Устройство для определения углового положения оси вращения ротора гироскопа

 

Изобретение относится к навигационному оборудованию, предназначенному для определения пространственных координат подвижных объектов. Цель изобретения - повышение точности определения углового положения оси вращения ротора Поставленная цель до стигаетсй тем, что в известной системе, содержащей два фотоприемника 12 и 13, излучатель 8, усилители 3 и 4 и блок 6 определения углового положения оси, чувствительная площадка первого фотоприемника 12 выполнена в виде кольцевой зоны, через отверстие в центре которой излучатель 8 оптически сопряжен с поверхность ротора, а второй фотоприемник 13 расположен внутри кольцевой зоны у ее высшего края, причем усилители 3 и 4 соединены через введенный сумматор с блоком определения углового положения оси, а усилитель 3 соединен с выходом усилителя 4. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 С 19/28 911 09) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ И

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4848752/22 (22) 09.07,90 (46) 30.07.92, Бюл. № 28 (71) Киевский политехнический институт им, . 50-лотйя Великой Октябрьской социалистической революции (72) И,В.Кравченко, Г.П.Комаров, И,С.Мельник.и Т.В. Вдовина (56) Патент США ¹ 3422686, кл, 74-6.6, 21.1.69.

Патент США ¹ 3239673, кл. 74-5.6, 08,3.66, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ ОСИ ВРАЩЕНИЯ

РОТОРА ГИРОСКОПА (57) Изобретение относится к навигационному оборудованию, предназначенному для . определения пространственных координат

„„59„„1751644 А1

2 йодвижных объектов, Цель йзобретения— повышение точности определения углового положения оси вращения ротора; Поставленная цель достигается тем, что в известной системе, содержащей два фотоприемника 12 и 13, излучатель 8, усилители 3 и 4 и блок 6 определения углового положения оси, чувствительная площадка первого фотоприемника 12 выполнена в виде кольцевой зоны, через отверстие в цент- ре которой излучатель. 8 оптически сопряжен с поверхностью ротора, а второй фотоприемник 13 расположен внутри кольцевой зоны у ее высшего края. причем ус лители 3 и 4 соединены через введенны сумматор с-блоком определения угловог положения оси, а усилитель 3 соединен выходом усилителя 4. 3 ил.

3 „1751644 4

Изобретение относится к навигационустройство имеет два выхода. Напряжение ному оборудованию, предназначенному на первом выходе логического устройства для определения пространственных коор- совпадает по фазе с напряжением, вырабадинат подвижных объектов и является час- тываемым опорным преобразователем. Натью гироскопа со свободным сферическим 5, пряжение на втором выходе сдвинуто на 90 относительно напряжения опорного прео6ротором ния. Устройство позволяет осуществить 10 рассогласование по координате второй — к бесконтактный съем информации об угла- опорному входу синхронного детектора по вом положении оси вращения ротора. Устройство включает сферический ротор, координате, Недостатками устройства являются опорный и сигнальный фотоэлектрические сложная конструкция, большие габариты преобразователи, блок амплитудно-фазо- 15 преобразователей, что сужает диапазон вой обработки сигналов (БАФО).: йримененйя устройства, приводит к усложНедостатками устройства являвтся: нению всей навигационной системы, в котосложная конструкция, большие габариты. рой используется устройство. Величина преобразователей, что затрудняет испольуглового рассогласования оси вращения розование устройства в системах.с небольшим 20 тора определяется по амплитуде напряжения; вырабатываемого сигнальным диаметром ротора, снижает надежность рапреобразователем. Амплитуда выходного боты устройства. Необходимость изготовления плоского наклонного зеркала на напряжения сигнального преобразователя йоверхности ротора ухудшает условия под- прямо пропорциональна величине лучистовеса ротора и, следовательно, динамиче- 25 ro потока, попавшего от излучателя на фотоскйе характеристики системы.. : . . приемник преобразователя после

Наиболее близким к предлагаемому явотражения от поверхности ротора, Величиляется фоточувствительное устройство для на лучистого потока излучателя, в свою очеопределенйя относительного вращения. Ус- - редь, прямо пропорциональна напряжениютройство содержит сферический ротор, на 30 (току) питания излучателя. Т.е„изменение полюсе которого нанесен односекторный;напряжения (тока) питания приводит к нерастр а йа экваторе - опорная метка сиг- . стабильности результатов измерения. Перенального фотоэлектрического преобразова- мещения деталей преобразователя, теля, опорного фотоэлектрического. излучателя, линз, диафрагмы, полупрозрачпреобразоватепя, двух усилителей, блок on- 35 ной пластины - под действием эксплуатаци- ределения углового положения оси враще-:: онных тепловых, вибрационных и других ния. Сигнальный и:реобразователь нагрузок, процессы старения материала израсполагается в районе "полюса, опорный лучателя и фотоприемника также вызывают преобразователь — в районе экватора. Оба: - изменение лучистого потока, чем снижается преобразователя выполнены. в виде авто- 40 точность устройства. рефлекторов, каждый из которых состоит из Цель изобретения — повышение точнокорпуса, в котором помещены фотоприем- . сти устройства. ник, конденсатор, полевая диафрагма фото- Поставленная цель достигается тем, что

"приемника, полупрозрачная "плаСтина . в устройстве для определения углового пообъектив, полевая диафрагма. осветителя, 45 ложения оси вращения ротора гироскопа, содержащем односекторный. растр, нанесенный на поверхности сферического ðîòîконденсор, излучатель, Блок определения углового положения ра йа полюсе, блок определения углового оси вращения состоит из двух синхронных положения в оси .вращения, два усилителя, 50 фотоэлектрический преобразователь, включающий корпус. в котором расположены из55 ный вход блока определения углового в центре, ось которого совпадает с оптичегического устройства. Логическое ник через последовательно соединенные

Известно оптическое устройство для получения сигналов, показывающих рассогласование полюса ротора и оси его вращедетекторов и логического устройства, К сигнальному входу блока определения углового положения оси вращения подключен через усйлитель фотоприемник сигнального преобразователя, к опорному входу подключен через усилитель фотоприемник опорного преобразователя, Сигнальположения оси вращения подсоединен к сигнальным входам сйнхронйых детекторов, Опорный вход подсоединен к входу лоразователя, Первый выход логического устройства подсоединен к опорному входу синхронного детектора, onределяющего лучатель и два фотоприемника, первый фотоприемник фотоэлектрического преобразователя выполнен с чувствительной nrioщадкой в виде кольцевой зоны с отверстием ской осью излучателя, а второй фотоприемник расположен внутри кольцевой эоны у внешнего края, причем первый фотоприем5

1751644 усилитель и сумматор подключен к сигналь- Устройство содержит сферический роному входу блока определения углового по- тор 1 (фиг. 1), на полюсе которого нанесен ложения оси, а вторая площадка односекторный растр, фотоэлектрический . .подключена через усилитель к входу сумма - преобразователь 2, усилители 3 и 4, сумматора, усилителю первой площадки и к опор- 5 тор 5, блок 6 амплитуднофазовой обработки ному входу блока определения углового сигнала, Фотоэлектрический преобразоваположения оси. тель имеет корпус 7, в котором помещен

Выполнение фотоприемника преобра- . излучатель 8, фотоприемник 9, световод 10. зователя в виде кольцевой чувствительной Световод 10 установлен в центральном OT площадки,.в плоскости которой размещена 10 верстии фотоприемника 9, перпендикулярвторая изолированная площадка, располо- но к плоскости фотоприемника. Для женная у внешнего края первой, позволяет обеспечения жесткости конструкция преобконструктивно объединить в одном преоб- разователя залита компаундом 11. Фоторазователе датчики опорного и сигнальногo приемник 9 имеет две чувствительные канала, При этом удаленная от внутренней 15 площадки 12 и 13, Площадка 12 имеет форму границы кольцевой зоны площадка служит кольцевой зоны (фиг. 2), центр которой совчувствительным элементом опорного кана- падаетс центром отверстия вфотоприемнила, а эона, образованная кольцевой и уда- ке 9. Вторая изолированная площадка 13 ленной площадкой, — чувствительным размещена у внешнего края кольцевой зоны элементом сигнального канала. Это позво- 20 12 так, что ее край совпадаетc краем, кольляет отказаться от необходимости размеще- цевой площадки. Площадки 12 и 13 подклюния в камере гироскопа второго чены к усилителям 3 и 4 соответственно. преобразователя, - . . Блок определения углового положения оси,"

Выполнение фотоприемника в виде вращения состоит из (фиг. 3) двух синхронкольцевой чувствительной площадки с от- 25 ныхдетекторов14, 15для определения расверстием,. центр которого совпадает с цент- согласования между осью преобразователя . ром кольцевой площадки, позволяет 2иосьювращенияротора1покоординатам вводить излучение первого через отверстие",: . x, у соответственно и фазосдвигающегo уст- чем обеспечить, во-первых, выполнение ус- . ройства 16. Сигнальный вход БАФО 6 подловия осесимметричности освещенНости в" 30. ключен к сигнальным входам синхронных плоскости анализа преобразователя, вО- детекторов 14 и 15. Опорный вход БОФО 6 вторых, использовать излучение от одного подключен к входу фазосдвигающего уст, излучателя для чувствительных элементов — ройства 16, которое имеет два выхода . Сиг-. сигнального и опорного каналов, что повы- нал на первом выходе устройства 16 шает стабильность устройства за счет иск; 35 совпадает по фазе с сигналом кольцевой лючения излучателя опорного канала, : площадки 12. Сигнал на втором выходе устСигнал, снимаемый с Удаленной опор- ройства f6 сдвинут относительно сигнала ной площадки фотоприемника, определяет- первого выхода на 90 . Первый вход устройся как сигнал кольцевой зоны ства 16 подключен к опорному входу синхфотоприемника, лучистым потоком одного 40 ронного детектора 14, второй выход излучателя. Амплитуда сигнала опорной устройства 16 подключен к опорному входу площадки, подаваемого на опорный вход синхронногодетектора15, блока определения углового положения оси Устройство работает следующим обравращения, не влияет на выходные характе- - зом. ристики устройства. Подключение же сигна- 45 При отсутствии рассогласования между ла с опорной площадки к усилителю осью преобразователя 2 и осью вращения кольцевой зоны позволяет реализовать ав- : ротора 1 центр поля зрения фотоприемника томатическую регулировку усиления, чем . 9, образованного площадками 12, 13, совпаобеспечить независимость напряжения, по- - дает с центром вращения растра ía роторе: даваемого на сигнальный вход блока опре- 50 1. При этом растр постоянно закрывает поделения углового положения оси вращения лавину поля зрения преобразователя. Моот питания излучателя, изменения лучисто- дуляция лучистого погока отсутствует и на го потока в преобразователе из-за действия сигнальный вход блока определения угловотепловых и вибрационных эксплуатацион- го положения оси с сумматора 5 будет постуных нагрузок, следовательно, повысить на- 55 пать нулевое напряжение. Выходные дежность работы устройства, воздействия устройства Ох, Uy будут равны

На фиг. 1 изображена схемаустройства; нулю. При смещении оси вращения ротора на фиг. 2 — схема фотоэлектрического пре- на оси х на величину Лх на выходе сумматообразователя; на фиг. 3 — схема блока опре-. ра 5 появится переменный, сигнал, амплитуделенияугловогоположенияоси вращения. да которого пропорциональна величине

1751644 чается в простоте исполнения за счет уменьшения количества преобразователей, более высокой точности, выражающейся в независимости выходн ых сигналов преобразователя от вибрационных, тепловых и др. динамических нагрузках, Ф02.2 .

U2HOJTЭ—, ныйИ д

Оацэ

ЮхОд иу

Составитель И. Зуевская

Техред M.Moðãåíòàë Корректор И. Муска

Редактор А. Долинич

Заказ 2687 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 смещения hx. Если Л х> О, то сигналы на . опорном и сигнальном входах блока on ределения углового положения оси вращения будут синфазны, что обеспечивает положительный знак выходного воздейст- 5 вия Ux. Если Лх < О, то сигналы на опорном и сигнальном входах будут в противофазе-и на выходе появится Ох, отрицательной полярности, Выходное воздействие Uy npu этом не изменится (Uy = О), так как разность 10 фаз (90 ) сигналов, подаваемых на детектор

15, не изменится, По второй координате устройство работает аналогичным образом.

Сигнал, снимаемый с площадки 13 фотоприемника 9, не зависит от положения 15 оси вращения ротора 1, а определяется только величиной лучистого потока, попавшего на нее от излучателя 8. Изменение величины сигнала. с площадки 13 говорит об изменении условий работы преобразовате- 20 ля за счет внешних воздействий и используется для регулировки коэффициента усиления усилителя кольцевой площадки, 12. При повышении напряжения питания излучателя, понижении температуры и т,д. 25 . сигнал с площадки 13 увеличивается, и цепь автоматической регулировки уменьшает ко- эффициент усиления усилителя 3, при уменьшении сигнала с площадки 13 козффйциент усиления усилителя 3 уаеличивается, 30

Преимущество предлагаемого устройства по отношению к прототипу заклю-.

Формула изобретения

Устройство для определения углового положения оси вращения ротора гироскопа; содержащее односекторный растр, нанесенный на поверхность сферического ротора на его полюсе, излучатель, два фотоприемника, оптически сопряженных с поверхностью ротора, два усилителя, вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего фотоприемника, и блок определения углового положения оси вращения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, первый фотоприемник выполнен с чувствительной плОщадкой в виде кольцевой эоны с отверстием в центре, ось которого совпадает с оптической, осью излучателя, второй фотоприемник расположен внутри кольцевой зоны у ее внешнего .края, выходы усилителей. через дополнительно введенный сумматор соединены с сигнальным входом блока Определения углового положения оси. вращения, опорный вход которого соединен с выходом второго усилителя, одновременно соединенного с первым усилителем,

Устройство для определения углового положения оси вращения ротора гироскопа Устройство для определения углового положения оси вращения ротора гироскопа Устройство для определения углового положения оси вращения ротора гироскопа Устройство для определения углового положения оси вращения ротора гироскопа 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электрических измерений неэлектрических величин и может быть использовано в гироскопических чувствительных элементах систем стабилизации, измерения и в других областях техники, где необходимо измерять угловые отклонения (вибрации, биения) вращающихся валов (роторов)

Изобретение относится к навигационной технике и к системам гиростабилизации

Изобретение относится к области преобразователей механических величин в электрические и может быть применено в тех областях, где необходимо осуществлять измерения углов поворота ротора в двух ортогональных плоскостях в пределах 180o и более, например, в гироскопии, в системах управления, в робототехнических устройствах и т.п

Изобретение относится к гироскопическому приборостроению и может найти применение в инерциальных системах управления подвижными объектами
Наверх