Цифровой акселерометр

 

ЦИФРОВОЙ АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий последовательно соединенные датчик момента, чувствительный элемент, датчик угла, усилитель и модулятор, а также мостовой переключатель , вход питания которого соединен с выходом стабилизатора тока. 1|Г1- ;С ЗН 1 . I 1 H«fKt. 55 r|,XHi1.M:)//;.:: . i«tJiW) о тлич ающийс я тем, что, с целью повьш1ения точности измерения, в него-введены последовательно соединенные схема ШШ, двухразрядный двоичный счетчик и дешифратор, а также второй мостовой переключатель , причем выходы модулятора соединены с входами схемы ИЛИ, первый и второй выходы дешифратора - с управляющими входами первой и второй пар противоположных ключей первого мостового переключателя соответственно , третий и четвертый выходы дешифратора - с управляющими входами первой и второй пар противоположных ключей второго мостового переключателя соответственно, вход (Л питания которого подключен к выходу н-агрузки первого мостового переключателя , а выход нагрузки второго мостового переключателя - к входу датчика момента.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) 3(51), С ()1 Р 15 13

1 (V

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3520484/18-10 (22) 13 ° 12. 82 (46) 23.03.84. Вюл. Ф 11 (72) В.С. Альтшулер, А.А. Васюхно, Л.Н. Волков, А.В. Орлов и .В.М. Филатов (53) 531.768 (088.8) (56) 1. Коновалов С.Ф. и др. Гироскопические системы. Ч. III. M., "Высшая школа", 1980, с. 31.

2. Коновалов С.Ф. и др. Гироскопические системы. Ч. III. M., "Высшая школа", 1980, с. 41 (прототип)..(54) (57) ЦИФРОВОЙ АКСЕЛЕРОИЕТР, содержащий последовательно соединенные датчик момента, чувствительный элемент, датчик угла, усилитель и модулятор, а также мостовой переключатель, вход питания которого соединен с выходом стабилизатора тока, о т л и ч а ю щ и й.с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены последовательно соединенные схема ИЛИ, двухразрядный двоичный счетчик и дешифратор, а также второй мостовой переключатель, причем выходы модулятора соединены с входами схемы ИЛИ, первый и второй выходы дешифратора — с управляющими входами первой и второй пар противоположных ключей первого мостового переключателя соответственно, третий и четвертый выходы дешифратора — с управляющими входами первой и второй пар противоположных ключей второго мостового переключателя соответственно, вход питания которого подключен к выходу нагрузки первого мостового переключателя, а выход нагрузки второго мостового переключателя — к входу датчика момента.

1081548

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения и индикации ускорений объектов в навигацион; ной технике, океанографии и других областях.

Известен цифровой акселерометр, содержащий последовательно соединенные датчик угла, усилитель и преобразователь напряжение-код, i0 причем выход усилителя через цепь обратной связи соединен с управляющим входом датчика момента )1j .

Недостатком этого устройства является низкая точность, обусловлен- 15 ная зависимостью температурного режима обмотки датчика момента, а следовательно, и .показаний акселеромет-, ра от выходного сигнала датчика угла вследствие отсутствия стабилиза- 20 ции мощности, выделяемой в цепи об" ратной связи и обмотке датчика момента.

Наиболее близким к изобретению по

25 технической сущности является цифровой акселерометр, содержащий последовательно соединенные датчик момента, чувствительный элемент, датчик угла, усилитель и модулятор, а также мостовой переключатель, вход пита30 ния которого соединен с выходом стабилизатора тока (2) .

В известном акселерометре благодаря введению импульсной обратной связи частично устраняется погрешность, связанная с колебаниями мощности, выделяемой в обмотке датчика момента, при изменении измеряемого ускорения. Однако при изменении на- 40 правления тока в управляющей обмотке датчика момента происходит изменение нагрузки стабилизатора тока вследствие разброса параметров электронных ключей в плечах мостового переключа- 45 теля, что наряду с различной длительностью положительного и отрицательного фронтов, которая также обусловлена разбросом параметров электронных ключей, приводит к тому,что О величина тока в обмотке датчика момента зависит от его направления, и, следовательно, мощность, выделяемая в этой обмотке, зависит от величины внешнего воздействия на чувствитель- 55 ный элемент. Эти обстоятельства приводят к снижению точности акселерометра.

Целью изобретения является повышение точности измерения ускорения;

Укаэанная цель достигается тем, что в цифровой акселерометр, содержащий последовательно соединенные датчик момента, чувствительный элемент, датчик угла, усилитель и модулятор, а также мостовой переключатель, вход питания которого соединен с выходом стабилизатора тока, введены последовательно соединенные схема ИЛИ, двухразрядный двоичный счетчик и дешифратор, а также второй мостовой переключатель, причем выходы модулятора соединены с входами схемы ИЛИ, первый и второй выходы дешифратора — с управляющими входами первой и второй пар противоположных ключей первого мостового переключателя соответственно, третий и четвертый выходы дешифратора — с управляющими входами первой и второй пар противоположных ключей второго мостового переключателя соответственно; вход питания которого подключен к в зходу нагрузки первого мостового переключателя, а выход нагрузки второго мостового переключателя — к входу датчика момента.

На фиг.1 приведена схема акселерометра, на фиг.2 — временная диаграмма, поясняющая путь протекания тока в цепи управляющей обмотки .датчика момента.

Цифровой акселерометр содержит последовательно соединенные датчик 1 момента чувствительный элемент 2, датчик 3 угла, усилитель 4 и модулятор 5, а также мостовой переключатель 6, вход питания которого соединен с выходом стабилизатора 7 тока.

Кроме того, в акселерометр введены последовательно соединенные схема ИЛИ 8, двухразрядный двоичный счетчик 9 и дешифратор 10, а также второй мостовой переключатель 11.

Выходы модулятора 5 соединены с входами схемы ИЛИ 8, первый и второй выходы дешифратора 10 — с управляющими входами первой 12 и второй 13 пар противоположных ключей первого мостового переключателя 6 соответственно, третий и четвертый выходы дешифратора 10 — с управляющими входами первой 14 и второй 15 пар противоположных ключей второго мостового переключателя 11 соответственно. Вход питания переключаз теля 11 подключен к выходу нагрузки переключателя 6, а выход нагрузки переключателя 11 — к входу датчика 1 момента.

Устройство работает следующим образом.

При воздействии ускорения на объект, на котором размещен чувствительный элемент 2, подвижная часть последнего перемещается, в результате чего на выходе датчика

3 угла появляется сигнал, поступающий через усилитель 4 на модулятор 5. Последний осуществляет выдачу цифрового кода в ЦВИ и формирование двух последовательностей импульсов на соответствующих выходах,причем интервал времени между импульсами (ШИИ) или .их частота (ЧИН) пропорциональны выходному сигналу датчика 3. Указанные импульсы складываются на схеме 8 и поступают на схеме Ь и поступают на счетный вход двоичного счетчика 9, на выходах которого формируется последовательI ность логических уровней: 00, 01, 10, 11, 00

Дешифратор 10 формирует из указанной последовательности на своих четырех выходах соответственно следующую последовательность управ.ляющих сигналов: 1010, 1001, 0101, 0110 и вновь 1010, и т.д. В результате ток стабилизатора 7 протекает

1081548 через обмотку датчика 1 момента то в одну, то в другую сторону (фиг. 2), обеспечивая управление положением подвижной части чувстви5 тельного элемента 2.

Путь прохождения тока через, обмотку датчика 1 момента в каждом направлении периодически меняется (фиг.2). Так, например, i-ый положи1О тельный импульс протекает через пары ключей 12 и 14, à (i+1)-ый положительный импульс через другие пары ключей 13 и 15. Поскольку через плечи мостового переключателя 11 ток

15 протекает в обе стороны, ключи 14 и 15 должны быть выполнены двунаправленными, т.е. таким образом, чтобы сопротивления каждого иэ них при протекании тока в обоих направлениях

20 были равны или отличались незначи-тельно.

Таким образом, в среднем сопротивление мостовых переключателей

6 и 11 току стабилизатора 7 остается постоянным и не зависит от сигнала на выходе модулятора 5, если учесть, что изменение последнего происходит достаточно медленно от периода к периоду. Это обстоятельство обеспечи30 вает исключение погрешности цифрового акселерометра, вызванной разбросом параметра ключевых элементов а следовательно, и повышение точности измерения.

1081548

Зст

ВНИИПИ Заказ 1542/40 Тираж 823 Подписное филиал ППП "Патент", г,ужгород,ул.Проектная,4