RU2184937C1 - Gyroscopic angular accelerometer - Google Patents

Gyroscopic angular accelerometer Download PDF

Info

Publication number
RU2184937C1
RU2184937C1 RU2000131512A RU2000131512A RU2184937C1 RU 2184937 C1 RU2184937 C1 RU 2184937C1 RU 2000131512 A RU2000131512 A RU 2000131512A RU 2000131512 A RU2000131512 A RU 2000131512A RU 2184937 C1 RU2184937 C1 RU 2184937C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
resistor
resistors
amplifier
connection point
Prior art date
Application number
RU2000131512A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.И. Баженов
В.Л. Будкин
Г.И. Джанджгава
В.В. Краснов
Н.И. Трапезников
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" filed Critical Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро"
Priority to RU2000131512A priority Critical patent/RU2184937C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2184937C1 publication Critical patent/RU2184937C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: gyroscopic angular accelerometer has converter of angular position, magnetoelectric power converter with compensation coil in which output circuit compensation coil and first resistor are placed, second, third, fourth and fifth resistors, first and second comparators, OR logic unit, relay. Fourth resistor is linked to point of connection of first resistor with third resistor. Fifth resistor is connected between input and output of one of stages of amplifier.. Connection point of first and second resistors is linked to input of first and second comparators. Outputs of comparators are connected to inputs of OR logic unit. EFFECT: raised measurement accuracy. 1 cl, 3 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области измерительной техники, а именно к гироскопическим компенсационным преобразователям угловой скорости. The present invention relates to the field of measurement technology, namely to gyroscopic compensation angular velocity transducers.

Известны гироскопические измерители угловой скорости, содержащие в цепи преобразования преобразователь углового положения и упругий элемент в качестве позиционного преобразователя положения в усилие [1]. Known gyroscopic angular velocity meters containing in the conversion circuit of the angular position transducer and the elastic element as a positional position transducer in the force [1].

Наиболее близким по технической сущности является гироскопический измеритель угловой скорости [2], содержащий в цепи преобразования преобразователь углового положения, магнитоэлектрический силовой преобразователь с компенсационной катушкой, подключенный к входу преобразователя углового положения усилитель, в выходную цепь которого включены компенсационная катушка и резистор. The closest in technical essence is a gyroscopic angular velocity meter [2], which contains an angular position transducer in the conversion circuit, a magnetoelectric power transducer with a compensation coil, an amplifier connected to the input of the angular position transducer, the output circuit of which includes a compensation coil and a resistor.

Недостатком такого гироскопического измерителя угловой скорости является наличие пониженной разрешающей способности измерения угловой скорости на нижнем пределе диапазона измерений при широком диапазоне измеряемых угловых скоростей. The disadvantage of such a gyroscopic angular velocity meter is the reduced resolution of measuring angular velocity at the lower limit of the measuring range for a wide range of measured angular velocities.

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения угловых скоростей. The technical result of the invention is to improve the accuracy of measuring angular velocities.

Данный технический результат достигается в гироскопическом измерителе угловых скоростей, содержащем в цепи преобразования преобразователь углового положения, магнитоэлектрический силовой преобразователь с компенсационной катушкой, подключенный к выходу преобразователя углового положения усилитель, в выходную цепь которого включены компенсационная катушка и первый резистор, тем, что введены второй, третий, четвертый и пятый резисторы, первый и второй компараторы, логическое устройство ИЛИ, реле, усилитель выполнен с n (n=2,3 ...) каскадами, в том числе с k (k<n) каскадами выходного усилителя постоянного тока, первый вывод компенсационной катушки подключен к выходу последнего каскада выходного усилителя постоянного тока, к второму выводу компенсационной катушки подключен первый вывод второго резистора, к второму выводу которого подключен первый вывод первого резистора, к второму выводу первого резистора подключен первый вывод третьего резистора, к точке соединения первого и третьего резисторов подключен первый вывод четвертого резистора, второй вывод которого подключен к выводу пятого резистора, пятый резистор подключен между входом одного из каскадов выходного усилителя постоянного тока и выходом предыдущего по сравнению с ним каскада усилителя точкой соединения четвертого и пятого резисторов к входу вышеупомянутого каскада выходного усилителя постоянного тока, точка соединения первого и второго резисторов соединена с противоположными по знаку входами первого и второго компараторов, выход первого компаратора подключен к одному входу логического устройства ИЛИ, выход второго компаратора подключен к другому входу логического устройства ИЛИ, к выходу логического устройства ИЛИ подключено реле, первый замыкающий контакт которого подключен между точкой соединения компенсационной катушки с вторым резистором и точкой соединения первого и третьего резисторов, а второй замыкающий контакт подключен между точкой соединения первого резистора с вторым резистором и точкой соединения первого и третьего резисторов, первый и третий резисторы выполнены из резистивного материала с температурным коэффициентом сопротивления, не большим 1,5•10-51/oС, по интегральной технологии на общей подложке, при верхнем пределе ω1 низшего диапазона измеряемых угловых скоростей, когда первый и второй замыкающие контакты реле разомкнуты, при верхнем пределе ω2(ω2>ω1) высшего диапазона измеряемых угловых скоростей, когда первый и второй замыкающие контакты реле замкнуты, при максимальном выходном напряжении Uу последнего каскада выходного усилителя постоянного тока, при выходном напряжении Uг гироскопического измерителя угловой скорости на верхнем пределе диапазона измеряемых угловых скоростей и при относительной погрешности δK коэффициента преобразования гироскопического измерителя угловой скорости сопротивления r1 первого резистора, r2 второго резистора и r3 третьего резистора выполнены в соответствии с соотношениями

Figure 00000002

Figure 00000003

Figure 00000004

где rп - переходное сопротивление замкнутого контакта одного из замыкающих контактов реле.This technical result is achieved in a gyroscopic angular velocity meter, comprising an angular position transducer, a magnetoelectric power transducer with a compensation coil connected to the output of the angular position transducer, and an amplifier in the output circuit of which there is a compensation coil and a first resistor by the second third, fourth and fifth resistors, first and second comparators, OR logic device, relay, amplifier made with n (n = 2,3 ...) cascade and, including with k (k <n) stages of the DC output amplifier, the first output of the compensation coil is connected to the output of the last stage of the output DC amplifier, the first output of the second resistor is connected to the second output of the compensation coil, the first output of which is connected to the second the first resistor, the first terminal of the third resistor is connected to the second terminal of the first resistor, the first terminal of the fourth resistor is connected to the connection point of the first and third resistors, the second terminal of which is connected to the output of the fifth resistor, the fifth resistor is connected between the input of one of the cascades of the output DC amplifier and the output of the amplifier circuit previous to it, the connection point of the fourth and fifth resistors to the input of the aforementioned stage of the output DC amplifier, the connection point of the first and second resistors is connected to opposite in sign by the inputs of the first and second comparators, the output of the first comparator is connected to one input of the logical device OR, the output of the second comparator is connected a relay is connected to the other input of the OR logic device, the relay is connected to the output of the OR logic device, the first make contact of which is connected between the connection point of the compensation coil with the second resistor and the connection point of the first and third resistors, and the second make contact is connected between the connection point of the first resistor and the second resistor and the connection point of the first and third resistors, the first and third resistors are made of resistive material with a temperature coefficient of resistance not exceeding 1.5 • 10 -5 1 / o С, by integrated technology on a common substrate, with the upper limit ω 1 of the lower range of measured angular velocities, when the first and second closing contacts of the relay are open, with the upper limit of ω 2 (ω 2 > ω 1 ) of the highest range of measured angular speeds when the first and second closing relay contacts are closed, a maximum output voltage U at the last stage of the DC output of the amplifier, when the output voltage U d of the gyro angular velocity meter at the upper limit range of the measured angle with orostey and a relative error transform coefficient δK gyroscopic meter angular velocity resistance of the first resistor r 1, r 2 of the second resistor and the third resistor r 3 are executed in accordance with the relations
Figure 00000002

Figure 00000003

Figure 00000004

where r p is the transient resistance of the closed contact of one of the relay closing contacts.

В варианте выполнения гироскопического измерителя угловой скорости четвертый и пятый резисторы выполнены по интегральной технологии на одной подложке. In an embodiment of the gyroscopic angular velocity meter, the fourth and fifth resistors are made by integrated technology on one substrate.

Путем введения второго и третьего резисторов, первого и второго компараторов, логического устройства ИЛИ и реле, подключения точки соединения первого и второго резисторов к двум противоположным входам первого и второго компараторов, подключения выходов первого и второго компараторов к входам логического устройства ИЛИ, подключения реле к выходу логического устройства ИЛИ, подключения второго замыкающего контакта реле между точкой соединения первого и второго резисторов и точкой соединения первого и третьего резисторов, выполнения сопротивлений первого резистора r1 и третьего резистора r3 в соответствии с соотношением

Figure 00000005

где ω1 - верхний предел низшего диапазона измеряемых угловых скоростей, когда первый и второй замыкающие контакты реле разомкнуты;
ω2(ω2>ω1) - верхний предел высшего диапазона измеряемых угловых скоростей, когда первый и второй замыкающие контакты реле замкнуты, обеспечивается большая разрешающая способность измерения угловой скорости ω в отношении ω2/ω1 в нижнем диапазоне 0<ω≤ω1 вследствие большей величины напряжения на суммарном сопротивлении первого и третьего резисторов при разомкнутом втором замыкающем контакте реле, когда измеряемая угловая скорость мала настолько, что первый и второй компараторы не подают в логическое устройство ИЛИ сигнал, приводящий к срабатыванию реле.By introducing the second and third resistors, the first and second comparators, the OR logic device and the relay, connecting the connection point of the first and second resistors to the two opposite inputs of the first and second comparators, connecting the outputs of the first and second comparators to the inputs of the OR logic device, connecting the relay to the output logical device OR, connecting a second make contact of the relay between the connection point of the first and second resistors and the connection point of the first and third resistors, resistance of the first resistor r 1 and r 3 of the third resistor in accordance with the relation
Figure 00000005

where ω 1 is the upper limit of the lowest range of measured angular velocities when the first and second relay closing contacts are open;
ω 2 (ω 2 > ω 1 ) is the upper limit of the highest range of measured angular velocities, when the first and second relay closing contacts are closed, a higher resolution of measuring angular velocity ω with respect to ω 2 / ω 1 in the lower range 0 <ω≤ω 1 due to the higher voltage across the total resistance of the first and third resistors with the second relay closing contact open, when the measured angular velocity is so small that the first and second comparators do not supply an OR signal to the logic device, leading to relay operation.

В результате повышается точность измерения угловой скорости в нижнем диапазоне измеряемых угловых скоростей. As a result, the accuracy of measuring angular velocity in the lower range of measured angular velocities is increased.

При введении второго резистора, подключении первого замыкающего контакта реле между точкой соединения второго резистора с компенсационной катушкой и точкой соединения первого и третьего резисторов, выполнении сопротивления r3 третьего резистора, исходя из соотношения

Figure 00000006

где rп - переходное сопротивление замкнутого контакта одного из замыкающих контактов реле;
δK - относительная погрешность коэффициента преобразования измерителя угловой скорости;
Uy - максимальное выходное напряжение последнего каскада выходного усилителя постоянного тока;
Uг - выходное напряжение гироскопического измерителя угловой скорости на верхнем пределе диапазона измеряемых угловых скоростей;
при замыкании первого и второго замыкающих контактов для падения напряжения от тока компенсационной катушки на переходном сопротивлении второго замыкающего контакта создается делитель напряжения из второго резистора и переходного сопротивления первого замыкающего контакта.With the introduction of the second resistor, connecting the first make contact of the relay between the connection point of the second resistor with the compensation coil and the connection point of the first and third resistors, performing resistance r 3 of the third resistor, based on the ratio
Figure 00000006

where r p is the transient resistance of the closed contact of one of the relay closing contacts;
δK is the relative error of the conversion coefficient of the angular velocity meter;
U y is the maximum output voltage of the last stage of the output DC amplifier;
U g - the output voltage of the gyroscopic angular velocity meter at the upper limit of the range of measured angular velocities;
when the first and second make contacts are closed, for the voltage drop from the current of the compensation coil at the transition resistance of the second make contact, a voltage divider is created from the second resistor and the transition resistance of the first make contact.

В результате на выход гироскопического измерителя угловой скорости поступает значительно уменьшенная величина падения напряжения на переходном сопротивлении второго замыкающего контакта реле. Тем самым повышаются стабильность коэффициента преобразования гироскопического измерителя угловой скорости и точность его измерений. As a result, the output of the gyroscopic angular velocity meter receives a significantly reduced voltage drop across the transition resistance of the second relay closing contact. This increases the stability of the conversion coefficient of the gyroscopic angular velocity meter and the accuracy of its measurements.

Путем выполнения первого и третьего резисторов из резистивного материала с малым температурным коэффициентом сопротивления по интегральной технологии на общей подложке обеспечиваются идентичность температурных условий обоих резисторов, одинаковое малое температурное изменение их сопротивлений. В результате уменьшается температурное изменение коэффициента преобразования гироскопического измерителя угловой скорости и повышается точность измерения угловой скорости. By performing the first and third resistors from a resistive material with a low temperature coefficient of resistance by integrated technology on a common substrate, the temperature conditions of both resistors are identical, the same small temperature change in their resistances. As a result, the temperature change of the conversion coefficient of the gyroscopic angular velocity meter is reduced, and the accuracy of measuring the angular velocity is increased.

Посредством выполнения усилителя из нескольких каскадов, из которых выходные каскады являются усилителями постоянного тока, подключения четвертого резистора к одному выводу пятого резистора и к точке соединения первого и третьего резисторов, подключения пятого резистора к входу одного из каскадов усилителя постоянного тока и к выходу предыдущего каскада усилителя достигается неизменность функции преобразования гироскопического измерителя угловой скорости при изменении нагрузки последнего каскада усилителя постоянного тока путем замыкания или размыкания первого и второго замыкающих контактов реле, так как при этом коэффициент преобразования усилителя остается постоянным. Поэтому остаются неизмененными динамические характеристики гироскопического измерителя угловой скорости, полоса частот его пропускания, статическая ошибка, чем повышается точность измерения угловой скорости. By performing an amplifier of several stages, of which the output stages are DC amplifiers, connecting the fourth resistor to one terminal of the fifth resistor and to the connection point of the first and third resistors, connecting the fifth resistor to the input of one of the stages of the DC amplifier and to the output of the previous amplifier stage the conversion function of the gyroscopic angular velocity meter is constant when the load of the last stage of the DC amplifier is changed by shorting or opening of the first and second relay closing contacts, as the conversion coefficient of the amplifier remains constant. Therefore, the dynamic characteristics of the gyroscopic angular velocity meter, the frequency band of its transmission, and the static error remain unchanged, which increases the accuracy of measuring the angular velocity.

На фиг. 1 представлен гироскопический измеритель угловой скорости, на фиг.2 - схема соединения резисторов при замкнутых первом и втором замыкающих контактах реле, на фиг.3 - эквивалентная схема соединений резисторов. In FIG. 1 shows a gyroscopic angular velocity meter, figure 2 is a diagram of the connection of resistors with the closed first and second closing relay contacts, figure 3 is an equivalent diagram of the connections of resistors.

В гироскопическом измерителе угловой скорости (фиг.1) ротор 1 с кинетическим моментом Н по оси Z установлен в корпусе посредством подшипников 2', 2", обеспечивающих свободу углового перемещения ротора 1 относительно оси X. По оси X установлены преобразователь углового положения 3, например потенциометрического типа, и магнитоэлектрический силовой преобразователь с постоянным магнитом 4 и компенсационной катушкой с секциями 5', 5". Выход преобразователя углового положения 3 подключен к входу усилителя с каскадами 6', 6",...,6(n) общим числом n (n=2,3...). Из них k (k<n) каскадов от 6(n-k) до 6(n) являются каскадами выходного усилителя постоянного тока.In the gyroscopic angular velocity meter (Fig. 1), the rotor 1 with the kinetic moment H along the Z axis is mounted in the housing by means of bearings 2 ', 2 ", which ensure the freedom of angular movement of the rotor 1 relative to the X axis. An angular position converter 3 is installed along the X axis, for example potentiometric type, and a magnetoelectric power converter with a permanent magnet 4 and a compensation coil with sections 5 ', 5 ". The output of the angular position converter 3 is connected to the input of the amplifier with stages 6 ', 6 ", ..., 6 (n) with a total number n (n = 2,3 ...). Of these, k (k <n) stages are from 6 (nk) to 6 (n) are stages of the output DC amplifier.

Первый вывод первого резистора R1 подключен к первому выводу второго резистора R2, второй вывод которого подключен к выводу первой секции 5' компенсационной катушки. Второй вывод первого резистора R1 подключен к третьему резистору R3. К точке соединения первого резистора R1 с третьим резистором R3 подключен первый вывод четвертого резистора R4, второй вывод которого подключен к входу последнего каскада 6(n) выходного усилителя постоянного тока, куда также подсоединен первый вывод пятого резистора R5, второй вывод которого подключен к выходу предыдущего каскада 6(n-1) усилителя.The first terminal of the first resistor R1 is connected to the first terminal of the second resistor R2, the second terminal of which is connected to the terminal of the first section 5 'of the compensation coil. The second terminal of the first resistor R1 is connected to the third resistor R3. The first output of the fourth resistor R4 is connected to the connection point of the first resistor R1 with the third resistor R3, the second output of which is connected to the input of the last stage 6 (n) of the output DC amplifier, where the first output of the fifth resistor R5 is connected, the second output of which is connected to the output of the previous one stage 6 (n-1) amplifier.

К выходу последнего каскада 6(n) выходного усилителя постоянного тока подключена секция 5" компенсационной катушки.Section 5 "of the compensation coil is connected to the output of the last stage 6 (n) of the output DC amplifier.

К точке соединения первого резистора R1 с вторым резистором R2 подключены положительный вход первого компаратора 7' и отрицательный вход второго компаратора 7". К отрицательному входу первого компаратора 7' и положительному входу второго компаратора 7" подключен источник опорного напряжения Uпор.The positive input of the first comparator 7 'and the negative input of the second comparator 7 "are connected to the connection point of the first resistor R1 with the second resistor R2. The voltage reference U pore is connected to the negative input of the first comparator 7' and the positive input of the second comparator 7".

Выходы первого компаратора 7' и второго компаратора 7" подключены к входам логического устройства ИЛИ, к выходу которого подключено реле 9. Первый замыкающий контакт К1 реле 9 подключен между точкой соединения второго резистора R2 с секцией 5' компенсационной катушки и точкой соединения первого R1 и третьего R3 резисторов. Второй замыкающий контакт К2 реле 9 подключен между точкой соединения первого резистора R1 с вторым резистором R2 и точкой соединения первого резистора R1 с третьим резистором R3. The outputs of the first comparator 7 'and the second comparator 7 "are connected to the inputs of the OR logic device, the relay 9 is connected to the output thereof. The first make contact K1 of the relay 9 is connected between the connection point of the second resistor R2 with the compensation coil section 5' and the connection point of the first R1 and third R3 Resistors A second make contact K2 of relay 9 is connected between the connection point of the first resistor R1 with the second resistor R2 and the connection point of the first resistor R1 with the third resistor R3.

К точке соединения первого резистора R1 с вторым резистором R2 подключено измерительное устройство 10, например, вольтметр. Преобразователь углового положения 3 может быть запитан напряжением Uпит от источника питания переменного тока. Тогда каскады 6', 6",...,6(n-k) усилителя будут представлять собой каскады усилителя переменного тока с демодулятором.A measuring device 10, for example, a voltmeter, is connected to the connection point of the first resistor R1 with the second resistor R2. The angular position converter 3 can be powered by a voltage U pit from an AC power source. Then the cascades 6 ', 6 ", ..., 6 (nk) of the amplifier will be the cascades of an AC amplifier with a demodulator.

Первый резистор R1 и третий резистор R3 изготовлены из резистивного материала с температурным коэффициентом сопротивления, не большим 1,5•10-5 1/oС, например из аморфного сплава марки Х20Н75Ю-ВИ, по интегральной технологии путем напыления на общей подложке.The first resistor R1 and the third resistor R3 are made of a resistive material with a temperature coefficient of resistance not exceeding 1.5 • 10 -5 1 / o С, for example, from an amorphous alloy of the grade X20H75YU-VI, using integrated technology by spraying on a common substrate.

Гироскопический измеритель угловой скорости работает следующим образом. При наличии угловой скорости ω по оси Y ротор 1 под действием гироскопического момента начнет разворачиваться относительно оси X. Преобразователь углового положения 3 измеряет угловое перемещение ротора 1 и выдает сигнал в усилитель с каскадами 6', 6"...6(n). С выхода последнего каскада 6(n) выходного усилителя постоянного тока сигнал поступает на секции 5', 5" компенсационной катушки магнитоэлектрического силового преобразователя и резисторы R1, R2, R3. Посредством проходящего через секции 5', 5" компенсационной катушки тока магнитоэлектрический силовой преобразователь создает момент, компенсирующий гироскопический момент.Gyroscopic angular velocity meter works as follows. In the presence of an angular velocity ω along the Y axis, the rotor 1 under the action of the gyroscopic moment will begin to turn around the X axis. The angular position transducer 3 measures the angular displacement of the rotor 1 and gives a signal to the amplifier with stages 6 ', 6 "... 6 (n) . С the output of the last stage 6 (n) of the output DC amplifier, the signal is supplied to sections 5 ', 5 "of the compensation coil of the magnetoelectric power converter and resistors R1, R2, R3. The magnetoelectric power transducer creates a moment that compensates for the gyroscopic moment by passing through the current compensation sections 5 ', 5 ".

При угловой скорости ωi(0<ωi≤ω1, где ω1 - верхний предел низшего диапазона измеряемых угловых скоростей, когда первый К1 и второй К2 замыкающие контакты реле 9 разомкнуты) первый замыкающий контакт К1 и второй замыкающий контакт К2 находятся в разомкнутом состоянии. Измеряемый измерительным устройством 10 сигнал Uвых.1 гироскопического измерителя угловой скорости в этом случае описывается выражением

Figure 00000007

где kсп - коэффициент преобразования магнитоэлектрического силового преобразователя;
r1, r3 - сопротивления соответственно первого R1 и третьего R3 резисторов.At an angular velocity ω i (0 <ω i ≤ω 1 , where ω 1 is the upper limit of the lowest range of measured angular velocities, when the first K1 and second K2 make contact of relay 9 open), the first make contact K1 and the second make contact K2 are open condition. Measured by the measuring device 10, the signal U out.1 of the gyroscopic angular velocity meter in this case is described by the expression
Figure 00000007

where k sp - the conversion coefficient of the magnetoelectric power converter;
r 1 , r 3 - resistance, respectively, of the first R1 and third R3 resistors.

При достижении угловой скорости ωi = ω1 напряжение на резисторах R1 и R3 достигает величины, при которой происходит срабатывание одного из первого 7' или второго 7" компараторов (в зависимости от направления вектора угловой скорости).When the angular velocity ω i = ω 1 is reached, the voltage across the resistors R1 and R3 reaches the value at which one of the first 7 'or second 7 "comparators is triggered (depending on the direction of the angular velocity vector).

Тогда на вход логического устройства ИЛИ 8 поступает сигнал, приводящий к срабатыванию реле 9. Первый К1 и второй К2 замыкающие контакты замыкаются и закорачивают резистор R1 и оба резистора R2 и R1. Then, the input of the logic device OR 8 receives a signal leading to the operation of relay 9. The first K1 and second K2 make contacts close and short-circuit resistor R1 and both resistors R2 and R1.

Измеряемый измерительным устройством 10 сигнал Uвых.2 гироскопического измерителя угловой скорости при угловой скорости ωj (ω1<ωj≤ω2, где ω2 - верхний предел высшего диапазона измеряемых угловых скоростей, когда первый К1 и второй К2 замыкающие контакты реле 9 замкнуты) имеет вид

Figure 00000008

Подаваемое на входы первого 7' и второго 7" компараторов пороговое напряжение Uпор выбирается такой величины, чтобы суммарное напряжение на резисторах R1 и R3 было близким к максимальному выходному напряжению Uy каскада 6(n) выходного усилителя постоянного тока. Тогда в низшем диапазоне измеряемых угловых скоростей при угловой скорости ωi = ω1 суммарное напряжение на резисторах R1 и R3 будет близким к напряжению Uу. Тем самым при более низкой угловой скорости достигается получение большего напряжения на выходе гироскопического измерителя угловой скорости, обеспечивая повышение разрешающей способности в низшем диапазоне угловых скоростей. Для этого сопротивления резисторов R1 и R3 выполняются на основании соотношения
Figure 00000009

где M (M>1) - коэффициент повышения разрешающей способности измерения угловой скорости в низшем диапазоне по сравнению с высшим диапазоном.Measured by measuring device 10, the signal U out.2 of the gyroscopic angular velocity meter at angular velocity ω j (ω 1 <ω j ≤ω 2 , where ω 2 is the upper limit of the highest range of measured angular velocities when the first K1 and second K2 make relay contacts 9 closed) has the form
Figure 00000008

The threshold voltage U then applied to the inputs of the first 7 'and second 7 "comparators is selected so that the total voltage across the resistors R1 and R3 is close to the maximum output voltage U y of the cascade 6 (n) of the output DC amplifier. Then, in the lower range of measured angular velocity at an angular velocity ω i = ω 1, the total voltage across resistors R1 and R3 will be close to the voltage U in. thus, at a lower angular velocity achieved at obtaining a higher voltage output of the gyroscopic meter coal howl speed, providing greater resolution in the lower range of angular velocities. To do this, the resistance of resistors R1 and R3 are performed on the basis of the ratio
Figure 00000009

where M (M> 1) is the coefficient of increasing the resolution of measuring angular velocity in the lower range compared to the higher range.

Во время включения и выключения резисторов R2 и R3 при размыкании и замыкании соответственно первого К1 и второго К2 замыкающих контактов реле 9 функция преобразования гироскопического измерителя угловой скорости не изменяется, так как при изменении нагрузки каскада 6(n) выходного усилителя постоянного тока коэффициент преобразования каскада 6(n) не изменяется.When turning on and off the resistors R2 and R3 when the first K1 and second K2 of the relay 9 contacts open and close, the conversion function of the gyroscopic angular velocity meter does not change, since when the load of stage 6 (n) of the output DC amplifier is changed, the conversion coefficient of stage 6 (n) does not change.

Действительно, ток I1 через резистор R4 равен

Figure 00000010

где I2 - ток в резисторе R3;
r4 - сопротивление резистора R4.Indeed, the current I 1 through the resistor R4 is equal to
Figure 00000010

where I 2 is the current in the resistor R3;
r 4 is the resistance of the resistor R4.

Отсюда

Figure 00000011

Входное напряжение Uвх каскада 6 выходного усилителя постоянного тока определяется соотношением
Uвх=I1r5, (6)
где r5 - сопротивление резистора R5.From here
Figure 00000011

The input voltage U I stage 6 of the output DC amplifier is determined by the ratio
U I = I 1 r 5 , (6)
where r 5 is the resistance of the resistor R5.

Коэффициент преобразования W каскада 6(n) выходного усилителя постоянного тока равен

Figure 00000012

Подставляя в (7) выражения (5), (6), получим
Figure 00000013

Следовательно, коэффициент преобразования каскада 6(n) выходного усилителя постоянного тока, а значит, и коэффициент преобразования всего усилителя не зависит от изменения нагрузки каскада 6(n) при включении и выключении резисторов R1 и R2.The conversion coefficient W of the cascade 6 (n) of the output DC amplifier is
Figure 00000012

Substituting expressions (5), (6) in (7), we obtain
Figure 00000013

Consequently, the conversion coefficient of stage 6 (n) of the output DC amplifier, and hence the conversion coefficient of the entire amplifier, does not depend on the change in the load of stage 6 (n) when turning on and off the resistors R1 and R2.

Поэтому не изменяется функция преобразования гироскопического измерителя угловой скорости, обеспечиваются стабильность статической ошибки и устойчивость следящей системы. Therefore, the conversion function of the gyroscopic angular velocity meter does not change, the stability of the static error and the stability of the tracking system are ensured.

При разомкнутых первом К1 и втором К2 замыкающих контактах реле 9 напряжение Uа-б между точками "а" и "б" цепи равно
Uа-б=Uу-Uг, (9)
где Uy - максимальное выходное напряжение каскада 6(n) выходного усилителя постоянного тока;
Uг - выходное напряжение гироскопического измерителя угловой скорости на верхнем пределе диапазона измеряемых угловых скоростей.When the first K1 and second K2 open relay contacts of relay 9, the voltage U a-b between the points "a" and "b" of the circuit is
U a-b = U y -U g , (9)
where U y is the maximum output voltage of the cascade 6 (n) of the output DC amplifier;
U g - the output voltage of the gyroscopic angular velocity meter at the upper limit of the range of measured angular velocities.

Uа-б=I2r2, (10)
где r2 - сопротивление второго резистора R2.U a-b = I 2 r 2 , (10)
where r 2 is the resistance of the second resistor R2.

Figure 00000014

С учетом (11) выражение (10) преобразуется к виду
Figure 00000015

В результате подстановки выражения (12) в (9) получим
Figure 00000016

Поделив обе части соотношения (13) на r3, получим с учетом выражения (3)
Figure 00000017

В схеме соединений резисторов (фиг.2) при замкнутых первом К1 и втором К2 замыкающих контактах реле 9 резистор Rп1 представляет переходное сопротивление замкнутого первого замыкающего контакта К1, резистор Rп2 - переходное сопротивление замкнутого второго замыкающего контакта К2.
Figure 00000014

In view of (11), expression (10) is transformed to the form
Figure 00000015

As a result of the substitution of expression (12) in (9), we obtain
Figure 00000016

Dividing both sides of the relation (13) by r 3 , we obtain, taking into account the expression (3)
Figure 00000017

In the schematic resistors (2) at a closed first K1 and K2, the second relay 9 closes the contacts n1 resistor R represents the contact resistance of the closed first normally open contact K1 resistor R n2 - contact resistance of the closed second switching contact K2.

Схема соединений резисторов (фиг. 2) приведена к эквивалентной схеме (фиг.3) исходя из допущений, что сопротивление rп2 резистора Rп2 значительно меньше сопротивления r1 резистора R1, а сопротивления rп1 резистора Rп1 и rп2 резистора Rп2 равны между собой и равны сопротивлению rп.The resistor connection diagram (Fig. 2) is reduced to the equivalent circuit (Fig. 3) based on the assumptions that the resistance r p2 of the resistor R p2 is much less than the resistance r 1 of the resistor R1, and the resistance r p1 of the resistor R p1 and r p2 of the resistor R p2 are equal between themselves and are equal to the resistance r p .

Напряжение Uа-в между точками "а" и "в" цепи

Figure 00000018

Напряжение Uб-в между точками "б" и "в" цепи
Figure 00000019

После подстановки выражения (15) в (16) получается
Figure 00000020

Исходя из фактического соотношения r2>rп, выражение (17) может быть приведено к виду
Figure 00000021

Напряжение Uв-г между точками "в" и "г" цепи
Uв-г=I2r3. (19)
Поделив выражение (12) на (13), получим с учетом соотношения (14)
Figure 00000022

На верхнем пределе ω2 высшего диапазона измеряемых угловых скоростей
Uв-г=Uг (21)
Uб-в = ΔUг, (22)
где ΔUг - погрешность, вносимая в выходной сигнал измерителя угловой скорости при коммутации резисторов R1, R2, R3. Поделив друг на друга выражения (21), (22), получим
Figure 00000023

где δK - относительная погрешность коэффициента преобразования гироскопического измерителя угловой скорости.Voltage U a- b between points "a" and "in" circuit
Figure 00000018

Voltage U b-c between points "b" and "c" circuit
Figure 00000019

After substituting expression (15) into (16), we obtain
Figure 00000020

Based on the actual ratio r 2 > r p , expression (17) can be reduced to
Figure 00000021

The voltage U VG between the points "in" and "g" circuit
U r-r = I 2 r 3 . (19)
Dividing expression (12) by (13), we obtain, taking into account relation (14)
Figure 00000022

At the upper limit of ω 2 the highest range of measured angular velocities
U r-g = U g (21)
U b-c = ΔU g , (22)
where ΔU g is the error introduced into the output signal of the angular velocity meter when switching resistors R1, R2, R3. Dividing expressions (21), (22) into each other, we obtain
Figure 00000023

where δK is the relative error of the conversion coefficient of the gyroscopic angular velocity meter.

На основании выражения (20) после подстановки в него соотношения (23) получим

Figure 00000024

Соотношения (3), (14), (24) служат основанием для выполнения первого резистора R1, второго резистора R2 и третьего резистора R3.Based on expression (20), after substituting relation (23) into it, we obtain
Figure 00000024

Relations (3), (14), (24) are the basis for the implementation of the first resistor R1, the second resistor R2 and the third resistor R3.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Гироскопические системы. Под редакцией Д.С.Пельпора. М., "Высшая школа", 1986 г., стр.64, 65, рис.3.1а.SOURCES OF INFORMATION
1. Gyroscopic systems. Edited by D.S. Pelpor. M., "Higher School", 1986, pp. 64, 65, Fig. 3.1a.

2. Гироскопические системы. Под редакцией Д.С.Пельпора. М., "Высшая школа", 1986 г., стр.64, 65, рис.3.1б. 2. Gyroscopic systems. Edited by D.S. Pelpor. M., "Higher School", 1986, pp. 64, 65, Fig. 3.1b.

Claims (2)

1. Гироскопический измеритель угловой скорости, содержащий в цепи преобразования преобразователь углового положения, магнитоэлектрический силовой преобразователь с компенсационной катушкой, подключенный к выходу преобразователя углового положения усилитель, в выходную цепь которого включены компенсационная катушка и первый резистор, отличающийся тем, что введены второй, третий, четвертый и пятый резисторы, первый и второй компараторы, логическое устройство ИЛИ, реле, усилитель выполнен с n (n= 2,3. . . ) каскадами, в том числе с k (k<n) каскадами выходного усилителя постоянного тока, первый вывод компенсационной катушки подключен к выходу последнего каскада выходного усилителя постоянного тока, к второму выводу компенсационной катушки подключен первый вывод второго резистора, к второму выводу которого подключен первый вывод первого резистора, к второму выводу первого резистора подключен первый вывод третьего резистора, к точке соединения первого и третьего резисторов подключен первый вывод четвертого резистора, второй вывод которого подключен к выводу пятого резистора, пятый резистор подключен между входом одного из каскадов выходного усилителя постоянного тока и выходом предыдущего по сравнению с ним каскада усилителя точкой соединения четвертого и пятого резисторов к входу вышеупомянутого каскада выходного усилителя постоянного тока, точка соединения первого и второго резисторов соединена с противоположными по знаку входами первого и второго компараторов, выход первого компаратора подключен к одному входу логического устройства ИЛИ, выход второго компаратора подключен к другому входу логического устройства ИЛИ, к выходу логического устройства ИЛИ подключено реле, первый замыкающий контакт которого подключен между точкой соединения компенсационной катушки с вторым резистором и точкой соединения первого и третьего резисторов, а второй замыкающий контакт подключен между точкой соединения первого резистора с вторым резистором и точкой соединения первого и третьего резисторов, первый и третий резисторы выполнены из резистивного материала с температурным коэффициентом сопротивления, не большим 1,5•10-5 1/oС, по интегральной технологии на общей подложке, при верхнем пределе ω1 низшего диапазона измеряемых угловых скоростей, когда первый и второй замыкающие контакты реле разомкнуты, при верхнем пределе ω2 (ω2>ω1) высшего диапазона измеряемых угловых скоростей, когда первый и второй замыкающие контакты реле замкнуты, при максимальном выходном напряжении Uу последнего каскада выходного усилителя постоянного тока, при выходном напряжении Ur гироскопического измерителя угловой скорости на верхнем пределе диапазона измеряемых скоростей и относительной погрешности δK коэффициента преобразования гироскопического измерителя угловой скорости сопротивления r1 первого резистора, r2 второго резистора и r3 третьего резистора выполнены в соответствии с соотношениями
Figure 00000025

Figure 00000026

Figure 00000027

где rn - переходное сопротивление замкнутого контакта одного из замыкающих контактов реле.1. A gyroscopic angular velocity meter, comprising an angular position transducer in the conversion circuit, a magnetoelectric power transducer with a compensation coil, an amplifier connected to the output of the angular position transducer, the output circuit of which includes a compensation coil and a first resistor, characterized in that a second, third, fourth and fifth resistors, first and second comparators, OR logic device, relay, amplifier made with n (n = 2,3...) cascades, including k (k <n) cascades and an output DC amplifier, the first output of the compensation coil is connected to the output of the last stage of the output DC amplifier, the first output of the second resistor is connected to the second output of the compensation coil, the first output of the first resistor is connected to the second output, the first output of the third is connected to the second output of the first resistor resistor, the first output of the fourth resistor is connected to the connection point of the first and third resistors, the second output of which is connected to the output of the fifth resistor, p the first resistor is connected between the input of one of the stages of the output DC amplifier and the output of the amplifier circuit previous to it, the connection point of the fourth and fifth resistors to the input of the aforementioned stage of the output DC amplifier, the connection point of the first and second resistors is connected to the opposite inputs of the first and the second comparator, the output of the first comparator is connected to one input of the logical device OR, the output of the second comparator is connected to another input of the logical about the OR device, a relay is connected to the output of the logical device OR, the first make contact of which is connected between the connection point of the compensation coil with the second resistor and the connection point of the first and third resistors, and the second make contact is connected between the connection point of the first resistor and the second resistor and the connection point of the first and the third resistors, the first and third resistors are made of resistive material with a temperature coefficient of resistance not exceeding 1.5 • 10 -5 1 / o С, according to the integrated techno logic on a common substrate, with the upper limit of ω 1 of the lower range of measured angular velocities, when the first and second relay closing contacts are open, with the upper limit of ω 2 (ω 2 > ω 1 ) of the highest range of measured angular velocities, when the first and second relay contacts closed at the maximum output voltage U at the last stage of the output DC amplifier, at the output voltage U r of the gyroscopic angular velocity meter at the upper limit of the range of measured velocities and relative error δK of the conversion coefficient of the gyroscopic resistance angular velocity meter r 1 of the first resistor, r 2 of the second resistor and r 3 of the third resistor are made in accordance with the relations
Figure 00000025

Figure 00000026

Figure 00000027

where r n is the transient resistance of the closed contact of one of the relay closing contacts. 2. Гироскопический измеритель угловой скорости по п. 1, отличающийся тем, что четвертый и пятый резисторы выполнены по интегральной технологии на одной подложке. 2. The gyroscopic angular velocity meter according to claim 1, characterized in that the fourth and fifth resistors are made by integrated technology on one substrate.
RU2000131512A 2000-12-19 2000-12-19 Gyroscopic angular accelerometer RU2184937C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000131512A RU2184937C1 (en) 2000-12-19 2000-12-19 Gyroscopic angular accelerometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000131512A RU2184937C1 (en) 2000-12-19 2000-12-19 Gyroscopic angular accelerometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2184937C1 true RU2184937C1 (en) 2002-07-10

Family

ID=20243478

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000131512A RU2184937C1 (en) 2000-12-19 2000-12-19 Gyroscopic angular accelerometer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2184937C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Гироскопические системы/Под ред. Д.С. Пельпора. - М.: Высшая школа, 1986, с.64-65. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2593253B2 (en) Current measurement circuit
JPS60104263A (en) Detector measuring parameter
JPS5979172A (en) Circuit device using hole-magnetic field sensor
US4608533A (en) Automatic compensation circuit for use with analog multiplier
US20200124647A1 (en) Zero-crossing detection circuit and sensor device
JP2972552B2 (en) Detection circuit and detection method for capacitive sensor
RU2184937C1 (en) Gyroscopic angular accelerometer
CN109239514B (en) Short circuit and open circuit detection circuit of liquid level meter sensor
JP2007315980A (en) Current/voltage conversion circuit
RU2199755C1 (en) Device for transforming inertial data
CN218497018U (en) Current measuring circuit and current measuring device
US4225778A (en) Flow detection system
JP2000329513A (en) Driving circuit for physical quantity detecting element and rotation angle sensor
RU2757852C1 (en) Converter of voltage of analogue sensor to frequency or duty cycle
RU2096785C1 (en) Compensation accelerator
JP3143036B2 (en) Resistivity measurement circuit
Shafran A MEMS-based, high-resolution Electric-Field meter
RU2155965C1 (en) Compensation accelerometer
JPH0351748Y2 (en)
RU2107301C1 (en) Compensation accelerometer
KR930002777Y1 (en) Tiny little electric current testing circuit
SU725043A1 (en) Active resistance-to-frequency converter
SU1628011A1 (en) Device for measuring specific resistance of semiconductor material
JPS608729B2 (en) Rotation angle detection device
JP2003149273A (en) Current detector

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171220