SU900113A1 - Цифровой компас - Google Patents

Description

Изобретение относится к навигационным приборам, в частности к электронным цифровым компасам, и используется в качестве курсоуказателя или преобразователя градусной меры в радианную в бортовых навигационных вычислительных компасах.

Известей цифровой компас, используемый в качестве курсоуказателя, содержащий генератор, магниточувствительный датчик, выполненный на эле- ’ ментах Холла, горизонтально расположенный в карданном подвесе, фазовращатель, сумматор, формирователи остроконечных импульсов, преобразователь фаза-интервал и счетчик с выходом на ¹ индикатор.

В этом компасе сигнал с генератора поступает на один из элементов датчика непосредственно, а на другой через фазовращатель, фазовый сдвиг которого - 90°. Сигналы с элементов датчика поступают на вход сумматора, а с выхода сумматора снимается сигнал, амплитуда которого постоянна, а фаза, по отношению к сигналу возбуждения’ датчика, пропорциональна угловому перемещению датчика. Сигналы с выходов сумматора и генератора, каждый через свой формирователь остроконечных импульсов, поступают на входы преобразователя фаза-интервал, а с.его выхода снимается сигнал, длительность которого пропорциональна угловому перемещению датчика. Затем сигнал с преобразователя поступает в счетчик, в котором он кодируется и пересчитывается в число импульсов, пропорциональное угловому перемещению датчика [i]. Недостатком компаса является от-, сутствие возможности представления информации в угловой мере.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является цифровой компас, содержащий генератор, магниточувствительный датчик, фазовращатель, сумматор, формирователи импульсов, преобразователь фаза-интер

90011 вал и счетчик. Выходы генератора и сумматора через формирователи импульсов и введенные в устройство ячейки И и ИЛИ подключены ко входу сброса в ноль счетчика, причем ко второму вхо- $ ду ячейки ИЛИ подключен блок управления [ 2 ].

Недостатком компаса является невозможность осуществлять измерения полного угла поворота в любой необходимой Ю системе.

Цель изобретения - обеспечение возможности измерения углового перемещения .магниточувствительного датчика в заданной угловой мере.

Поставленная цель достигается тем, что цифровой компас, содержащий генератор, магниточувствительный датчик, фазовращатель, сумматор, преобразователь, два формирователя остроконечных₂₀ импульсов, счетчик и блок управления, снабжен делителем, формирователем последовательностей импульсов, фильтром и блоком памяти, причем выход генератора связан с входом формирователе последовательностей импульсов, связан с первым входом делителя и со вторым входом счетчика, выход делителя через фильтр связан с входом магниточувствительного датчика и первым входом второго формирователя остроконечных импульсов, выход которого связан с вторым входом преобразователя, первый выход формирователя последовательностей импульсов связан с вторым входом второго формирователя остроконечных импульсов, второй и третий выходы связаны с первым и вторым входами первого формирователя остроконечных импульсов, первый выход первого формирователя остроконечных импульсов· подсоединен к первому входу преобразователя, выход которого подключен к первому . входу счетчика, второй выход магниточувствительного датчика через первый вход сумматора связан с третьим выхо-⁴$ дом первого формирователя остроконечных импульсов, а первый выход связан через фазовращатель с вторым входом сумматора, при этом первый выход блока управления связан с вторым входом де-⁵⁰ лителя, а второй выход связан с третьим входом блока памяти, к двум другим входам которого подключены выход счетчика и второй выход первого формирователя остроконечных импульсов. ⁵⁵ На фиг. 1 представлена блок-схема цифрового компаса, на фиг, 2 - временные диаграммы.

4

Компас содержит генератор I импульсов, делитель 2 с переменным коэффициентом деления, фильтр 3 магниточувствительный датчик 4, выполненный на элементах Холла, фазовращатель 5, сумматор 6, формирователь 7 последовательностей импульсов, два формирователя остроконечных импульсов 8 и 9, преобразователь 10 фаза-интервал, счетчик 11, блок 12 памяти, блок 13 управления.

. Электрическая схема компаса работает следующим образом.

С выхода генератора 1 на вход делителя 2, формирователя 7 последовательностей импульсов и на вход С счетчика 11 поступает последовательность прямоугольных импульсов частоты F_o. Блок 13 управления задает делителию коэффициент деления необходимый в данный момент времени, где N - основание системы счисления полного угла поворота (градусы, радианы и т.д.); 1=1; П-порядковый номер основания системы счисления. Сигнал с частотой из делителя 2 поступает на фильтр 3,¹где происходит преобразование прямоугольной формы сигнала в синусоидальную .

Сигнал с фильтра 3 поступает на вход магниточувствительного датчика 4, который горизонтально расположен в кардановом подвесе и выполнен в виде двух ортогонально установленных элементах Холла. С одного из этих элементов электрический сигнал поступает на сумматор 6 непосредственно, а с другого - через фазовращатель 5. С выхода сумматора снимается сигнал, амплитуда которого постоянная, а фаза, по отношению к сигналу с фильтра 3, пропорциональна угловому перемещению датчика относительно горизонтальной составляющей магнитного поля Земли.

Синусоидальные сигналы с фильтра и сумматора 6 (фиг. 2, поз. 14 и

I5) поступают на формирователи остроконечных импульсов 8 и 9, на другие входы которых с формирователя 7 последовательностей импульсов.поступают три последовательности импульсов (фиг. 2, поз. 16-18), сдвинутые относительно друг друга по фазе.

С формирователей 8 и 9 выходят три последовательности остроконечных импульсов, фронты которых привязаны к моментам перехода входного синусоидального сигнала через нуле9001 И вой уровень в положительном направлении (фиг. 2, поз. 19-21). Причем две такие последовательности (фиг. 2 поз. 19 и 20) поступают на входы преобразователя 10 фаза-интервал, а тре- j тья - на управляющий вход блока 12 памяти, тем самьги разрешая запись измеренной величины.

С преобразователя 10 фаза-интервал сигнал, представляющий собой им- 10 пульсную последовательность с частотой и длительностью импульса, равной разности фаз сигнала с фильтра 3 и сумматора 6 (фиг. 2, поз. .22), поступает на обнуляющий вход R счет- 15 чика 11, на счетный вход С которого приходит последовательность генератора с частотой F_o. За время длительности импульса преобразователя 10 фаза-интервал (фиг. 2 поз. 22), счетчик20 11 производит подсчет импульсов генератора, тем самьн осуществляет преобразование число-импульсного кода в необходимый информационный кс?д, кото1рый поступает на вход блока 12 памя- & ти и заполняется в моменты действия разрешающего импульса (фиг. 2, поз. 21) т. е. перед приходом заднего фронта импульса преобразователя фаза-интер|Вал. 30 ’ Отсчет углового перемещения датчика в необходимой системе счета возможен благодаря выбору коэффициента деления делителя 2, который задается блоком 13 управления. 3J

Частота генератора определяется из условия max N · ^Fo * Ϋ ~Т— - « где F^, — рабочая частота магниточувствительного датчика.

Остроконечные импульсы, сформированные в моменты перехода сигналов с ⁴³ фильтра 3 и сумматора 6 в положительном направлении, привязаны к двум последовательностям остроконечных импульсов с разными фазами. Это приводит к устранению эффекта наложения импульсов друг на друга при малых углах изменения курса и следовательно повышает точность отчета.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к навигацион ным приборам, в частностн к электронньм цифровым компасам, и используетс  в качестве курсоуказател  или преобразовател  градусной меры в радианную в бортовых навигационных вычислительных компасах. Известен цифровой компас, используемый в качестве курсоуказател , со .держащий генератор, магниточувствительный датчик, выполненный на злемейтах Холла, горизонтально расположенный в карданном подвесе, фазовращатель , сумматор, формирователи остроконечных 1шпульсов, преобразователь фаза-интервал и счетчик с выходом на индикатор. В этом компасе сигнал с генератора поступает на один из элементов дат чика непосредственно, а на другой через фазовращатель, фазовый сдвиг которого - 90. Сигналы с элементов датчика поступают на вход сумматора, а с выхода сумматора снимаетс  сигнал амплитуда которого посто нна, а фаза, по отношению к сигналу возбуждени  датчика, пропорщюнальна угловому перемещению датчика. Сигналы с выходов сумматора и генератора, (ахдый через свой формирователь остроконечных импульсов , поступают на входы преобразовател  фаза-интервал, а с его выхода снимаетс  сигнал, длительность которого пропорциональна угловому перемещению датчика. Затем сигнал с преобразовател  поступает в счетчнк, в котором он кодируетс  и пересчитываетс  в число импульсов, пропорциональное угловому перемещению датчика f i 3 Недостатком компаса  вл етс  от-, сутствие возможности представлени  информации в угловой мере. Наиболее близким к предлагаемому техническим решением  вл етс  цифровой компас, содержащий генератор, магниточувствктельный датчик, фазовращатель , сумматор, формирователи импульсов , преобразователь фаза-интер- вал и счетчик. Выходы генератора и сумматора через формирователи импульсов и введенные в устройство  чейки И и ИЛИ подклто)чены ко входу сброса в ноль счетчика, причем ко второму вхрду  чейки ИЛИ подключен блок управлени  2 . Недостатком компаса  вл етс  невоз . можность осуществл ть измерени  полно го угла поворота в любой необходимой системе. Цель изобретени  - обеспечение возможности измерени  углового перемещени  .магниточувствительного датчика в заданной угловой мере. Поставленна  цель достигаетс  тем, что цифровой компас, содержащий генератор , магниточувствительный датчик, фазовращатель, сумматор, преобразователь , два формировател  остроконечных импульсов, счетчик и блок управлени , снабжен делителем, формирователем последовательностей импульсов, фильтром и блоком пам ти, причем выход ге нератора св зан с входом формировател последовательностей импульсов, св зан с первым входом делител  и ,со вторым входом счетчика, выход делител  через фильтр св зан с входом магниточувствительного датчика и первым входом второго формировател  остроконечных импульсов, выход которого св зан с вторым входом преобразовател , первый выход формировател  последовательностей импульсов св зан с вторым входом второго формировател  остроконечных импульсов, второй и третий выходы св  заны с первым и вторым входами первого формировател  остроконечных импуль сов, первый выход первого формировател  остроконечных импульсов- подсоединен к первому входу преобразовател  выход которого подключен к первому . входу счетчика, второй выход магниточувствительного датчика через первый вход сумматора св зан с третьим выходом первого формировател  остроконечньпс импульсов, а первый выход св зан через фазовращатель с вторым входом сумматора, при этом первый выход блок управлени  св зан с вторым входом де лител , а второй выход св зан с третьим входом блока пам ти, к двум другим входам которого подключены выход счетчика и второй выход первого формировател  остроконечных импульсов. На фиг. I представлена блок-схема цифрового компаса, на фиг, 2 - временные диаграммы. Компас содержит генератор I импульсов , делитель 2 с переменным козффициентом делени , фильтр 3 магниточувствительный датчик 4, выполненный на элементах Холла, фазовращатель 5, суммато5 6, формирователь 7 последовательностей импульсов, два формировател  остроконечных импульсов 8 и 9, преобразователь 10 фаза-интервал, счетчик II, блок 12 пам ти, блок 13 управлени . Электрическа  схема компаса работает следующим образом. С выхода генератора 1 на вход делител  2, формировател  7 последовательностей импульсов и на вход С счетчика М поступает последовательность пр моугольных импульсов частоты FP . Блок 13 управлени  задает делителию 2коэффициент делени  N;j необходимый 8 данный момент времени, где N - осногамие системы счислени  полного угла поворота (градусы, радианы и т.д.); п-пор дковый номер основани  системы счислени . Сигнал с частотой из делител  2 поступает на фильтр 3,Где происходит преобразование пр моугольной формы сигнала в синусоидальную . . Сигнал с фильтра 3 поступает на вход магииточувствительного датчика 4,который горизонтально расположен в кардановом подвесе и выполнен в виде двух ортогонально установленных элементах Холла. С одного из этих элементов электрический сигнал поступает на сумматор 6 непосредственно , а с другого - через фазовращатель 5. С выхода сумматора снимаетс  сигнал, амплитуда которого посто нна , а фаза, по отношению к сигналу с фильтра 3, пропорциональна угловому перемещению датчика относительно горизонтальной составл ющей магнитного пол  Земли. Синусоидальные сигналы с фильтра 3и сумматора 6 (фиг. 2, поз. 14 и 15) поступают на формирователи ост- роконечных импульсов 8 и 9, на другие входы которых с формировател  7 последовательностей импульсов.поступают три последовательности импульсов (фиг. 2, поз. 16-18), сдвинутые относительно друг друга по фазе. С формирователей 8 и 9 выход т три последовательности остроконечных импульсов, фронты которых прив заны к моментам перехода входного синусоидального сигнала через нуле :; 59 вой уровень в положительном направлении (фиг. 2, поз. 19-21). Причем две такие последовательности (фиг. 2 поз. 19 и 20) поступают на входы пре образовател  10 фаза-интервал, а тре ть  - на управл ющий блока 12 пам ти, тем самьм разреша  запись измеренной величины. С преобразовател  10 фаза-интервал сигнал, представл ющий собой импульсную последовательность с частотой длительностью импульса, рав ной рЗзности фаз сигнала с фильтра 3 и сумматора 6 (фиг. 2, позi .22), поступает на обнул кхций вход R счетчика 11, на счетный вход С которого приходит последовательность генерато ра с частотой Рд. За врем  длительности импульса преобразовател  10 фа за-интервал (фиг. 2 поз. 22J, счетчи II производит подсчет импульсов гене ратора, тем самьм осуществл ет преоб разование число-импульсного кода в необходимый информационный , кото рый поступает на вход блока 12 пам ти и заполн етс  в моменты действи  разрешающего импульса (фиг. 2, поз. т. е. перед приходом заднего фронта импульса преобразовател  фаза-интер|Вал . Отсчет углового перемещени  датчи ка в необходимой системе счета возмо жен благодар  выбору коэффициента де лени  делител  2, который задаетс  блоком 13 управлени . Частота генератора определ етс  и услови  max NFO - f. ---J / где Рл, - рабоча  частотй магниточувст вительного датчика. Остроконечные импульсы, сформированные в моменты перехода сигналов с фильтра 3 и сумматора 6 в положительном направлении, прив заны к двум последовательност м остроконечных импульсов с разными фазами. Это приводит к устраиению эффекта наложени  импульсов друг на друга при малых углах изменени  курса и следовательно повышает точность отчета. Формула изобретени  Цифровой компас, содержащий генератор , магниточувствительный датчик, фазовращатель, сумматор, преобразователь , два формировател  остроконечных импульсов, счетчик и блок управлени , отличающийс  тем, что, с целью обеспечени  возможности измерени  углового перенещени  магниточув-ствительного датчика в заданной угловой мере, цифровой компас снабжен делителем , формирователем последовательностей импульсов, фильтром и блоком пам ти, причем выход генератора св зан с входом формировател  последовательностей импульсов, с первым входом делител  и со вторым входом счетчика, выход делител  через фильтр св зан с входом магниточувствительного датчика и первым входом второго формировател  остроконечных импульсов, выход которого св зан с вторым входом преобразовател , первый выход формировател  последовательностей импульсов св зан jC вторым входом второго формировател  остроконечных импульсов, второй н третий выходы св заны с пеовым и вторым входами первого формировател  остроконечных импульсов, первый выход первого формировател  остроконечных импульсов подсоединён к первому входу преобразовател , выход которого подключен к первому входу счетчика, второй выход магниточувствительного датчика через первый вход сумматора св зан с третьим входом первого формировател  остроконечных импульсов, а первый выход св зан через фазовращатель со вторым входом сумматора, при этом первый выход блока управлени  св зан с вторым входом делител , а второй выход св зан с третьим входом блока пам ти, к двум другим входам которогсГ подключены выход счетчика и второй выход первого формировател  остроконечных импульсов. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3197880, кл. 33-204, 1965.
2. 2.Авторское свидетельство СССР 581371, кл. G 01 С 17/32, 26.11.75 (прототип).

   И

   V/ vy /л /