Феррозондовый компас

Феррозондовый компас

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к навигационному приборостроению и может быть использовано в различных курсовых системах. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство содержит генератор 1 возбуждения, феррозондовый датчик 4, усилитель 5, фазочувствительный детектор 8, первый вход которого соединен с выходом усилителя 7, а второй вход - с вторым выходом генератора 1 возбуждения, а также первый коммутатор 3, выход которого соединен с входом феррозондового датчика 4, дополнительно снабжен фазоинвертором 2, вторым коммутатором 5, сумматором 6, счетным триггером 9, блоком 10 управления, формирователем 11 кодов, группой элементов ИЛИ 12, цифроаналоговым преобразователем 13, группой элементов И 14, резистором 15 памяти и блоком 16 вычисления.

СОЮЗ С ЕТСИИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

ЕЯСПУЬЛИН рц " 01 С 17/30 -" MII938A8

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОВРЕТЕНИЯМ И ОЧИ1 ЬГГИЯМ при гннт оса (21 } 4239576/24 — 10 (22) 04 05,87 (46) 07,06.90. Бнл. - ?1 (71) Краснодарский филиал Научноисследовательского института морской геоАизики (72) Н,Д,Пустовалов и Е.И.Нтеренгарц (53) 528,521.6:538.74 (088.8) (56) Авторгкое свидетельство СССР

Н 1081418, кл. Л 01 С 17/30, 02,03 83 °

Авторское свидетельство СССР

К 495528, кл. r, 01 С 17/00, 25 02.74. (54) 1 ",РР0801ЩОВЕ1Й K0KIAC (57) Изобретение относится к навигационному приборостроению и может быть использовано в различных курсовых системах. Цель изобретения — повышение точности измерения. Компас содержит генератор 1 возбуждения,Аеррозондовый датчик 4, усилитель 7, Аазочувствительный детектор 8, первый вхол, которого соединен с выходом усилителя 7, а второй вход — с гторым выходом генератора 1 возбуждения, а также первый коммутатор 3, выход которого соединен с входом Аеррозондового датчика 4, дополнительно сн"-.á å÷

Аазоинвертором 2, вторым коммутатором 5, сумматором 6, счетным триггером 9, блоком 10 управления, Аормирователем 11 кодов, гругпой элементов HJ1H 1 2, циАроаналоговым преобразователем 13, группой элементов И 14, регистром 15 памяти и блоком 16 вычисления, 1 ил, 1569547

Изобретение относится к навигационному приборостроению и может быть использовано в различных курсовых системах.

Целью изобретения является повышение точности измерения, На чертеже представлена схема Аеррозондового компаса.

Компас содержит генератор 1 возбуждения, фазоинвертор 2, коммутаторы 3, феррозондовый датчик 4,коммутатор 5, сумматор 6; усилитель 7, фазочувствительный детектор 8, счетный триггер 9, блок 10 управления, формирователь 11 кодов, группу элементов ИЛИ 12, циАроаналоговый преобразователь (ЦАП) 13, группу элементов И 14, регистр 15 памяти, блок 16 вычислений. Пунктирной линией обьеди- 20 ,иены элементы, составляющие систему управлейия и преобразования инАормации.

Компас работает следующим образом. 25

С первого выхода генератора 1 сигнал U1. переменного тока с частотой через фазоинвертор 2 и коммутатор

3 поступает на обмотку возбуждения (на вход) феррозондового датчика 4 и периодически насыщает его магнитопровод (сердечник). Выходной сигнал генератора 1 в Аазоинверторе 2 сдвигается по фазе на 180 (т.е,, фаза инвертируется) и поступает на один из его выходов. На другой выход фазоинвертора 2 сигнал генератора 1 поступает без сдвига фазы. За счет переключения подвижного контакта коммутатора 3 (что осуществляется сигна- 4О лами с выхода счетного триггера 9) фаза сигнала, возбуждающего Аеррозондовый датчик 4,может меняться о (инвертироваться) .на 180, а следовательно, на 180 может меняться Аа- 45 за сигнала на выходе феррозондового датчика 4.

В устройстве компаса используется . кольцевой феррозондовый датчик,содер- жащий кольцевой сердечник на котоРый нанесена обмотка возбуждения, один конец которой подключен к общей шине компаса, а другой - к подвижному контакту коммутатора 3, а также две измерительные (выходные) взаимно перпендикулярные обмотки, диаметрально охватывающие сердечник, одни концы которых подключены к общей шине компаса, а другие — к соответствующим неподвижным контактам коммутатора 5, Феррозондовый датчик 4 работает в режиме с выходным сигналом, содержащим информацию об измеряемой величине на второй гармонике 2fb.

Фаза (О или 1.80 или условно о знак Аазы "-" или "+") каждого из сигналов Ц+ или 13 на выходах пераоН

1 Д и второй измерительных обмоток феррозондового датчика 4 относительно фазы сигнала возбуждения У! укаэы1 вает полуплоскости расположения магнитных осей Н, и Н этого датчика относительно горизонтальной -составляющей Н геомагнитного поля, При этом знаки фаэ относительно друг дру2 га сигналов ТУ+ и Н позволяют опреф делить номер квадранта расположения вектора горизонтальной составляющей лов U< связаны с горизонтальной составляющей Н геомагнитного поля соответственно по зависимостям

U< — — К. Б„sing и

U% = K ° U1 соэы, где К вЂ” коэфАициент преобразования феррозондового датчика;

0 — угол между измерительной осью феррозондового датчика и горизонтальной составляющей геомагнитного поля.

Коммутатор 5 предназначен для подключения одного иэ выходов Аеррозондового датчика 4 к первому входу сумматора 6, На второй вход сумматора 6 поступает компенсирующий сигнал с выхода ЦАП 1.3, на вход опорного сигнала которого со второго выхода генератора 1 возбуждения поступает сигнал с частотой 2 . Этот сигнал также поступает на опорный вход .фазочувствительного детектора R. В сумматоре б осуществляется компенсация выходного сигнала 11 Аерроэондового датчика 4 выходным сигналом П,э

ЦАП 13 (сигнал П, противоАазен сигналу U4.). Выходной сигнал сумматора

6 усиливается в избирательном усилителе 7, настроенном в резонанс с частотой 2 с выхода которого поступает на вход фазочувствительного детектора 8, В последнем происходит сравнение фазы опорного сигнала с Ааэой сигнала, поступающего с выхода усилителя 7. Если сигнал на выходе сумматора 6 имеет фазу, соответствую5,15 щую фазе выходного сигнала IJ4 ферроэондового датчика 4, то на выходе детектора 8 формируется логический уровень напряжения "1". Если Ааза этого сигнала соответствует Аазе сигнала компенсации IJ то на ныходе детектора S формируется логический уровень напряжения "0". В момент компенсации сигнала IJ< сигналом 11л код N на цифровых входах ЦАП 13 соответствует (с погретчностью квантования компенсирующего сигнала IJ<> ) амплитуде измеряемого сигнала 2! . По значению кода И„ на цифровых входах ЦАП 13 в момент равновесия сигналов IJ(J и U судят о величине выходного сигнала Аеррозондового датчика 4.

Управление работой компаса осуществляется импульсами, подаваемыми с 1 — 5-ro ныходов блока 10 упранления соответственно на вход управления коммутатора 5, на счетный вход триггера 9, на вход управления формирователя 11 кодов, на входы сброса формирователя 11 кодов и регистра !5 памяти, на вход блока 16 вычислений, Процесс измерения угловой величины ф6 между магнитной (измерительной) осью компаса и горизонтальной составляющей магнитного поля состоит из двух циклов, В первом цикле измерения амплн( туда сигнала П на первом выходе Аеррозондового датчика 4 преобразуется в цифровой эквивалент N» и определяется знак Аазы этого сигнала относительно сигнала возбуждения U>.Для этого сигнал с перного выхода блока

10 управления подключает подвижный контакт коммутатора 5 к первому вьг. ходу ферроэондового датчика 4, Затем на четвертом выходе блока 10 управления формируется импульс, который поступает на входы сброса регистра

15 памяти и формирователя 11 кодов, в результате чего выходные коды регистра 15 памяти и формирователя

ll кодов устанавливаются в нулевое значение, а следовательно, нулевое значение принимает компенсирующий сигнал U<> на выходе ЦАП 13, При этом фаза сигнала на-выходе сумматора 6 соответствует Аазе выходного сигнала феррозондового датчика 4, Если фаза выходного сигнала U феррозондового датчика 4 соответст69547 6 нует фазе компенсирующего сигкатп: что на вь:ходе фазочунстьтлтетп,ного детектора 8 устанавливается с.;кал с логическим уровнем напряжекь((т

"0", который поступает на вход ра :.— решения триггера 9 и переводит его .„( н режим счета. Если фа-а сигнала:" противоположна Аазе. компексируюце(.о

10 сигнала II(» vo Ha n(mope д

Я устанавливается сигнал с логичес- ким уровнем напряжения "1", запрещающий режим счета триггера 9, После этого на втором выходе блока 10

15 управления формируется импульc,êoòoрый поступает ка счетный вход триггера 9 и в зависимости от логического уровня ("0" или "l") сигнала на его выходе разрешения либо переводит

20 триггер 9 в новое состояние, либо не изменяет его состояния, следовательно, подвижный контакт коммутатора 3 либо переключается, лттбо остается н своем первоначальном состоя(25 нии. При этом фаза сигнала 12 на выходе Аеррозондоного цатчика противо положка фазе сигнала компенсации

И, ЦАП 13, а логическое значение сигнала на выходе триггера " указы—

30 вает знак фазы сигнала. в первой измерительной обмотке датчика 4 относительно фазы сигнала возбуждения

U < генератора 1.

Затем осуществляется уравнонешинание выходного сигнала феррозондо-вого датчика 4 сигналом ком(тенса,-.и

U,, ЦАП 23„ B первом такте уравновешивания с третьего выхода блока 20 управления на вход управления формирователя 11 кодов поступает первый импульс и на первом выходе Аормкронателя 11 кодов появляется единичный сигнал, который через первый элемент группы элементов ИЛИ 1 2 включает пер45 вый (старшкй) разряд ЦАП 13. При этом компенсирующий сигнал 2тлл на

I выходе ЦАП 13 получает скачкообразное приращение по величине, соответствующей весу старшего разряда, Если н результате включения стярmего разряда ЦАП 13 амплитуда компенсирующего сигнала И меньше ампли( туды выходного сигнала 22 Аеррозондо" (1 ного датчика 4 (т,е,, U < П „), то

55 на выходе сумматора 6 фаза сигнала соответствует фазе выходног сигнала

U Аеррозондоного датчика 4, и на выходе фазочунств(лтель(лого детектор т

8 сигнал имеет логический(урон."(ь.

1569547

"!". Если в результате включения . старшего разряда ЦАП 13 оказывается, что U ) П4, то на выходе фазочунствительного детектора 8 устанавлива5 ется сигнал с логическим уровнем

"0", Затем с третьего выхода блока

10 управления на вход управления формирователя, 11 кодов поступает второй импульс и на выходе Аормирователя 11 кодов происходит сдвиг едиНичного сигнала с первого выхода на второй, При этом единичный сигнал со второго выхода формирователя 11 кодов поступает на второй вход перво- 15

r о элемента группы элементов И 14 и разрешает запись выходного сигнала (соответствующего "1" или "0") фазочунствительного детектора 8 в первый (старший) разряд регистра 15 памя- 20 ти, с перного выхода которого этот

«сигнал ("1" или "0") через первый, элемент группы элементов ИЛИ 12 фикеНрует старший разряд ЦАП 13 в состоянии "1" или "011. 25

Во втором такте уравновешивания третьего выхода блока !0 управления на вход управления формировате:;я !! кодов поступает третий импульс и на выходе формирователя 11 кодов происходит сдвиг единичного сигнала со нторого выхода на третий, Этот единичный сигнал через второй элемент группы элементов ИЛИ 12 включает второй (последующий младший) разряд ЦАП !3 и тем самым вызывает скач35 кообразное приращение амплитуды компенсирующего сигнала U<, В зависи1 мости GT того, что U tq < U 4 HJlH

U 1Ъ ) ЦФ, на в де фазочувствитель 40 ного детектора 8 устанавливается сигнал с логическим уровнем "1" или "0", Затем с третьего выхода блока 10 управления на вход управления формирователя 11 кодов поступает импульс, единичный сигнал с третьего выхода формирователя 11 кодов передвигается на четвертый„ откуда поступает на второй вход элемента группы элементов

И 14 и разрешает запись выходного сигнала (1" или "0") фазочувствительtt 11 11 11 «50 ного детектора 8 во второй разряд регистра 15 памяти, а следовательно., второй разряд ЦАП 13 фиксируется в состоянии "!" или "0" и т.д, Уравновешивание выходного сигнала

U< феррозондового датчика 4 завершается за m тактов, равных числу разрядов ЦАП 13, По окончании уравнонешивания код N J, „на выходе реги1 стра 15 памяти соответствует амплиI туде измеряемого сигнала JJ с пог4 решностью шага квантования U

После этого выполняется второй цикл измерения, в котором амплитуд сигнала U„íà втором выходе Aeppoz зондового датчика 4 преобразуется в циАровой эквивалент Их, и опреде.пяется знак фазы этого сигнала относительно сигнала возбуждения, Для этогб сигнал с перного выхода блока

10 управления поступает на вход управления коммутатора 5 и подключает второй выход Аеррозондового датчика 4 к сумматору 6, после чего устройство компаса работает аналогично первому циклу измерения, По окончании второго цикла измерения логические сигналы с выходов регистра 15 памяти и триггера 9 поступают в блок

16 вычислений, После завершения перного и второго циклов измерения на пятом выходе блока 10 управления формируется импульс, который поступает на вход управления блока 16 вычислений и разрешает выполнение вычислений, В блоке 16 производится вычисление угловой величины рС между измерительной осью компаса и горизонтальной составляющей Нт геомагнитного поля в соответствии с зависимостью

U - -g = srctg

U - —

N JI<

arctg — — — —, "x а логические значения сигналов,поступивших со счетного триггера 9 в блок 16 дают информацию о квадранте расположения вектора Н„относительнд измерительной оси компаса, f

Генератор возбуждения, Аазоинвертор, коммутаторы, Аеррозондовый датчик, сумматор, усилитель и фазочунствительный детектор используются для аналогово-измерительного преобразования, Остальная часть компаса (обне47

Составитель Л,Качесова

Редактор И,Горная Техред Л.Сердюкова Корректор М, 111ароши

Подписное

Заказ 1436

Тираж. 396

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4t5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина, 101

9 15695 денная на чертеже пунктирной линией) выполняет вычислительно-управляющие функции (выполняет вычислительную и логическую обработку сигналов),Поэтому эта часть компаса может быть выполнена на микропроцессорной элементной базе, что позволяет сделать предлагаемый компас конструктивно простым и работающим с сигналами на ниэ10 ких уровнях мощности. Это в свою очередь дает возможность испольэовать компас в компактных автономных системах, например в морских зондах, где существенную роль играют габариты и потребляемые мощности от источника питания, Формула изобретения

Феррозондовый компас, содержащий 20 последовательно соединенные генератор возбуждения, феррозондовый датчик с кольцевым сердечником, обмоткой возбуждения и измерительной обмоткой, усилитель, фазочувствитель- 25 ный детектор и систему управления и преобразования информации, связанную с соответствующими блоками, причем второй выход генератора возбуждения подключен к опорному входу фазочувст- 30 вительного детектора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности, он снабжен последовательно соединенными фазоинвертором и первым коммутатором, через которые осуществлена связь генератора возбуж35 дения с феррозондовым датчиком, и последовательно соединенным вторым коммутатором и сумматором, через которые осуществлена связь феррозондового датчика с усилителем, система управления и преобразования информации выполнена в виде блока управления, счетного триггера и формирователя кодов, подключенного соответствующими выходами через вторые .входы элементов ИЛИ к цифровым входам цифроаналогового преобразователя, а че- рез вторые входы элементов И и регистр памяти — к соответствующим входам .блока вычисления, причем первый вьпИд блока управления связан е управляющим входом второго коммутатора, второй выход подключен к счетному входу счетного триггера, третий выход — к управляющему входу формирова-. теля кодов, четвертый выход — к входом сброса регистра памяти и формирователя кодов, а пятый выход соединен с управляющим входом блока вычисления, выход фазочувствительного детектора подключен к входу разрешения счетного триггера и к первым входам элементов И, выход счетного триггера соединен с входом управления первого коммутатора и с соответствующим входом блока" вычисления, вход опорного сигнала цифроаналогового преобразователя связан с вторым выходом генератора возбуждения, выход цифроаналогового преобразователя подключен к соответствующему входу сумматора, а вьгсоды регистра памяти соединены с первыми входами соответствующих элементов HJ_#_.