Устройство для измерения магнитного курса Советский патент 1980 года по МПК G01C17/30 

Изобретение относится к области при- , борост.роения и предназначено для определен,ия магнитного курса подвижного объ: екта.

Для измерения магнитного курса изме-, ряется горизантальная составляющая магнитного лоля Земли с последующим обнулением сигнала.

Известен индукционный компас, соде жащий индукционный датчик магнитного меридиана, электронно-усилительный блок, , приемник в Виде синусо-косинусного преобразавателя с системой отработки ротора в .согласованное положение, причем последний снабжен дополнительной обмоткой возбуждения, которая п одключена к бортовой сети переменного тока и расположена по периметру спкнки магвитопровода, а статорные обмотки преобразователя последовательно соединены с компенсациоЕными обмотками датчика магнитного меридиана 1.

Известен также дистанционный магнитный компас, содержащий индукционный датчик магнитного поля Земли и следящую систему, состоящую из силусо-косинусного трансформатора СКТ, компенсатора девиаЦИи, избирательного усилителя и исполнительного механизма, причем статор СКТ выполнен с возможнастью ловорота и

снабжен регулировочным винтом, расположенным на лицевой части коррекционвого механизма 2.,

В таосих компасах необходимо вручную 5 или автоматически регулировать коэффициент передачи при работе устройства в различных щиротах Земли.

Известно также устройство для определения магнитного курса, содержащее генератор, феррозонды, сельсин, избирательный усилитель, синхронный детектор, работающий при соотнощении частот сигнала и управления 2:1, усилитель мощности, испол.нительйый двигатель и регулятор, выпол15 ненный в йиде последовательно соединенных между собой усилителя переменного тока, развязывающего т.расформатора, двухполупернодного выпрямителя и R-7-цепочки, вход которой .подключен к косинус20 ной обмотке сельсина, а выход - ко входу синхронного детектора 3.

Недостатком его является наличие бoлЬf щой статической ошибки, зависящей от зоны нечувствительности феррозондов н мо25 ментов сил сухого трения в опорах, что снижает точность измерения, особенно при малых углах рассогласования. Снизить же погрещность путем увеличения коэффициента усиления не представляется возможным 30 из-за возможности неустойчивого режима

работы. Кроме того; несбалансированность полуэлементов (.Стержней и обмоток) феррозондов дифференциальных приводит к значительным уровням первой и третьей гармоник в выходном сигнале феррозонда. Эти помехи перегружают избирательный усилитель, (Приводят к нелинейным искажениям, что также сказь1вается яа точности измерения.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены утроитель частоты, фазовращатели, сумматор, усилитель и компаратор, причем генератор имеет управляемый по частоте вход, утро; ; тель частоты включен выходом генератора и входом первого фазовращателя, .вход второго фазовращателя соединен с выходом генератора, выходы же фазовращателей и синусная обмотка ротора сельсина связаны со входами сумматора, выход которого Соединен со входом си1нхроннаго детектора, а усилитель включен между синусной обмоткой ротора сельсина и входом компаратора, другой вход которого соединен с косинусной обмоткой ротора, выход же компаратора связан с управляемым по частоте входом генератора.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства для измерения магнитного курса.

Устройство состоит из регулируемого по частоте генератора 1, предназначенного для лодачи напряжения, частоты со на обмотки возбулодения феррозондов 2, служащих для преобразования магнит1ного поля Земли в информационный сигнал. Сит.нальные обмотки .последних соединены со статорными обмотками сельсина 3, утроителя частоты 4, предназначенного для выделения частоты 3 со, двух.фазовращателей 5 .и 6, служащих для поворота фазы напряжения частоты 5 со и ш 1на 180° относительно исходного сигнала. Устройство включает сумматор 7, входы которого соединены с выходами фазовращателей 5 и 6 я силусной обмоткой ротор а сельсина 3. Сумматор 7 предназначен для алгебраического сложения и уаиле. НИИ ииформационного сигнала с противофазными .напряжениями частоты 5 со и со. Выход сумматора 7 через синхронный детектор 2, работающий при соотношении частот сигнала и управления 2: 1, и усилитель мощности 9 связан .с исполнительным .двигателем ,10 отработки ротора сельсина 3. Усилитель частоты Ы включен между синусной обмоткой ротора сельсина 3 и входом компаратора 12, предназначенного для .выдачи сигнала управления на вход генератора 1, другой вход компаратора 12 соединен с косинусной обмоткой ротора сельсина 3.

Устройство ра|ботает следующим образом.

Регулируемый по частоте -генератор 1 возбуждает феррозонды 2 напряжением и sin (lit. . Под действием горизонтальной составляющей магнитного поля Земли в сигнальйых обмотках появляется информационный сипнал, который поступает на статорные об.мотки сельсина 3. Утроитель частоты 4 вырабатывает напряжение частоты 5 со, которое затем инвертируется фазовращателем 5 и подается на вход сумматора 7. .

Таким образом, на входы сумматора 7 поступают три напряжения: информацион-, ный сигнал с роторной обмотки сельсина 3,

представляющий собой сумму .полезного сигналаЧастоты 2-к и напряжений помехи частот., со и 3 со, возникающих вследствие иесбалансированности полуэлементов феррозондов, и два противофазных прлезному

сигналу напряжения ы и 3 со. На выходе сумматора 7 остается только усиленное наиряжение второй гармоники 2 со, амплитуда которого -пропорЦио.нальна напряженности .поля Земли. Это напряжение после

демодуляции синхронным детектором 8 и, усиления усилителем мощности 9 поступает на исполнительный двигатель W, который 0брабатывает ротор сельсина 3 в положение нулевой ЭДС. Во время обработки ротора сельсина 3 сигнал, поступающий на двигатель, уменьшается по амплит ае, что в оною очередь уменьшает момент, развиваемый двигателем, W. В какой-то момент времени, срртветствующий углу рассогласования а, момент двигателя уравновесится моментом сил сухого трения в опорах ротора сельсина 3. Напряжение, снимаемое с синусной обмотки сельсина 3, усиленное усилителем //, равно

и с KVfin sin а,

где и„п (Уо5Ш2со ;

Я - коэффициент усиления, усилителя 111,

а с косинусной обмотки сельсина

UK f/ип cos ОС.

При срабатывает компаратор 12 и подает сигнал на увеличение частоты генератора 1, что .приводит к повышению чувствительности феррозондов 2 и уменьшению зоны нечуВСтвительности следящей

системы.

Из t/c коэффициент усилен;ия усилителя 11 определяется ка1К К ctga. При Звеличении угла рассогласования больше а. компаратор -отключается, и частота генератора снова- возвращается к прежнему значению.

В предлагаемом устройстве, в отличие от известных, в которых регулируется коэффициент передачи всего устройства, а это

может привести к врзникновению неустойчивого режима работы, автоматически ладстраивается лишь чувствительность датчиков первичной информации феррозондов. Кроме того, устройство уменьшает статическую ошибку, так каж повышается точность обработки двигателем положения нулевой ЭДС при малых углах рассогласования, близких к зоне нечувствительности следяш.ей системы, путем автоматического увеличения частоты возбуждаюшего генератора, а следовательно, и чувствительности феррозондов.

Замена избирательного усилителя второй гармоники сумматором у.меньшает коэффициент нелинейных искажений канала преобразования сигнала. Увеличение точности в два-три раза по сравнению с известным устройством возможно особенно лри малых углах рассогласования.

Формула .изобретения

Устройство для измерения магнитного курса, содержаш;ее генератор, подключенный через феррозонды, сельсин и синхронный детектор к усилителю мощности и исполнительному двигателю, о т л и ч а ю ш; е ес я тем, что, с целью увеличения точности

измерений путем автоматичеокой подстройки чувствительности феррозондов, в него введены утроитель частоты, два фазовра. щателя, сумматор, усилитель частоты и комларатор, при этом утроитель частоты включен между генератором и первым фазовращателем, вход второго фазовращателя соединен с выходом генератора, выходы фазовращателей и синусная обмотка ротора сельсина связаны со входами сумматора, выход которого соединен с синхронным детектором, а усилитель частоты включен между синусной обмоткой ротора сельсина и входом компаратора, другой вход которого соединен с косинусной обмоткой ротора сельсина, а выход компаратора подключен к улравляемому ло частоте входу генератора.Источники, информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР № 339780, кл. G.01 С 17/30, 29.04.70.

2.Авторское свидетельство СССР № 403954, кл. G 01 С 17/28, 04.01.72.

3 Авторское свидетельство COCJP № 271029, кл. G 01 С 17/30, 16.10.68 (прототип).