Датчик кутової швидкості

Датчик кутової швидкості, що містить провузол, датчики кута, моменту і підсилювач зворотного зв'язку, який відрізняється тим, що в нього додатково введені два підсилювачі, аналогоцифровий та цифро-аналоговий перетворювачі, пристрій вибору та збереження інформації, чотири ключі, реверсивний лічильник, блоки керування і синхронізації, і причому вихід датчика кута через перший підсилювач, аналого-цифровий перетворювач, пристрій вибору та збереження інформації, цифро-аналоговий перетворювач та другий підсилювач з'єднаний з входом датчика моменту, вихід пристрою вибору та збереження інформації додатково з'єднаний з входами першого, другого, третього та четвертого ключів, виходи перших ключів з'єднані з позитивним входом реверсивного лічильника, перший вхід якого з'єднаний з п'ятим виходом блока керування, а другий вхід з'єднаний з другим виходом блока синхронізації, перший вихід якого з'єднаний з шостим входом блока керування, перший, другий та третій виходи якого ВІДПОВІДНО з'єднані з другими входами третіх і четвертих ключів, пристроєм вибору та збереження інформації, а також з першими і другими ключами аналогоцифрового перетворювача, а знаковий вихід аналого-цифрового перетворювача одночасно з'єднаний з другим входом цифро-аналогового перетворювача, четвертим входом блока керування, інверсними входами других і четвертих ключів та входами перших і третіх ключів со Корисна модель відноситься до області приладобудування та може бути використана у авіаційній промисловості для вимірювання кутової швидкості ВІДОМІ пристрої вимірювання кутової швидкості рухомих об'єктів, які побудовані на базі двохступеневих гіроскопів з жорстким зворотнім зв'язком відносно кута повороту промотора, та які мають датчики кута аналогового типу і датчики моменту електромагнітного або магнітоелектричного типу [Б Ц Назаров, С А Черников, Г А Хлебников, Г В Верхов Командно-измерительные приборы М МО СССР, 1987, 638с стор 180 И А Горенштейн, И А Шульман Инерциальные навигационные системы М Машиностроение, 1970, 231с стор 139] До недоліків описаного датчика кутової швидкості відноситься наявність аналогового вихідного сигналу про кутову швидкість обертання об'єкта Відомий датчик кутової швидкості, який вибрано в якості прототипу [Датчик угловой скорости с дискретным выходом А с СССР №529420, М Кл 2 G01P9/02, опубл 25 09 76, БИ №35] Даний датчик кутової швидкості з дискретним виходом містить провузол, датчики кута і моменту, підсилювач зворотного зв'язку, мостовий комутатор, стабілізатор площі імпульсів струму, послідовно з'єднані датчик струму і фазочутливий підсилювач, трансформатор, вихідна обмотка якого включена між датчиком струму і комутатором, а первинна обмотка, через послідовно з'єднані транзистор і діод, підключена до джерела змінного струму При цьому керуючий вхід транзистора з'єднаний з виходом фазочутливого підсилювача, а у якості ключів комутатора використані кременеві керовані діоди До недоліків такого типу датчиків відноситься низька надійність і точність у зв'язку з побудовою системи виділення корисної інформації та забезпечення зворотного зв'язку на базі окремих аналогових елементів - ДІОДІВ, транзисторів, трансформаторів т і Задача корисної моделі - підвищення точності та надійності датчика кутової швидкості за рахунок вилучення аналогових елементів і побудови системи виділення і обробки інформації на базі інтег С\І 00 со 00 6Г 8382 ральних схем цифрової логіки, що забезпечують видачу інформації про кут повороту літального апарата та його кутову швидкість безпосередньо в цифровій формі. Поставлена задача вирішується завдяки тому, що в датчик кутової швидкості, що містить гіровузол, датчики кута, моменту і підсилювач зворотного зв'язку, що в нього згідно з корисною моделлю додатково введені два підсилювача, аналогоцифровий (АЦП) та цифро-аналоговий (ЦАП) перетворювачі, пристрій вибору та збереження інформації, чотири ключа, реверсивний лічильник, блоки керування і синхронізації, вихід датчика кута через перший підсилювач, АЦП, пристрій вибору та збереження інформації, ЦАП та другий підсилювач з'єднаний з входом датчика моменту, вихід пристрою вибору та збереження інформації додатково з'єднаний з входами першого, другого, третього та четвертого ключів, виходи перших ключів з'єднані з позитивним входом реверсивного лічильника, перший вхід якого з'єднаний з п'ятим виходом блока керування, а другий вхід з'єднаний з другим виходом блока синхронізації, перший вихід якого з'єднаний з шостим входом блока керування, перший, другий та третій виходи якого відповідно з'єднані з другими входами третіх і четвертих ключів, пристроєм вибору та збереження інформації, а також з першими і другими ключами, а знаковий вихід АЦП одночасно з'єднаний з другим входом ЦАП, четвертим входом блока керування, інверсними входами других і четвертих ключів та входами перших і третіх ключів. Запропоноване технічне рішення пояснюється кресленням на Фіг., де відображена загальна функціональна схема побудови датчика кутової швидкості. Датчик кутової швидкості вміщує: 1 - гіровузол, 2 - рама, що несе гіровузол, 3 - датчик кута, 4 перший підсилювач, 5 - аналого-цифровий перетворювач (АЦП), 6 - пристрій вибору та збереження інформації, 7 - цифро-аналоговий перетворювач (ЦАП), 8 - другий підсилювач, 9 - датчик моменту, 10, 11, 12, 1 3 - відповідно перші, другі, треті та четверті ключі, 14 - реверсивний лічильник, 15 - блок керування, 16 - блок синхронізації. Датчик кутової швидкості у якості чутливого елемента містить гіровузол 1, який розташовано у рамі 2. На осі підвісу рами розташований датчик кута 3, вихід якого з'єднаний з входом першого підсилювача 4. Вихід підсилювача 4 з'єднаний з входом аналого-цифрового перетворювача (АЦП) 5, який має інформаційний вихід І та вихід знакового розряду S. Інформаційний вихід І АЦП з'єднаний через пристрій вибору та збереження інформації 6 з входом цифро-аналогового перетворювача (ЦАП) 7, вихід якого через другий підсилювач 8 з'єднаний з входом датчика моменту 9. Додатково вихід пристрою 6 з'єднаний з першими 10, другими 11,з третіми 12 та четвертими 13 ключами. Виходи перших ключів 10 з'єднані з позитивним входом, а виходи других ключів 11 - відповідно з негативним входом лічильника 14. Знаковий вихід S АЦП відповідно з'єднаний з третіми входами перших 10 та третіх 12 ключів, з інверсними входами других 11 та четвертих ключів 13, а також з четвертим входом блока керування 15 і другим входом блока 7. Перший вихід блока керування 15 з'єднаний з другими входами ключів 12 і 13, другий вихід блока 15 з'єднаний з пристроєм вибору та збереження інформації 6, третій вихід блока 15 з'єднаний з другими входами ключів 10 і 11, а п'ятий вихід блока 15 з'єднаний з першим входом реверсивного лічильника 14, другий вхід якого з'єднаний з другим входом блока синхронізації 16, перший вихід якого з'єднаний з шостим входом блока 15. Датчик кутової швидкості працює наступним чином. При обертанні об'єкта навколо осі чутливості датчика з кутовою швидкістю а = d\j. / dt виникає гіроскопічний момент М г = Нсо, де Н - кінетичний момент гіроскопа 1. Завдяки гіроскопічному моменту рама 2 здійснює поворот на деякий кут, наприклад р. Пропорційно кутовому повороту р датчик кута 3 виробляє електричний сигнал, який підсилюється підсилювачем 4. Вихідний сигнал з виходу підсилювача 4 поступає на вхід аналогоцифрового перетворювача 5, на інформаційному виході І якого виробляється цифровий код, а на виході знакового розряду S - відповідний код знаку. Вихідний цифровий код поступає на входи пристрою вибору та збереження 6. З виходу пристрою 6 під керуванням сигналів з другого виходу блока керування 15 цифровий код надходить на входи цифро-аналогового перетворювача 7 і входи перших 10, других 11, третіх 12 та четвертих 13 ключів. Окрім цього код знакового сигналу з виходу S АЦП поступає на ключі 10, 11,12, 13, ЦАП і вхід блока керування 15. Згідно з кодом знаку і інформаційним цифровим кодом з виходу ЦАП формується електричний сигнал, який підсилюється підсилювачем 8 і поступає на вхід датчика моменту 9. Датчик моменту 9 виробляє момент, який зрівноважує гіроскопічний. При цьому з виходу ключів 12, або з виходу ключів 13 відповідно до коду знаку напряму кутової швидкості під керуванням сигналів з першого виходу блока 15 видається цифровий код величини кутової швидкості N (N = N(+G>) або N = N(-co)), а з виходів ключів 10 або 11 цей код під керуванням сигналів з третього виходу блока 15 поступає на позитивний, або негативний входи лічильника 14. Частота видачі кодів (N = N(+co) або N = N(-co)) задається сигналами з першого виходу блока керування 15, робота якого, згідно з часовою діаграмою, задається сигналами синхронізації блока синхронізації 16, що поступають з його першого виходу на шостий вхід блока 15. Процеси роботи лічильника 14 при виконанні режимів додавання або віднімання синхронізуються сигналами блока керування 15, які поступають з його п'ятого виходу на перший вхід лічильника 14. Час накопичення інформації, або виконання операції інтегрування лічильником 14 визначається сигналами, що поступають з другого виходу блока синхронізації 16 на відповідні другі входи лічильника 14: t \у = Jtodt, о або в цифровій формі 8382 ментів і побудови системи виділення і обробки інформації на базі інтегральних схем цифрової логіки, що забезпечують видачу інформації про кут повороту літального апарата та його кутову швидкість безпосередньо в цифровій формі. N(\|/)= XN(oo)At = N(co) n At = N((o) t . 1=1 Таким чином, була вирішена задача підвищення точності та надійності датчика кутової швидкості за рахунок вилучення аналогових еле 10 12 11