Гиротахометр

 

Изобретение относится к приборостроению , может быть использовано в качестве элемента гиростабилизатора и позволяет повысить точность измерения и расширить область применения измерителей угловой скорости движущихся объектов. Повышение точности достигается за счет использования в цепи обратной связи усилителя 4, дифференцирующего фильтра 6, интегратора 5 и преобразователя 7 напряжения в ток, которые повышают устойчивость в системе, приводят к нулю статистическую ошибку измерения и снижают погрешность от температурного дрейфа. Расширение области применения осуществляется за счет наличия в гиротахометре трех выходов: аналогового , цифрового и с широтно-импульсной модуляцией, для реализации которых служат компаратор 9, синхронный генератор 10 одиночных импульсов, триггер 11, формирователь 12 треугольного сигнала, схема 13 совпадения, реверсивный счетчик 14, итоговый регистр 15 и схема 16 синхронизации. Зил. л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s G 01 P 9/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4673724/10 (22) 04.04.89 (46) 15,09.91. Бюл. l4 34 (71) Тульский политехнический институт (72) А.Н.Кутуров и А.Э.Кирмель (53) 531 71(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1230407, кл. G 01 Р 9/02, 1986. (54) ГИРОТАХОМЕТР (57) Изобретение относится к приборостроению, может быть использовано в качестве элемента гиростабилизатора и позволяет повысить точность измерения и расширить область применения измерителей угловой скорости движущихся объектов. Повышение точности достигается за счет использования,, Ж,, 1677642 А1 в цепи обратной связи усилителя 4, дифференцирующего фильтра 6, интегратора 5 и преобразователя 7 напряжения в ток, которые повышают устойчивость в системе, приводят к нулю статистическую ошибку измерения и снижают погрешность от температурного дрейфа. Расширение области применения осуществляется за счет наличия в гиротахометре трех выходов: аналогового, цифрового и с широтно-импульсной модуляцией, для реализации которых служат компаратор 9, синхронный генератор 10 одиночных импульсов, триггер 11, формирователь 12 треугольного сигнала, схема 13 совпадения, реверсивный счетчик 14, итоговый регистр 15 и схема 16 синхронизации. 3 ил.

1677642

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в качестве элемента гиростабилизатора.

Цель изобретения — повышение точности и расширение области применения.

На фиг. 1 представлена блок-схема гиротахометра; на фиг. 2 — диаграммы, поясняющие принцип работы гиротахометра; на фиг. 3 — выходные сигналы схемы синхронизации.

Гиротахометр содержит гироскоп 1 в рамке 2, датчик 3 угла, усилитель 4, интегратор 5, дифференцирующий фильтр 6, преобразователь 7 напряжения в ток и датчик 8 момента. Кроме того, устройство содержит компаратор 9, синхронный генератор 10 одиночных импульсов, триггер 11, формирователь 12 треугольного сигнала, схему 13 совпадения, реверсивный счетчик 14, итоговый регистр 15 и схему 16 синхронизации, причем датчик 3 угла, усилитель 4, интегратор 5, дифференцирующий фильтр 6, преобразователь 7 напряжения в ток и датчик 8 момента соединены последовательно, входы компаратора 9 подключены к интегратору 5 и формирователю 12 треугольного сигнала 12, а выход через синхронный генератор 10 одиночных импульсов, триггер 11, схему 13 совпадения и реверсивный счетчик

14 к итоговому регистру 15, выходы схемы

16 синхронизации соединены с формирователем 12 треугольного сигнала, синхронным генератором 10 одиночных импульсов, схемой 13 совпадения, реверсивным счетчиком

14, итоговым регистром 15, а вход с синхронным генератором 10 одиночных импульсов, выходы интегратора 5, триггера 11 и итогового регистра 15 являются выходами устройства.

Гиротахометр работает следующим образом.

При вращении основания вокруг оси У с угловой скоростью Wy возникает гироскопический момент М, под действием которого рамка 2 гироскопа 1 поворачивается так, что стремится совместить кратчайшим путем вектор кинетического момента Н гироскопа 1 с вектором угловой скорости W>.

При повороте рамки 2 на выходе датчика угла 3 появляется электрический сигнал, который после усиления и интегрирования в блоках 4 и 5 (напряжение U5 фиг. 2а) поступает на дифференцирующий фильтр 6, Сигнал с выхода фильтра 6(напряжение 06фиг, 2а) подается на преобразователь 7 напряжения в ток. На оси рамки 2 вследствие действия тока преобразователя 7 на датчик момента 8 появляется момент М, противодействующий дальнейшему повороту рамки

2. Выход интегратора 5 является аналоговым выходом устройства. Для преобразования аналогового сигнала в широтно-импульсный служит компаратор 9, синхронный генератор 10 одиночных импульсов, триггер

11, формирователь 12 треугольного сигнала и схема 16 синхронизации. Собственно преобразование осуществляется в компараторе 9, который производит сравнение аналогового сигнала (напряжение U5 фиг. 2а) с треугольным напряжением (U12 фиг. 2а) выделенным иэ стабильного по частоте и амплитуде прямоугольного сигнала с выхода схемы синхронизации — U16 фиг, 2а (частота

100 Гц, амплитуда 6,2 В). Если аналоговый сигнал с интегратора 5 меньше треугольного напряжения, то на выходе компаратора 9 высокий логический уровень, если больше, то низкий (напряжение U9 фиг. 2б). Для синхронизации выходной импульсный последовательности компаратора 9 служат блоки 10 и 11, работающие под управлением схемы

16, которая вырабатывает четыре импульса, распределенные последовательно во времени (U16,1, U16.2, U16.3, U16.4 фиг, 3) с частотой следования 250 кГц и задержкой относительно друг друга 1 мкс, При смене знака напряжения на выходе компаратора 9 (например, с низкого логического уровня на высокий) генератор 10 по первому пришедшему эа этим событием импульсу U16.1 вырабатывает одиночный импульс U10.1 (фиг.

2в) установки RS-триггера 11 в состояние

"1" (по S входу). Если на выходе блока 9 происходит изменение сигнала с высокого уровня на низкий, то генератор 10 вырабатывает одиночный импульс U10,2 (фиг. 2в) по первому поступившему импульсу U16.1 и устанавливает триггер 11 по R-входу в состояние "0". Таким образом, на выходе триггера 11 {напряжение U11 фиг. 2г) формируется сигнал угловой скорости с широтно-импульсной модуляцией, синхронизированный импульсами U16.1 (фиг. 3a), Преобразование широтно-импульсного сигнала угловой скорости в цифровой код производится в блоках 13-15. Выходное напряжение триггера 11 вместе с импульсами U 16,2 (фиг. Зб) с блока 16 поступает на вход схемы 13. При высоком уровне догического сигнала на выходе триггера 11 импульсы U 16.1 поступают на суммирующий вход счетчика 14, при низком на вычитающий.

Цикл измерения, суммирование-вычитание определяется моментами перехода триггера 11 из "0" в "1", Синхроимпульсы с выхода блока 10, осуществляющие этот переход, подаются на вход схемы 16 и инициализируют выдачу одиночных импульсов U16.3, U16.4 (фиг;Зв, r) на блоки 14 и 15. По импульсу U16,3 (фиг. Зв), следующему эа моментом

1677642 перехода триггера из "0" в "1" (импульс 10,1 фиг. 2в) производится запись в регистр 15 результата счета с выхода блока 14, а по импульсу 016.4 (фиг. 3.2), следующему за этим же переходом импульсом 010.1 (фиг.

2в), осуществляется сброс счетчика 14 и начало нового счета. Выход блока 15 является выходом цифрового кода устройства.

Формула изобретения

Гиротахометр, содержащий двухстепенной гироскоп, датчик угла, усилитель, интегратор, датчик момента, причем выход усилителя подключен к входу интегратора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения, в него введены дифференцирующий фильтр, преобразователь напряжения в ток, компаратор, синхронный генератор одиночных импульсов, триггер, формирователь треугольного сигнала, схема совпадения, реверсивный счетчик, итоговый регистр и схема синхронизации, причем выход датчика угла соединен с входом усилителя, выход интегратора соединен с входом дифференциального фильтра и с первым входом компаратора и является аналоговым выходом гиротахометра, выход дифференцирующего фильтра соединен с входом преобразователя напряжения в ток, выход которого соединен с датчиком момен5 та, второй вход компаратора соединен с выходом формирователя треугольного сигнала, выход компаратора соединен с первым входом синхронного генератора одиночных импульсов, выход которого сое10 динен с входом триггера и входом схемы синхронизации, выход триггера соединен с первым входом схемы совпадения и является импульсным выходом широтно-импульсной модуляции гиротахометра, первый

15 выход схемы синхронизации соединен с входом формирователя треугольного сигнала, второй выход соединен с входом синхронного генератора одиночных импульсов, третий выход с вторым входом схемы совпа20 дения, четвертый выход — с вторым входом реверсивного счетчика, пятый выход — с вторым входом итогового регистра, выход которого является выходом цифрового кода устройства, а первый вход итогового регист25 ра подключен к выходу реверсивного счетчика, первый вход которогоо подключен к выходу схемы совпадения.

1677642 б ц

Составитель А. Детков

Редактор G. Спесивых Техред М.Моргентал Корректор M. Кучерявая

Заказ 3112 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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