Фотоэлектрический преобразователь угла крена объекта

 

Изобретение относится к измерению геоиетрических величин и может найти применение в системах автоматики и контроля для определения положения объекта в пространстве. Пель изобретения - повышение точности измерений . Устройство содержит светоизлучатели 1 и 2, фотоприемники 4 и 5, емкости 6 с полупрозрачной жидкостью 7, усилитель постоянного тока 8. Устройство содержит также перекидной ключ 9, ключи 10, 12, 15, 18, 19 и 20, запоминающие устройства 13 и 17, конденсатор 11, инвертирующий 14 к неинвертируюм ший 16 интеграторы, дешифратор 21, мультивибратор 22, счетный триггер 23 и компаратор 24. Введение новых элементов и образование новых связей между злементами устройства позволяет вырабатывать сигнал, пропорщ{онапьный углу крена объекта и не содержащий составляющую, обусловленную наличием и дрейфом темновых составляющих фотоприемников . 3 ил. (Л / Линия горизонта -- Фиг1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) 01) (51) 4 6 01 С 9/06

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3812047/24-10 (22) 02.11.84 (46) 15.04.86. Бюл. No 14 (71) Смоленский филиал Московского ордена

Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетического института (72) А. М. Ковалев, В. В. Крутлов и Г. Д. Панин (53) 528.541 (088.8) (56) Иваненко А. П. и др. Автоматическое приборное и высотное оборудование летательных аппаратов. М.: Воениздат, 1971, с. 135.

Заявка Великобритании N 2113383, кл, G01 С 9/20,,03.08.83. (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВА—

ТЕЛЬ УГЛА КРЕНА ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к измерению геометрических величин и может найти применение в системах автоматики и контроля для определения положения объекта в пространстве.

Цель изобретения — повышение точности измерений. Устройство содержит светоизлучатели 1 и 2, фотоприемники 4 и 5, емкости 6 с полупрозрачной жидкостью 7, усилитель постоянного тока 8. Устройство содержит также перекидной ключ 9, ключи 10, 12, 15, 18, 19 и

20, запоминающие устройства 13 и 17, конденсатор 11, инвертирующий 14 и неинвертируюс ший 16 интеграторы, дешифратор 21, мультивибратор 22, счетный триггер 23 и компаратор 24. Введение новых элементов и образо. ванне новых связей между элементами устройства позволяет вырабатывать сигнал, пропорциональный утлу крена объекта и не содержащий составляющую, обусловленную наличием и дрейфом темновых составляющих фотоприемников. 3 ил.

1224581 l шее устройство 17 — " вторым неподвижныь. контактами четвертого ключа 18, подвижный контакт которого подключен к дополнительному суммирующему входу инвертирующего интегратора 14, а через пятый ключ 19— к вычитающему входу неинвертирующего интегратора 16, суммирующий вход которого через шестой ключ 20 объединен с общей шиной схемы, управляющие входы первого 10, второго 12, третьего 15, четвертого 18, пято.

ro 19 и шестого 20 ключей, а также первого

13 и второго 17 запоминающих устройств через .дешифратор 21 подключен к парафазным выходам мультивибратора 22, соединенного с ним счетного триггера 23 и компаратора, 24, один иэ входов которого соединен с общей шиной схемы, а второй — с выходом неинвертирующего интегратора 16.

Преобразователь работает циклически, причем длительность цикла равна двум периодам выходного напряжения мультивибратора или четырем его полупериодам, из которых два полупериода используются на получение инфор.мации с фотоприемников, третий полупериод отводится на установку начальных условий интеграторов, а в четвертом производится вычисление угла наклона.

Пусть в первом полупериоде ключ 9 находится в левом по фиг. 1 положении, при этом освещается левый фотонриемник 4. Ключ

ЗО

10 в течение двух первых полупериодов находится в верхнем положении. Для напряжения на выходе усилителя 8 при этом справедливо соотношение

3S (2) Ф

Изобретение относится к устройствам для измерения геометрических величин и может быть использовано в системах автоматики и контроля для определения положения объекта в пространстве, Цель изобретения — повышение точности измерений путем исключения погрешности, обусловленной наличием и дрейфом темновых составляющих сигналов фотоприемников, а так же путем получения сигнала, пропорционального утлу наклона объекта.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг 2 и 3 временные диаграммы, поясняющие его работу.

Фотоэлектрический преобразователь утла крена объекта состоит из светоизлучателей 1 и 2, клеммы источника постоянного напряжения 3, первого и второго фотоприемников

4 и 5, емкости 6 с полупрозрачной жидкостью 7, усилителя постоянного тока 8, перекидного ключа 9, первого ключа 10, конденсатора 11, второго ключа 12, первого запоми. нающего устройства 13, инвертируюшего интегратора 14, третьего ключа 15, неинвертируюшего интегратора 16, второго запоминающего устройства 17, четвертого ключа 18, пятого ключа 19, шестого ключа 20, дешифратора 21, мультивибратора 22, счетного триггера 23 и компаратора 24. Первые выводы светоизлучателей 1 и 2 подключены к клемме источника постоянного напряжения 3, вторые их выводы через перекидной ключ 9 соединены с общей шиной схемы, фотоприемники 4 и 5 соединены последовательно и через подвижный и первый неподвижный контакты, первого ключа 10 включены в цепь параллельной обратной связи усилителя постоянного тока 8, вход которого соединен с клеммой источника постоянного напряжения 3, параллельно фотоприемникам через второй неподвижный контакт первого ключа 10 присоединен конденсатор 11, третий неподвижный контакт первого ключа 10 объединен с точкой суммирования входного сигнала и сигнала обратной связи усилителя 8, подвижный контакт первого ключа 10 соединен также с первым неподвижным контактом второго ключа 12 и входом первого запоминающего устройства

13, выход которого является выходом всего преобразователя, второй неподвижный контакт второго ключа 12 объединен с клеммой источника постоянного напряжения 3, а через свой подвижный контакт, инвертирующий интегратор 14, третий ключ 15 и неинвертирующий интегратор 16 — с третьим неподвижным контактом второго ключа 12, выход инвертирующего интегратора 14 объединен также с первым неподвижным, я через второе запоминаюгде 08 — напряжение на выходе 8 в первом полупериоде;

U z< — полезная (зависящая от светового потока) составляющая напряжения фотоприемника 4;

1)т„,0 — темновые (в отсутствие светового потока) составляющие напряжений фотоприемников 4 и 5.

Во втором полупериоде световой поток создается лишь излучателем 2 и на выходе усилителя 8 напряжение имеет величину

В течение этих полупериодов ключи 10 и 12 находятся в верхнем положении, ключ 19— в нижнем, ключи 15 и 20 замкнуты, ключ 18

И в первом полупериоде находится в верхнем, а во втором полупериоде — в нижнем положении, запоминающее устройство 17 запоминает напряжение

1224581

08,= "в, 10

20 и= 7Я,Т; (4) 55 где K — коэффициент передачи усилителя постоянного тока (на основе интегратора 14) с параллельной обратной связью

Во втором полупериоде на выходе этого же усилителя действует напряжение

ki USE) а на выходе усилителя интегратора 16 — разностное напряжение

U e k (Ue,-UВ ), где kz — коэффициент усиления усилителя на основе интегратора 14.

С учетом выражений (1) и .(2) напряжение

U ® имеет. величину и, =к, (u -u»), т.е. оказывается пропорциональным разности световых потоков, определенной разностью слоев жидкости для пар 1,4 и 2,5, и не содержит темповых составляющих (1т 0 т

1 т

В третьем полупериоде ключи 15 и 20 раз- 25 мыкаются, ключ 19 переводится в верхнее положение, поэтому интегратор 16 переходит в режим памяти. Одновременно ключ 10 переводится в нижнее положение, конденсатор.ll разряжается (на нем существует напряжение 30 предыдущего такта, как это видно из временных диаграмм на фиг. 2). Ключ 12 переводится в среднее положение, ключ 18 — в верхнее, и в интегратор 14 записывается напряжение (1е где 0 — напряжение источника постоянного напряжения 3

В четвертом (вычислительном) полупериоде 40 ключ 12 переходит в нижнее положение, ключ 18 размыкается, ключ 15 замыкается, ключи 19 и 20 сохраняют свое состояние.

Интеграторы 14 и 16 с введенными начальны-. ми условиями U, и U«при этом образуют замкнутый контур. Выходное напряжение интегратора 16 меняется по закону ьф -u, сов ы + u„ ï t, (3)

50 где 63 — частота, определяемая постоянными

0, и U интеграторов 14 и 16.

Преобразуя выражение (3), получаем

Момент Ф, соответствующий 11 «q jt ) = О, определяется из соотношения

0,а

Ы =агс1

Отсюда, используя выражение (4), получаем

О,а = < ь агct)

С началом четвертого такта ключ 10 переводится в среднее положение, и на выходе усилителя 8 имеет место линейно нарастающее напряжение

О,ф-k t, где х — коэффициент передачи интегратора, образованного на основе усилителя

8 и конденсатора ll, I

В момент оно оказывается пропорциональным величине 1 Я агс1, LI»

Момент т, фиксируется компаратором, 24.

В момент перехода сигнала U<ü(т.) через ноль напряжение UB (t ) запоминается запоминающим устрсйством 13.

Это напряжение, будет пропорционально углу крена объекта.

На. фиг. 2 приведены временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя при разных углах наклона объекта.

Временные диаграммы на фиг, 3 поясняют работу устройства в вычислительном такте (см. выделенные участки диаграмм) при введении начальных условий U, разных знаков.

Таким образом, предлагаемое устройство вырабатывает сигнал, пропорциональный углу крена объекта и не содержащий составляющей, обусловленной наличием и дрейфом темновых составляющих фотоприемников.

Формула изобретения

Фотоэлектрический преобразователь угла крена объекта, содержащий два светоизлучателя, первые выводы которых обьединены с клеммой источника постоянного напряжения, два фотоприемника, емкость, частично заполненную полупрозрачной жидкостью, усилитель постоянного тока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений путем исключения погрешности, обусловленной наличием и дрейфом темновых составляющих сигналов фотоприемников, а также путем получения сигнала, пропорционального углу наклона объекта, он снабжен перекидным ключом, конденсатором, шестью ключами, двумя запоминающими устройствами, дешифратором, инвертирующим и неинвертирующим интеграторами, мультивибратором, 1224581

0gee я

u«() о@И) Составитель М. Васильев

Техред И.Понович Корректор А. Обручар

Редактор А. Огар

Заказ 1938/37 Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 триггером и компаратором, причем вторые выводы светоизлучателей через перекидной ключ соединены с общей шиной схемы, фотоприемники соединены последовательно и через подвижный и первый неподвижный контакты первого ключа включены в цепь параллельной обратной связи усилителя постоянного тока, вход которого соединен с клеммой источника постоянного напряжения, параллельно фотоприемникам через второй неподвижный контакт первого ключа присоединен конденсатор, третий неподвижный контакт первого ключа объединен с точкой суммирования входного сигнала и сигнала обратной связи усилителя постоянного тока, подвижный контакт первого ключа соединен также с первым неподвижным контактом второго ключа и входом первого запоминающего устройства, второй неподвижный контакт второго ключа объединен с клеммой источника постоянного напряжения, а через свой подвижный контакт, инвертирующий интегратор, третий ключ и неинвертирую. щий интегратор — с третьим неподвижным контактом второго ключа, выход инвертирующего интегратора объединен также с первым неподвижным, а через второе запоминающее устройство — с вторым неподвижным контактами четвертого ключа, подвижный контакт которого подключен к дополнительному

1(} суммирующему входу инвертирующего интегратора, а через пятый ключ — к вычитающему входу неинвертирующего интегратора, суммирующий вход которого через шестой ключ объединен с общей шиной схемы, управляющие входы первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого ключей, первого и второго запоминающих устройств через дешифратор подключены к парафазным выходам мультивибратора, соединенного с ним счетного триггера и компаратора, один из входов кото рого соединен с общей. шиной схемы, а второй — с выходом неинвертирующего интегратора