Преобразователь угла наклона (поворота) объекта в код
Патент 711367
Авторы
Классы МПК
Преобразователь угла наклона (поворота) объекта в код
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскик
Социалистических
Республик
<>711367 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Завалено 2202,78 (21) 2582569/18-10 с присоединением заявки Ио (23) Приоритет
Опубликовано 25.0180. Бюллетень Н9 3 (51} А. Кл.2
С 01 С 9/06
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (Я) УДК 528.541 (088. 8) Дата опубликования описания 2501.80 (72) Авторы изобретения
В. Е. Тырса, Д.A. Федотов и О. А. Костюков
Харьковский автомобильно-дорожный институт (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА НАКЛОНА (ПОВОРОТА)
ОБЪЕКТА В КОД
Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к преобразователям угла наклона (поворота) исследуемого объекта в код и может быть использовано.в области геофизического приборостроения, в области автоматики и вычислительной техники.
Известны преобразователи угла наклона исследуемого объекта в код, содержащие датчик угла наклона, регистрирующие и преобразующие устройства, использующие фотоэлектрические, оптические и другие эффекты (1), (2) и (3) . 1S
Недост ат ки и э вест ных преобр азователей состоят в ограниченном диапазоне измерения и недостаточной точности преобразования °
Наиболее близким по .техническому 2О решению является устройство для измерения углов наклона объекта, содержащее светонепроницаемый корпус, соосно расположенные в нем электронно.лучевую трубку, датчик углов наклона и фотоприемник, при этом отклоняющая система электроннолучевой трубки через блок питания и делитель соединена с квантующим генератором счетчика, выход фотоприемника через уси- 30 литель-формирователь подключен к второму входу счетчика, выход счетчика соединен с триггером знака (41.
К недостаткам этого преобразователя следует отнести: ограниченный диапазон измерения (не достигает i 90 ); наличие погрешностей при включении счетчика на реверсивный счет за счет использования импульсов, полученных с фотоприемника; невозможность использования данного преобразователя при измерении углов наклона, превышающих I 90 т.е. измерения положения объекта в перевернутом состоянии (измерения положения объекта во всех четырех квацрантах координатной системы).
Целью изобретения является увеличение диапазона измерения угла наклона — измерение положения исследуемого объекта во всех четырех квадрантах координатной системы при повышении точности измерения угла.
Поставленная цель достигается за счет того, что в известное устройство для измерения углов наклона объекта, содержащее светонепроницаемый корпус, соосно расположенные в нем датчик угла наклона, фотоприемник и электронно711367 лучевую трубку, отклоняющая система которой через блок питания и делитель 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 одноименными входами первого и второго элементов И, выходы которых соответственно подключены к входам триггера, прямой выход триггера соединен с одним входом третьего элемента И, ин- 1э версный выход триггера — с одним входом четвертого элемента И, выходы третьего и четвертого элементов И подключены к входам элемента ИЛИ, прямой выход упомянутого выше фор- 20 мирователя соединен с вторыми входами первого и третьего элементов И, а инверсный выход формирователя— с .другими входами второго и четвертого элементов И, выход элемента ИЛИ, д являющийся выходом схемы выделения положения верх-низ, подключен к второму входу ключа, выход делителя соединен с шиной реверсивного счета в счетчике, а датчик угла наклона выполнен в виде кольцевого цилиндрического сосуда из прозрачного материала, заполненного ртутью и прозрачной жидкостью. В датчике угла наклона исключен непрозрачный сектор.
На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя угла наклона (поворота) исследуемого объекта в код; на фиг. 2 — временные диаграммы работы устройства в положении верх . На йиг. 4 приведены времен- 40 ные диаграммы работы преобразователя в положении объекта низ .
Преобразователь угла наклона (поворота) исследуемого объекта в код (см.фиг.1) содержит электроннолуче- 4 вую 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 делитель 4. Датчик угла наклона 5, фотоприемних б и ЭЛТ 1 расположены .соосно в светонепроницаемом корпусе
7, выход фотоприемника 6 соединен с формирователем 8. Прямой и инверсный выходы формирователя 8 подключены к двум входам схемы 9 выделения положения верх-низ, содержащей четыре элемента И 9.1, 6О
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 которых заведены прямой (на элемент 9.1,65 н 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 пряьые выходы формирователя 8 и триггера 9.5, а на входы элемента И 9,4 — инверсные выходы формирователя 8 и триггера 9.5. Выходы укаэанных элементов 9.3 и 9.4 соединены с входами элемента ИЛИ 9.6, выход которого является выходом схемя 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 ртуть 5.7.
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 Трр.
Для обеспечения стабильности кольце— вой 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, пропорциональный изме711367 ряемому наклону у может быть опреТ вЂ” Тв делен: Ту= (см.фиг.2) „Совпадение импульса с делителя 4 с сигналом, снимаемым с прямого выхода формирователя 8, соответствует нормальному положению объекта (или с определенным наклоном), т. е. положению верх, при совпадении импульса с делителя 4 с сигналом, снимаемлм с инверсного выхода формирователя 8 — положению низ . Функцию выделения положения верх-низ вы10 полняет схема 9, которая в зависи- мости от расположения во времени импульса с делителя 4 и сигнала с 15 фотоприемника 6 (формирователя 8) прои 3водит управление ключом 10, который пропускает импульсы генератора
3 в реверсивный счетчик 11. При положении объекта, например, верх триггер 9.5 находится в единичном состоянии (см.фиг.l), 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 ll в режиме суммирования определяется числовой эквивалент временного интервала Т . В момент появления импульса с делителя 4 счетчик 11 переходит в режим вычитания, который оканчивается с оконча- 30 нием действия единичного потенциала сигнала, прошедшего через схему
9. Ключ 10 закрывается, в счетчике
11 хранится числовой эквивалент временного интервала, пропорционального измеряемому углу наклона
Состояние триггера знака 12 указывает на направление наклона (знак наклона}, а состояние триггера знака 12 и триггера 9.5 схемы выделения 0 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 50 с инверсного выхода формирователя
8. Дальнейшая работа устройства не отличается от выае описанной последовательности операций измерения.
На фиг.3 и фиг.4 показана работа . устройства в положениях верх и ниэ соответственно, где
I — последовательность импульсов
reнератора 3;
Ы импульсы генератора 3, про шедшие через делитель 4;
III IY — напряжения, обеспечивающие кольцевую развертку электронного луча на экране ЭЛТ 1, которые синхрониэируются импульсами с делителя 4; 65
Y — сигнал, снимаемый с прямого выхода формирователя 8;
YI — сигнал, снимаемый с инверснс— го выхода. формирователя 8;
YII — промежуток времени Т, „ и числовой его эквивалент, выраженный количеством импульсов генератора 3, прошедших в счетчик 11 в режиме сложения;
YIII — промежуток времени Т) и числовой его эквивалент, выраженный количеством импульсов генератора 3, прошедших в счетчик 11 в режиме вычитания;
ХХ вЂ” результат счета, соответствующий временному интервалу Т пропорционального измеряемому наклону (повороту) исследуемого объекта.
Состояния триггера знака 12 и триггера 9..5 схем выделения положения верх-низ на фиг. 3 и 4 не показаны, однако они совместно с результатом счета (фиг. 3 и 4 — IX) полностью характеризуют угловое положение исследуемого объекта относительно уровня горизонта.
Использование изобретения позволит расширить рабочий диапазон до
4 180 (360 с выдачей кода угла в каждом из четырех квадрантов координатной системы. 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 светонепроницаемый 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 виде кольцевого цилиндрического сосуда из прозрачного материала, заполненного ртутью и прозрачной дэмпфирующей жидкостью, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью измерения положения объекта во всех четырех квадрантах координатной системы, расширение рабочего диапазона до + 180О при одновременном повышении точности измерения угла, дополнительно введена схема выделения положения верх-ниэ, содержащая четыре элемента И, элемйнт
ИЛИ и триггер, причем выход делителя соединен с одноименными входами пер711367 вого 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 укаэанного 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, являющий. ся выходом схемы выделения положення верх-низ, подключен ко второму входу ключа, выход делителя соединен с шиной реверсивного счета в счетчике.
5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
9 343145, кл. G 1 С 9/06, 1970.
2. Авторское свидетельство СССР
Р 354261, кл. G 01 С 9/06, 1971, 3. Авторское свидетельство СССР
9 372435, кл. G 01 С 9/Об, 1971.
4. Авторское свидетельство СССР н 469884, кл. G 01 С 9/06, 1973 (прототип), 711367 фигЗ
Редактор Л. Бибер
Заказ 8995/26
Составитель Л. Колюбакина
Тех ед М.Келемеш Коооекто Я. Веселовская
Тираж -801 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035 Москва. Ж-35 Раушская наб д» 4/5
Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная,4