки. При изменении полярности фаза сигнала изменяется на 180°, что увеличивает информативность обмоток в два раза и позволяет пропорционально снизить их число, а в предельном физически реализуемом случае - сократить количество до четырех, Формула изобретения Феррозондовый компас, содержащий магниточувствительный индукционный преобразователь с обмоткой возбуждения и ортогонально размеенными сигнальными обмотками, генератор возбуждения удвоитель частоты, фильтр второй гармоники,фазовый детектор, фильтр нижних частот, детектор нуля, триггер, узел формирования команд и электронные ключи, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции индукционного преобразователя, каждый из выводов двух ортогональных сигналь5679797ных обмоток подсоединен к входё1М двух ключей, выходные цепи одних из них соединены с входом фильтра второй гармоники, а выходные цепи других заземлены, и управляющие вхоttt всех пар ключей связаны с выходаMt узла формирования команд. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе кл (пр 1.Патент США № 3601899, . 33-222, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР 495528, кл. G 01 С, 17/00, 1975. 3. Авторское свидетельство СССР 474274, кл. G 01 С 21/08, 1974. ототип).

t/г. 1

Маркер

8

Команды но У

HJffOVU

L

i

(odHeu

UntfjyjTbC

Uff(poffM импульс