Цифровой акселерометр

(57) ЦИФ жащий по атчик мо нт, датч ятор, а ь, вход выходом РОВОЙ АКСЕЛЕРОМЕТР, следовательно соединен- мента, чувствительный ик угла, усилитель и также мостовой переклюпитания которого соедистабилизатора тока,ные эл одуател н с ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ"Высшая школа", 198тип). о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерени 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 пе" реключателя соответственно, входпитания которого подключен к выходу нагрузки первого мостового переключателя, а выход нагрузки второго мостового переключателя - к входу датчика момента.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения и индикации ускорений объектов в навигацион;ной технике, океанографии и другихобластях.Известен цифровой акселерометр,содержащий последовательно соединенные датчик угла, усилитель ипреобразователь напряжение-код,причем выход усилителя через цепьобратной связи соединен с управляющим входом датчика момента 1,Недостатком этого устройства является низкая точность, обусловлен-15ная зависимостью температурного режима обмотки датчика момента, а следовательно, и показаний акселеромет-,ра от выходного сигнала датчикаугла вследствие отсутствия стабилизации мощности, выделяемой в цепи об"ратной связи и обмотке датчика момента.Наиболее близким к изобретению по25 технической сущности является цифровой акселерометр, содержащий последовательно соединенные датчик момента, чувствительный элемент, датчик угла, усилитель и модулятор, а также мостовой переключатель, вход питаЗО ния которого соединен с выходом стабилизатора токаВ известном акселерометре благодаря введению импульсной обратной З 5 связи частично устраняется погрешность, связанная с колебаниями мощности, выделяемой в обмотке датчика момента, при изменении измеряемого ускорения. Однако при изменении на О правления тока в управляющей обмотке датчика момента происходит изменение нагрузки стабилизатора тока вследствие разброса параметров электронных ключей в плечах мостового переключа 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 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 переключа-. теля соответственно, третий и четвер" тый выходы дешифратора - с управляющими входами первой и второй пар противоположных ключей второго мостового переключателя соответственно; вход питания которого подключен к в дходу 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. Цифровон 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 управ. ляющими 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 переключа3теля 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 ЦВМ и формирование двух последовательностей импульсов на соответствующих выходах,причем интервал времени между импульсами (ШИМ) или .их частота (ЧИМ) 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 последовательность логических уровней: 00, 01, 10, 11, ООДешифратор 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 1081548через обмотку датчика 1 моментато в одну, то в другую сторону(фиг.2), обеспечивая управление положением подвижной части чувстви тельного элемента 2.Путь прохождения тока через, обмотку датчика 1 момента в каждомнаправлении периодически меняется(фиг.2). Так, например, 1-ый положи тельный импульс протекает через парыключей 12 и 14, а (1+1)-ый положительный импульсчерез другие парыключей 13 и 15. Поскольку черезплечи мостового переключателя 11 ток 15 протекает в обе стороны, ключи 14и 15 должны быть выполнены двунаправленными, т,е. таким образом, чтобысопротивления каждого иэ них при протекании тока в обоих направлениях 20 были равны или отличались незначительно.Таким образом, в среднем сопротивление мостовых переключателей6 и 11 току стабилизатора 7 остается 25 постоянным и не зависит от сигналана выходе модулятора 5, если учесть,что изменение последнего происходитдостаточно медленно от периода к периоду. Это обстоятельство обеспечи вает исключение погрешности цифрового акселерометра, вызванной разбросом параметра ключевых элементов аФследовательно, и повышение точностиизмерения.1081548 НИИПИ Заказ 1542/ натент , г,Ужгород,ул.Проектная,илиал ПП гЛ раж 823 Подписно