Устройство для определения углового положения оси вращения ротора гироскопа

- "1 ЖМЕМ2 ТОРС ИДЕТЕЛ ЬСТВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗ(71) Киевский политехнический институт им,. 50-лотйя Великой Октябрьской социалистической революции(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ ОСИ ВРАЩЕНИЯРОТОРА ГИРОСКОПА57) Изобретение относится к навигационному оборудованию, предназначенному для. определения пространственных координат йодвижнйх объектов, Цель йзобретения - повышение точности определения углового положения оси вращения ротора; Поставленная цель достигается тем, что в известной системе,содержащей два фотоприемника 12 и 13, излучатель 8, усилители 3 и 4 и блок 6 определения углового положения оси, чувствительная площадка первого фотоприемника 12 выполнена в виде кольцевой зоны, через отверстие в цент-ре которой излучатель. 8 оптически сопряжен с поверхностыб ротора, а второй фотоприемник 13 расположен внутри кольцевой зоны у ее высшего края, причем усилители 3 и 4 соединены через введенный сумматор с блоком определения угловога положения оси, а усилитель 3 соединен с выходом усилителя,4. 3 ил.Изобретение относится к навигацион- устройство имеет два выхода, Напряжениеному оборудованию, предназначенному на первом выходе логического устройствадля определения пространственных коор- совпадает по фазе с напряжением, вырабадинат подвижныхобъектов и является час- тываемым опорным преобразователем, Натью гироскопа со свободным сферическим 5 . пряжение на втором выходе сдвинуто на 90ротором.относительно напряжения опорного преобИзвестно оптическое устройство для разователя, Первый выходлогического уст-.получения сигналов, показывающих рассог- . ройства подсоединен к опорному входуласование полюса ротора и оси его враще- . синхронного детектора, определяющегония. Устройство позволяет осуществить 10 рассогласование по координате второй - кбесконтактный съем информации об угла- опорномувходу синхронного детектора повом положении оси вращения ротора. Уст- координате,ройствовключает сферический ротор, Недостатками устройства являютсяопорный и сигнальный фотоэлектрические сложная конструкция, большие габаритыпреобразователи, блок амплитудно-фазо преобразователей, что сужает диапазонвой обработки сигналов (БАФО).: йримененйя устройства, приводит к усложНедостатками устройства являвтся: нению всей навигационйой системы, в котосложная конструкция, большие габариты. рой используется устройство, Величинапреобразователей, что затрудйяет исполь- углового рассогласования оси вращения розование устройства в системах.с небольшим 20 тора определяется по амплитуде напряжедиаметром ротора, снижаетнадежность ра-ния; вырабатываемого сигнальнымботы устройства, Необходимость изготовле- преобразователем. Амплитуда выходногония плоского наклонного зеркала на напряжения сигнального преобразователяповерхностй ротора умудшает условия под- прямо пропорциональна величине лучистовеса ротора и, следовательно, динамиче го потока, попавшего от излучателя на фото" скйе характеристики системы.: .приемник преобразователя после.Наиболее близким к йредлагэемому яв-" отражения от поверхности ротора, Величиляется фоточувствительное устройство дляна лучистого потока излучателя, в свою очеопределенйя относительного вращения, Ус- . редь, прямо пропорциональна напряжениютройство содержит сферический ротор, на 30 (току) питания излучателя. Т,еизменениеполюсе которого нанесен односекторный;напряжения (тока) питания приводит к нерастр", а йа экваторе- опорная меткасиг- . стабильностирезультатовизмерения,Пере-.нального фотоэлектрического преобразова-мещения деталей преобразователя,.теля, опорного фотоэлектрического.излучателя, линз, диафрагмы, полупрозрачпреобразователя, двух усилителей, блок оп ной пластины - под действием эксплуатациреДеления углового положения оси враще-.: онных тепловых, вибрационных и другихния. Сигйальный и:реобразователь нагрузок, процессы старения материала из-располагается в районе полюса, опорный лучателя и фотоприемника также вызываютпреобразователь - в районе экватора. Оба: - изменение лучистого потока, чем снижаетсяпреобразователя выполнены. в виде авто точность устройства.рефлекторов, каждый из которых состоит изЦель изобретения - повышение точнокорпуса, в котором помещены фотоприем- . сти устройства.ник, конденсатор, полевая диафрагма фото- Поставленная цель достигается тем, что"приемника, полупрозрачная "плаСтина, в устройстве для определения углового пообъектив, полевая диафрагма осветителя, 45 ложения оси вращения ротора гироскопа,койденсор, излучатель; .: . содержащем односекторйый. растр, нанеБлок определения углового положения. сенный на поверхности сферического ротооси вращенйя состоит из двух Синхронных ра йа полюсе, блок определения угловогодетекторов и логйческого устройства положения в оси .вращения, два усилителя,К сигнальному входу блока определе фотоэлектрический преобразователь, вклюния углового положения оси вращения под- чающий корпус, в котором расположены изключен через усилитель фотоприемник, лучатель и два фотоприемника, первыйсигнального преобразователя, к опорному фотоприемник фотоэлектрического преобвходу подключен через усилитель фотопри- разователя выполнен с чувствительной плоемник опорного преобразователя, Сигналь щадкой в виде кольцевой зоны с отверстиемный вход блока определения углового в центре, ось которого совпадает с оптичеположения оси вращения подсоединен к ской осью излучателя, а второй фотоприемсигнальным входам сйнхронйых детекто- ник расположен внутри кольцевой эоны уров, Опорный вход подсоединен квходу ло- внешнего края, причем первый фотоприемгического устройства, Логическое ник через последовательно соединенныеусилитель и сумматор подключен к сигналь- Устройство содержит сферический роному входу блока определения углового по- тор 1 (фиг. 1), на полюсе которого нанесенложения оси, а вторая площадка односекторный растр, фотоэлектрический .подключена через усилитель к входу сумма- преобразователь 2, усилители 3 и 4, сумматора, усилителю первой площадки и к опор тор 5, блок 6 амплитуднофазовой обработкиному входу блока определения углового сигнала, Фотоэлектрический преобразоваположения оси, тель имеет корпус 7, в котором помещенВыполнение фотоприемника преобра- . излучатель 8, фотоприемник 9, световод 10,зователя в виде кольцевой чувствительнойСветовод 10 установлен в центральном отплощадки,.в плоскости которой размещена 10 верстии фотоприемника 9, перпендикулярвторая изолированная площадка, располо- но к плоскости фотоприемника, Длмженная у внешнего края первой, позволяет обеспечения жесткости конструкция преобконструктивно объединить в одном преоб- разовэтеля залита компаундом 11. Фоторазователе датчики опорного и сигнального приемник 9 имеет две чувствительныеканала, При этом удаленная от внутренней 15 площадки 12 и 13, Площадка 12 имеет формуграницы кольцевой зоны площадка служит кольцевой зоны (фиг. 2), центр которой совчувствительным элементом опорного кана- падаетс центром отверстия вфотоприемнила, а эона, образованная кольцевой и уда- ке 9. Вторая изолированная площадка 13ленной площадкой, - чувствительным размещенау внешнего края кольцевой зоныэлементом сигнального канала. Это позво 12 так, что ее край совпадает с краем, кольляет отказаться от необходимости размеще- цевой площадки. Площадки 12 и 13 подклюния в камере гироскопа второго чены к усилителям 3 и 4 соответственно.преобразователя, . - . Блок определения углового положения оси,"Выполнение фотоприемника в виде вращения состоитиз (фиг. 3) двух синхронкольцевой чувствительной площадки с от ных детекторов 14, 15 для определения расверстием,. центр которого совпадает с цент- согласования междуосью преобразователя. ром кольцевой площадки, позволяет 2 иосьювращенияроторэ 1 покоординатэмвводить излучение первого через отверстие;:х, у соответственной фазосдвигающего уст-чем обеспечить, во-первых, выполнение ус- . ройства 16. Сигнальный вход БАФО б подловия осесимметричности освещенности в"30. ключен к сигнальным входам синхронныхплоскости анализа преобразователя, ВО-детекторов 14 и 15. Опорный вход БОФО бвторых, использовать излучениеотодного подключенк входу фазосдвигающего уст, излучателя для чувствительных элементов - . ройства 16, которое имеет два выхода. Сиг-.сигнального и опорного каналов, что повы- нал на первом выходе устройства 16шэет стабильность устройства за счет иск; 35 совпадает по фазе с сигналом кольцевойлючения излучателя опорного канала,: площадки 12. Сигнал на втором выходеустСигнал, снимаемый с Удаленной опор-ройства 16 сдвинут относительносигналаной площадки фотоприемника, определяет-первого выхода на 90 О. Первый вход устройся как сигнал кольцевой зоны ства 16 подключен к опорному входу синхфотоприемника, лучистым потоком одного 40 ронного детектора 14, второй выходизлучателя, Амплитуда сигнала опорной устройства 16 подключен к опорному входуплощадки, подаваемого на опорный вход синхронного детектора 15,блока определения углового положения оси Устройство работает следующим обравращения, не влияет на выходные характе- - зом.ристики устройства. Подключение же сигна При отсутствии рассогласования междула с опорной площадки к усилителю осью преобразователя 2 и осью вращениякольцевой зоны позволяет реализовать эв-ротора 1 центр поля зрения фотоприемникатоматическую регулировку усиления, чем . 9, образованного площадками 12, 13, совпаобеспечить независимость напряжения, по- - дает с центром вращения растра нароторе:даваемого на сигнальный вход блока опре 1. При этом растр постоянно закрывает поделения угловогоположения оси вращения лавину поля зрения преобразователя. Моот питания излучателя,изменения лучисто- . " дуляция лучистого погока отсутствует и наго потока в преобразователе из-зэдействия сигнальный вход блокэ определения угловотепловых и вибрационных эксплуатацион- го положения оси с сумматора 5 будет постуных нагрузок, следовательно, повысить на пать нулевое напряжение. Выходныедежность работы устройства, . воздействия устройства Ох, Оу будут равныНафиг.1 изображенасхемаустройства; нулю. При смещении оси вращения роторана фиг, 2 - схема фотоэлектрического пре- "нэ оси х на величину Ьх на выходе суммэтообразователя; на фиг. 3 - схема блока опре-. ра 5 появится переменный, сигнал, амплитуделенияугловогоположенияосиврдщения," да которого пропорциональна величине1751644 СигоалЭныйИ д Ол Юх Составитель И. ЗуевскаяТехред М,Моргентал Корректор И. М дактор А,и каз 2687 Тираж Подписное, ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушскаянаб., 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 смещения Лх. Если Ь х О, то сигналы на опорном и сигнальном входах блока определения углового положения оси вращения будут синфазны, что обеспечивает положительный знак выходного воздейст вия О. Если ЬхО, то сигналы на опорном и сигнальном взводах будут в противофазе и на выходе появится Ох, отрицательной полярности, Выходное воздействие Оу при этом не изменитсяЩ = 0), так как разность 10 фаз (90 ) сигналов, подаваемых на детектор 15, не изменится, По второй координате устройство работает аналогичным образом,Сигнал, снимаемый с площадки 13 фотоприемника 9, не зависит от положения 15 оси вращения ротора 1, а определяется только величиной луЧистого потока, попав.шего на нее от излучателя 8. Изменение величины сигнала. с площадки 13 говорит обизменении условий работы преобразовате ля за счет внешних воздействий и используется для регулировки коэффициента усиления усилителя кольцевой площадки, 12. При повышении напряжения питания излучателя, понижении температуры и т,д. 25 . сигнал с площадки 13 увеличивается, и цепь автоматической регулировки уменьшает ко-эффициент усиления усилителя 3, при уменьшении сигнала с площадки 13 козффйциент усиления усилителя 3 уаеличивается, 30Преимущество предлагаемого устройства по отношению к прототипу заклю-. чается в простоте исполнения за счет уменьшения количества преобразователей, более высокой точности, выражающейся в независимости выходн ых сигналов преобразователя от вибрационных, тепловых и др. динамических нагрузках,Формула изобретения Устройство для определения углового положения оси вращения ротора гироскопа; содержащее односекторный растр, нанесенный на поверхность сферического ротора на его полюсе, излучатель, два фотоприемника, оптически сопряженных с поверхностью ротора, два усилителя, вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего фотоприемника, и блокопределения углового положения оси вращения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, первый фотоприемник выполнен с чувствительной плОщадкой в виде кольцевойэоны с отверстием в центре; ось которого совпадает с оптической, осью излучателя, второй фотоприемник расположен внутри кольцевой зоны у ее внешнего .края, выходы усилителей через дополнительно:введенный сумматор соединены с сигнальным входом блока Определения угловогоположения оси. вращения, опорныйвход которого соединен с выходом второго усилителя, одновременно соединенного с первым усилителем,