Преобразователь угла наклона (поворота) объекта в код Советский патент 1980 года по МПК G01C9/06 

лучевую трубку, отклоняющая система которой через блок питания и делител соединена с генератором импульсов, подключенным через ключ к входу реверсивного счетчика, выход которого соединен с входом триггера знака, а выход фотоприемника подключен к входу формирователя, дополнительно введена схема выделения положения верх-низ, содержащая четыре элемента И, элемент ИЛИ и триггер, причем выход делителя соединен с одн именными входами первого и второго элементов И, выходы которых соответ ственно подключены к входам триггера прямой выход триггера соединен с одним входом третьего элемента И, и версный выход триггера - с одним вхо дом четвертого элемента И, выходы третьего и четвертого элементов И подключены к входам элемента ИЛИ, прямой выход упомянутого выше формирователя соединен с вторыми входами первого и третьего элементов И а и-нверсный выход формирователя с.другими входами второго и четвертого элементов И, выход элемента ИЛ являющийся выходом схемы выделения положения верх-низ , подключен к второму входу -ключа, выход делите ля соединен с шиной реверсивного счета в счетчике, а датчик угла нак лона выполнен в виде кольцевого цилиндрического сосуда из прозрачно го материала, заполненного ртутью и прозрачной жидкостью. В датчике угл наклона исключен непрозрачный секто На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя угла накл на (поворота) исследуемого объекта в код; на Лиг. 2 - временные диагра ма работы устройства в положении верх. На Лиг. 4 приведены време ные диаграм1 ы работы преобразовател в положении объекта низ. ( Преобразователь угла наклона (по вйрота) исследуемого объекта в код (см.фиг.1) содержит электроннолучевую трубку (ЭЛТ) 1 с кольцевой разверткой, которая обеспечивается подачей соответствующих напряжений с блока питания 2 на отклоняющую систему ЭЛТ 1. Напряжения в блоке питания 2 синхронизируются импульсами генератора 3, прошедшими через дели тель 4. Датчик угла наклона 5, фото приемни-х б и ЭЛТ 1 расположены соосно в светонепроницаемом корпусе 7, выход фотоприемника 6 соединен с формирователем в. Прямой и инверсный выходы формирователя 8 подключены к двум входам схемы 9 выделения положения верх-низ, содержащей четыре элемента И 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, триггер 9.5 и элемент ИЛИ 9.6. Выход делителя 4 подключен к одноименным входам элементов И 9.1 и 9,2, на другие входы ко торых заведены прямой (на элемент 9 и инверсный (на элемент 9.2) выходы формирователя 8. Выходы элементов И 9.1 и 9.2 соединены с двумя входами триггера 9.5. На входы элемента И 9.3 подключены прямые выходы Лормирователя 8 и триггера 9.5, а на входы элемента И 9,4 - инверсные выходы формирователя 8 и триггера 9.5, Выходы указанных элементов 9.3 и 9.4 соединены с входами элемента ИЛИ 9.6, выход которого является выходом схемы 9 выделения положения верх-низ и который подключен к одному входу ключа 10, второй вход которого соединен с выходом генератора 3. Выход ключа 10 заведен на счетный вход реверсивного счетчика 11, выход старшего разряда реверсивного счетчика 11 связан с входом триггера знака 12. На вход управления направлением счета (шина реверсивного счета) счетчика 11 подключен выход делителя 4 импульсов. Датчик угла наклона 5 (см.фиг.2) содержит: внешнюю 5.1 и внутреннюю 5.2 конические части датчика, зеркальный слой 5.3, проточку 5.4, крышку датчика 5.5, прозрачную демпфирующую жидкость 5.6 и ртуть5.7. Электронный луч, двигаясь под действием напряжений, обеспечивающих кольцевую развертку на ЭЛТ 1, высвечивает на экране окружность из последовательно светящихся точек люминофора. Период высвечивания одной и той же точки на экране ЭЛТ строго постоянный и составляет величину Т пДля обеспечения стабильности кольцевой развертки, напряжения ее обеспечивающие, синхронизируют в блоке питания 2 импульсами генератора 3, прошедшими через делитель 4. Каждому импульсу, снимаемому с делителя 4, соответствует строго определенная точка на экране ЭЛТ 1, которая в пространстве может перемещаться только при перемещении ЭЛТ, а значит и исследуемого объекта. Таким образом импульс с делителя 4 характеризует угловое положение объекта (обеспечивает пространственно.-временную связь) . Световой поток от люминофора в процессе кольцевой развертки проходит через датчик угла наклона 5 на фотоприемник 6, в результате чего на выходе фотоприемника 6 и формирователя 8 появляются сигналы, единичный уровень которых соответствует, например, прохождению луча через прозрачную демпфирующую жидкость 5.6 (см. фиг,2). Временное положение импульса с делителя 4 относительно сигнала с фотоприемника 6 (формирователя 6) однозначно определяет положение (наклон) исследуемого объекта относительно уровня горизонта (границы раздела двух сред: ртуть - прозрачная демпфирующая жидкость). При этом временной интервал Т;, пропорциональны измеряемому наклону jf, может быть опре1W - т ft делен: Tj ----g- (ск.фиг. 2) . Сов падение импульса с делителя 4 с сиг налом, снимаемым с прямого выхода формирователя 8, соответствует нормальному положению объекта (или с определенным наклоном), т.е. положе нию верх , при совпадении импуль са с делителя 4 с сигналом, снимаеким с инверсного выхода формирователя 8 - положению низ. Функцию выделения положения верх-низ вы полняет схема 9,которая в зависимости от расположения во времени импульса с делителя 4 и сигнала с фотоприемника 6 (формирователя 8) производит управление ключом 10, ко торый пропускает импульсы генератор 3 в реверсивный счетчик 11. При положении объекта, например, верх триггер 9.5 находится в единичном состоянии (см.фиг.1), работают элементы И 9.1 и 9,3, элемент ИЛИ 9.6. Сигнал с прямого формирователя 8 открывает ключ 10 и начинается счет в счетчике 11 в режиме суммирования определяется числовой эквивалент временного интервала . В момент появления импульса с делителя 4 счетчик 11 переходит в режим вычита ния, который оканчивается с окончанием действия единичного потенциала сигнала, прошедшего через схему 9. Ключ 10 закрывается, в счетчике 11 хранится числовой эквивалент временного интервала, пропорциональ ного измеряемому углу наклона fСостояние триггера знака 12 указывает на направление наклона (знак наклона), а состояние триггера знака 12 и триггера 9.5 схекш выделени положения верх-низ однозначно определяют номер квадранта координатной системы, в котором находится измеренный угол наклона (поворота) объекта. При положении объекта в перевернутом состоянии - низ триггер 9.5 находится в нулевом состоянии. Работают элементы И 9.2 и 9.4, элемент ИЛИ 9.6, которые обеспечивают управление ключом 10 сигналами с инверсного выхода формирователя 8. Дальнейшая работа устройства не отличается от выше описанной последовательности операций измерения. На фиг.З и фиг.4 показана работа устройства в положениях верх и низ соответственно, где I - последовательность импульсов генератора 3; 1 - импульсы генератора 3, прошедшие делитель 4; III, IY - напряжения, обеспечивающие кольцевую развертку электрон ного луча на экране ЭЛТ 1, которые синхронизируются импульсами с делителя 4; У. сигнал, снимаемый с прямого выхода формирователя 8; YI - сигнал, снимаемый с инверсного выхода формирователя 8; VII - промежуток времени Т. и числовой его эквивалент, выраженный количеством импульсов генератора 3, прошедших в счетчик 11 в режиме сложения;YIII - промежуток времени Tj и числовой его эквивалент, выраженный количеством импульсов генератора 3, прошедших в счетчик 11 в режиме вычитания;;Сх - результат счета, соответствующий временному интервалу Т-у пропорционального измеряемому наклону (повороту) исследуемого объекта. Состояния триггера знака 12 и триггера 9.5 схема выделения положения верх-низ на фиг. 3 и 4 не показаны, однако они совместно с результа1том счета (фиг. 3 и 4 - 1)() полностью характеризуют угловое положение исследуемого объекта относительно уровня горизонта. Использование изобретения позволит расширить рабочий диапазон до 180°(3601 с выдачей кода угла в каждом из четырех квадрантов координатной систе№л. За счет того, что в качестве сигнала, обеспечивающего переключение направления счета в реверсивном счетчике используется импульс генератора, прошедшего через делитель, повышаются точностные характеристики устройства.. Формула изобретения Преобразователь угла наклона (поворота) объекта в код,содержащий светонепроницае ий корпус, соосно расположенные в нем датчик угла наклона, фотоприемник и электроннолучевую трубку, отклоняющая система которой через блок питания и делитель связана с генератором импульсов, подключенным через ключ ко входу реверсивного счетчика, выход которого соединен со входом триггера знака, выход фотоприемника подключен ко входу формирователя, а датчик угла наклона выполнен в вид-з. кольцевого цилиндрического сосуда из прозрачного материала, заполненного ртутью и прозрачной демпфирующей жидкостью, о тличающийся тем, что, с целью измерения положения объекта во всех четырех квадрантах координатной системы, расширение рабочего диапазона до t 180°при одновременном повышении точности измерения угла, дополнительно введена схема выделения положения верх-низ, содержащая четыре элемента И, элемэнт ИЛИ и триггер, причем выход делителя соединен с одноименными входами первого и второго элементов И, выход которых соответственно подключен ко входам триггера, прямой выход триггера соединен с одним входом третьего элемента И, инверсный выход триггера - с одним входом четвертого- элемента И, выходы третьего и четвертого элементов И подключены ко входам элемента ИЛИ, прямой выход указанного выше формирователя соединен со вторыми входами первого и третьего элементов И, а инверсный выход формирователя - с другими входами второго и четвертого элементов И, выход элемента ИЛИ, являющийся выходом схемы выделения положения верх-низ, подключен ко второму входу ключа,выход делителя соединен с шиной реверсивного счета в счетчике.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 343145, кл. G 1C 9/06, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР М 354261, кп. G 01 С 9/06, 1971,

3.Авторское свидетельство СССР 372435, кл. G 01 С 9/06, 1971.

4.Авторское свидетельство СССР 469884, кл. G 01 С 9/06, 1973 (прототип).

5,7

i/

S.

I Л

Ж

т ж а

, д

7- ,

2V J