Устройство для определения угла наклона объекта Советский патент 1982 года по МПК G01C9/18 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА НАКЛОНА ОБЪЕКТА

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам для определения угла наклона объектов и может быть использовано в аппаратуре систем контроля и сигнализации изменений положения тел относительно горизонта. Известны электронные следящие уро ни, содержащие корпус, цилиндрическую ампулу, заполненную жидкостью с воздушным пузырьком и электроды, меж ду которыми введена обратная связь СП Известны устройства для определения углов наклона объекта относительно горизонта, содержащие подвешенную в корпусе ампулу с жидкостью, оправа которой связана с электромагнитной системой, и дифференциальный конденсатор, электрический соединенный с электронным устройством управления электромагнитной системой t2l. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения угла наклона объекта, со держащее магнитоэлектрический механизм,жестко связанный с чувствительным элементом, выход которого подключен ко входу фазочувствительного усилителя D. Недостатком данного устройства является необходимость дополнительного преобразования сигнала для получения информации об угле наклона объекта в цифровом виде. Введение дополнительных преобразователей информации вносит собственную погрешность в систему и приводит к потере точности. Цель изобретения - повышение точности устройства. Поставленная цель достигается те что в устройство, содержащее магни- тоэлектрический механизм, жестко связанный с чувствительным элементом, выход которого подключен ко входу фазочувствительного усилителя, введены последовательно соединенные зле-3мент И, реверсивный счетчик и кодирующее устройство, а также генерато псевдослучайных чисел и делитель ча тоты, причем первая группа входов к дирующего устройства соединена с вы ходом реверсивного счетчика, первый вход элемента И соединен с выходом фазочувствительного усилителя, второй вход - с выходом делителя опорной частоты, вход которого соединен с шиной опорной частоты и входом ге нератора псевдослучайных чисел, выход которого соединен со второй гру пой входов кодирующего устройства, выход кодирующего устройства соединен с катушками магнитоэлектрического механизма, а выходы реверсивного счетчика являются выходом устройства. Чувствительный элемент выполнен в виде индукционного маятникового датчика угла, с выхода которого чер фазочувствительный усилитель снимается информация о знаке ошибки, управляющая реверсивным счетчиком, включенным в контур следящей систем с выхода счетчика через преобразователь код - вероятность, состоящий из кодирующего устройства, в котором происходит сравнение цифрового кода со случайной последовательностью чисел, последовательность импульсов поступает в обмотки катушек магнитоэлектрического механизма, яв ляющиеся сглаживающим фильтром. Сре няя частота следования импульсов, поступающих в обмотки катушек, пропорциональна значению входного цифр вого кода. В результате в счетчике оказывается записанным двоичное сло во, цифровое значение которого пропорционально углу наклона. На чертеже приведена блок-схема устройства. Устройство содеру ит индукционный датчик 1 угла (чувствительный элемент), фазочувствительный усилитель 2, логический элемент И 3, реверсивный счетчик Л, кодирующее :устр6йство 5, генератор 6 псевдослучайных чисел, делитель 7 частоты и магнитоэлектрический механизм 8. Индукционный маятниковый датчик 1 угла состоит из статора, жестко закрепленного на корпусе, и ротора, подвешенного к корпусу на двух плас тинчатых пружинах, которые позволяют ротору перемещается в заданной плоскости измерения, f-la роторе имее 4 ся, магнит, который вместе с катушками, прикрепленными к корпусу датчика образует магнитоэлектрический механизм 8. Фазочувствительный усилитель 2 представляет собой фазочувствительный демодулятор в сочетании с усилителем, работающим в ключевом режиме. Логический элемент И 3 производит операцию логического умно-жения. Реверсивный счетчик 4 представляет собой п-разрядный последовательный счетчик. Кодирующее устройство 5 построено на п-разрядном сумматоре, на вход которого в качестве первого слагаемого поступает цифровой код с реверсивHoVo счетчика, а вторым слагаемым является последовательность случайных чисел, сформированная в генераторе 6 псевдослучайных чисел, на вход которого поступает опорная частота f .Указанный генератор представляет собой п - разрядный сдвигающий регистр, охваченный обратной связью по mod 2 i и (п-1) разрядов. Делителем частоты 7, с помощью которого производится деление на т, является т-разрядный счетчик. Устройство работает следующим образом. При отклонении устройства относительно горизонта, его ротор в силу маятниковых свойств остается вертикальным, а статор перемещается. Расположение катушек ротора относительно статора становится несимметричным, а напряжения с роторных обмоток, включенных по дифференциальной схеме, неодинаковыми. С выхода индукционного датчика снимается сигнал рассогласования, пропорциональным углу отклонения, который поступает на вход фазочувствительного усилителя 2, формирующего знак + при одной фазе сигнала и знак - при другой фазе сигнала. Эта информация о знаке ошибки поступает на первый вход логического элемента И, а второй его вход соединен с с выходом делителя 7 опорной частоты. На выходе логического элемента И 3 формируется информация ознаке ошибки, заполненная частотой, которая управляет реверсивным счетчиком 4. С выхода счетчика цифровая информация в виде параллельного кода поступает на первую группу входов кодирующего устройства 5, являющегося промежуточным преобразователем код - вероятность. Вторая группа входо з кодирующего уст5

роиства соединена с выходом генератора 6 псевдослучайных чисел. В кодирующем устройстве происходит сранение цифрового (ода сослучайной последовательностью чисел, в результате чего на выходе кодирующего устройства формируется последовательность импульсов, средняя частота следования которых пропорциональна значению входного цифрового кода. Эта последовательность импульсов поступает в обмотки катушек магнитоэлектрического механизма 8, являющегося сглаживающим фильтром. Напряжение на обмотках катусиек пропорционально значению входной цифровой информации. Под действием этого напряжения в катушках магнитоэлектрического механизма возникает электрический ток, силы взаимодействия которого с магнитным полем постоянного магнита ротора отклоняют маятник в противоположном направлении. Маятник отклоняется на угол, при котором статор одинаково перекрывает обе катушки ротора, при этом с выхода реверсивного счетчика снимается цифровой код, пропорциональный и соответствующий углу наклона.

Использование изобретения Позволит повысить точность устройства для определения угла наклона объекта получить информацию об угле наклона объекта в цифровом виде, построить схему управления полностью на цифровой элементной базе.

Формула изобретения

Устройство для определения угла наклона объекта, содержащее магнито 6

электрический механизм, жестко связаный с чувствительным элементом, выход которого подключен к входу фазочувствительного усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в устройство введены генератор псевдослучайных чисел, делитель опорной частоты, кодирующее устройство и последовательно соединенные элемент И и реверсивный счетчик, причем делителя опорной частоты и генератора псевдослучайных чисел гюдключены к шине опорной частоты, выход делителя опорной частоты подключен к одному из входов элемента И, второй вход которого подключен к выходу фазочувствительного усилителя, выходы реверсивного счетчика подключены к первой группе входов кодирующего устройства, вторая группа которых подключена к выходам генератора псевдослучайных чисея, а выход кодирующего устройства подключен к обмоткам магнитоэлектрического механизма, при этом выходы реверсивного счетчика являются выходами устройства. ,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

, 2, Авторское свидетельство СССР № ««2373, кл. G 01 С 9/06, 08.08.72.

CD