Преобразователь угла наклона (поворота) объекта в код

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскик Социалистическик Республик(22) Заявлено 2202,78 (21) 2582569/18-10с присоединением заявки Ио(51) М. Кл.2С 01 С 9/06 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 2501,80(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА НАКЛОНА (ПОВОРОТА) ОБЪЕКТА В КОД Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к преобразователям угла наклона (поворота) исследуемого объекта в код и может быть нспользовано.в области геофизического приборостроения, в области автоматики и вычислительной техники.Известны преобразователи угла наклона исследуемого объекта в код, содержащие датчик угла наклона, регистрирующие и преобразующие устройства, использующие фотоэлектрические, оптические и другие эффекты 13, 2) и 33 . 15Недост ат ки и э вест ных преобр азователей состоят в ограниченном диапазоне измерения и недостаточной точности преобразованияНаиболее близким по .техническому 20 решению является устройство для измерения углов наклона объекта, содержащее светонепроницаемый корпус, соосно расположенные в нем электронно.- лучевую трубку, датчик углов наклона и фотоприемник, при этом отклоняющая система электроннолучевой трубки через блок питания и делитель соединева с квантующим генератором счетчика, выход Фотоприемника через уси- ЭО литель-Формирователь подключен к второму входу счетчика, выход счетчика соединен с триггером знака 41 .К недостаткам этого преобразователя следует отнести;ограниченный диапазон измерения (не достигает 1 90 о);наличие погрешностей при включении счетчика на реверсивный счет за счет использования импульсов, полученных с фотоприемника;невозможность использования данного преобразователя при измерении углов наклона, превышающих 1 90 т.е. измерения положения объекта в перевернутом состоянии (измерения положения объекта во всех четырех квацрантах координатной системы).Целью изобретения является увеличение диапазона измерения угла наклона - измерение положения исследуемого объекта во всех четырех квадрантах координатной системы при повышении точности измерения угла.Поставленная цель достигается за счет того, что в известное устройство для измерения углов наклона объекта, содержащее светонепроницаемый корпус, соосно расположенные в нем датчик угла наклона, Фотоприемник и электроннолучевую трубку, отклоняющая системакоторой через блок питания и делительсоединена с генератором импульсов,подключенным через ключ к входу реверсивного счетчика, выход которогосоединен с входом тРиггеРа знака, авыход фотоприемника подключен к входу формирователя, дополнительно введена схема выделения положенияверх-низ, содержащая четыреэлемента И, элемент ИЛИ и триггер,причем выход делителя соединен с одноименными входами первого и второгоэлементов И, выходы которых соответственно подключены к входам триггера,прямой выход триггера соединен содним входом третьего элемента И, инверсный выход триггера - с одним входом четвертого элемента И, выходытретьего и четвертого элементов Иподключены к входам элемента ИЛИ,прямой выход упомянутого выше формирователя соединен с вторыми входами первого и третьего элементов И,а инверсный выход формирователя -с .другими входами второго и четвертого элементов И, выход элемента ИЛИ, дявляющийся выходом схемы выделенияположения верх-низ, подключенк второму входу ключа, выход делителя соединен с шиной реверсивногосчета в счетчике, а датчик угла наклона выполнен в виде кольцевогоцилиндрического сосуда из прозрачного материала, заполненного ртутью ипрозрачной жидкостью. В датчике угланаклона исключен непрозрачный сектор,На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя угла наклона (поворота) исследуемого объектав код; на Фиг. 2 - временные диаграмж работы устройства в положенииверх. На лиг, 4 приведены временные диаграммы работы преобразователяв положении объекта низ.Преобразователь угла наклона (повЬрота) исследуемого объекта в код(см.фиг.1) содержит электроннолучевую трубку (ЭЛТ) 1 с кольцевой разверткой, которая обеспечивается подачей соответствующих напряжений с)блока питания 2 на отклоняющую систему ЭЛТ 1. Напряжения в блоке питания 2 синхронизируются импульсамигенератора 3, прошедшими через делитель 4. Датчик угла наклона 5, фотоприемних б и ЭЛТ 1 расположенысоосно в светонепроницаемом корпусе7, выход фотоприемника 6 соединенс формирователем 8, Прямой и инверсный выходы формирователя 8 подключены к двум входам схемы 9 выделения положения верх-низ,содержащей четыре элемента И 9.1, 6 О9.2, 9,3, 9.4, триггер 9.5 и элемент ИЛИ 9.6. Выход делителя 4 подключен к одноименным входам элементов И 9.1 и 9,2, на другие входы которых заведены прямой (на элемент 9,1,65 и инверсный (на элемент 9.2) выходы формирователя 8, Выходы элементов И 9.1 и 9,2 соединены с двумя входами триггера 9.5. На входы элемента И 9,3 подключены пряьые выходы формирователя 8 и триггера 9.5, а на входы элемента И 9,4 - инверсные выходыформирователя 8 и триггера 9.5. Выходы укаэанных элементов 9.3 и 9.4соединены с входами элемента ИЛИ 9.6,выход которого является выходом схеьи 9 выделения положения верх-низ и который подключен к одному входуключа 10, второй вход которого соединен с выходом генератора 3. Выход ключа 10 заведен на счетный вход реверсивного счетчика 11, выход старшего разряда реверсивного счетчика 11 связан с входом триггера знака 12. На вход управления направлениемсчета (шина реверсивного счета) счетчика 11 подключен выход делителя 4 импульсов. Датчик угла наклона 5 (см.фиг.2) содержит: внешнюю 5,1 и внутреннюю 5.2 конические части датчика, зеркальный слой 5.3, проточку 5.4, крышку датчика 5.5, прозрачную демпфирующую жидкость 5.6 и ртуть 5.7.Электронный луч, двигаясь под действием напряжений, обеспечивающих кольцевую развертку на ЭЛТ 1, высвечивает на экране окружность из последовательно светящихся точек люминофора. Период высвечивания одной и той же точки на экране ЭЛТ строго постоянный и составляет величину Трр, Для обеспечения стабильности кольце - вой развертки, напряжения ее обеспечивающие, синхронизируют в блоке питания 2 импульсами генератора 3,прошедшими через делитель 4. Каждомуимпульсу, снимаемому с делителя 4,соответствует строго определеннаяточка на экране ЭЛТ 1, которая впространстве может перемещаться только при перемещении ЭЛТ, а значит и исследуемого объекта. Таким образом импульс с делителя 4 характеризует угловое положение объекта (обеспечивает пространственно.-временную связь) Световой поток от люминофора в процессе кольцевой развертки проходит через датчик угла наклона 5 на фото- приемник б, в результате чего на Выходе фотоприемника б и формирователя 8 появляются сигналы, единичный уровень которых соответствует, например, прохождению луча через прозрачную демпфирующую жидкость 5.6 (см. фиг,2). Временное положение импульса с делителя 4 относительно сигнала с фотоприемника б (формирователя б) однозначно определяет положение (наклон) исследуемого объекта относительно уровня горизонта (границы раздела двух сред: ртуть - прозрачная демпфирующая жидкость). При этом временной интервал Т, пропорциональный изме 711367ряемому наклону у может быть опреТ- Т.вделен: Т) = (см,фиг.2) . Совпадение импульса с делителя 4 с сигналом, снимаемым с прямого выхода формирователя 8, соответствует нормальному положению объекта (или сопределенным наклоном), т.е. пЬложению верх, при совпадении импульса с делителя 4 с сигналом, снимаеьим с инверсного выхода формирователя 8 - положению низ. функциювыделения положения верх-низ вы 10 полняет схема 9, которая в зависи-мости от расположения во времениимпульса с делителя 4 и сигнала с 15фотоприемника 6 (формирователя 8)производит управление ключом 10, который пропускает импульсы генератора3 в реверсивный счетчик 11. При положении объекта, например, верхтриггер 9.5 находится в единичномсостоянии (см.фиг.1), работают элементы И 9,1 и 9.3, элемент ИЛИ 9.6.Сигнал с прямого формирователя 8открывает ключ 10 и начинается счетв счетчике 11 в режиме суммированияопределяется числовой эквивалентвременного интервала Тю, В моментпоявления импульса с делителя 4счетчик 11 переходит в режим вычитания, который оканчивается с окончанием действия единичного потенциала сигнала, прошедшего через схему9, Ключ 10 закрывается, в счетчике11 хранится числовой эквивалентвременного интервала, пропорционального измеряемому углу наклонаСостояние триггера знака 12 указывает на направление наклона (знакнаклона), а состояние триггера знака 12 и триггера 9.5 схемы выделенияположения верх-низ однозначноопределяют номер квадранта координатной системы, в котором находитсяизмеренный угол наклона (поворота)объекта.При положении объекта в перевернутом состоянии - низ триггер9.5 находится в нулевом состоянии,Работают элементы И 9.2 и 9.4,элемент ИЛИ 9.6, которые обеспечивают управление ключом 10 сигналами 50с инверсного выхода формирователя8. Дальнейшая работа устройства неотличается от выае описанной последовательности операций измерения.На фиг,3 и фиг.4 показана работаустройства в положенияхверх инизф соответственно, где1 - последовательность импульсовгенератора 3;11 - импульсы генератора Зг про- щ 0шедшие через делитель 4;111, ГГ - напряжения, обеспечивающие кольцевую развертку электронного луча на экране ЭЛТ 1, которыесинхронизируются импульсами с делителя 4; 65 У - сигнал, снимаемый с прямого выхода формирователя 8;У 1 - сигнал, снимаемый с инверсного выхода. формирователя 8;711 - промежуток времени Т и числовой его эквивалент, выраженный количеством импульсов генератора 3, прошедших в счетчик 11 в режиме сложения)7111 - промежуток времени Т) и числовой его эквивалент, выраженный количеством импульсов генератора 3, прошедших в счетчик 11 в режиме вычитания;ХХ - результат счета, соответствующий временному интервалу Т пропорционального измеряемому наклону (повороту) исследуемого объекта.Состояния триггера знака 12 и триггера 9.5 схем выделения положения верх-низф на фиг. 3 и 4 не показаны, однако они совместно с результатом счета (фиг. 3 и 4 - 1 Х) полностью характеризуют угловое положение исследуемого объекта относительно уровня горизонта.Использование изобретения позволит расшиуить рабочий диапазон до 4180 (3601 с выдачей кода угла в каждом из четырех квадрантов координатной системы. За счет того, что в качестве сигнала, обеспечивающего переключение направления счета в реверсивном счетчике используется импульс генератора, прошедшего через делитель, повышаются точностные характеристики устройства формула изобретенияПреобразователь угла наклона (поворота) объекта в код,содержащий светонепроницаемый корпус, соосно расположенные в нем датчик угла наклона, фотоприемник и электроннолучевую трубку, отклоняющая система которой через блок питания и делитель связана с генератором импульсов, подключенным через ключ ко входу реверсивного счетчика, выход которого соединен со входом триггера знака, выход фотоприемника подключен ко входу формирователя, а датчик угла наклона выполнен в виде кольцевого цилиндрического сосуда из прозрачного материала, заполненного ртутью и прозрачной дэмпфирующей жидкостью, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью измерения положения объекта во всех четырех квадрантах координатной системы, расширение рабочего диапазона до + 180 О при одновременном повышении точности измерения угла, дополнительно введена схема выделения положения верх-низ, содержащая четыре элемента И, элем нт ИЛИ и триггер, причем выход делителя соединен с одноименными входами первого и второго элементов И, выходкоторых соответственно подключенко входам триггера, прямой выходтриггера соединен с одним входомтретьего элемента И, инверсный выход триггера - с одним входом четвертого элемента И, выходы третьегои четвертого элементов И подключеныко входам элемента ИЛИ, прямой выход укаэанного выше формирователясоединен со вторыми входами первогои третьего элементов И, а инверсныйвыход формирователя - с другими входами второго и четвертого элементов И, выход элемента ИЛИ, являющий. ся выходом схемы выделения положення верх-низ, подключен ко второму входу ключа, выход делителя сое.динен с шиной реверсивного счета всчетчике. 5 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 343145, кл. С 1 С 9/Об, 1970.2. Авторское свидетельство СССРР 354261, кл. С 01 С 9/06, 1971,3. Авторское свидетельство СССРР 372435, кл. 6 01 С 9/Об, 1971.4. Авторское свидетельство СССР9 469884, кл. О 01 С 9/06, 1973711367 фигЗ Редактор Л. ВибеЗаказ 8995/26 ская ЦН 1303 П Патен или Составитель Л, Колюбакина.Техоед М,Келемеш Корректор Я. ВеселТираж 801 ПодписноеИ Государственного комитета СССРделам изобретений и открытийМосква. ЖРаушская наб. д. 4/5тф, г. Ужгород, ул. Проектная,4