Следящая система «индукционный датчик-коррекционный механизм».

В этой следящей системе индукционный датчик служит для определения магнитного курса. Рассмотрим его работу.

Пусть два пермаллоевых стержня (рис. 9.5) параллельны друг другу, имеют свою первичную обмотку, питающуюся переменным напряжением U1. Обмотки намотаны таким образом, что магнит­ные потоки F1 и F2 b первом и во втором стержнях в каждый мо­мент равны по величине и противоположны по направлению. Сле­довательно, в каждый момент времени суммарный магнитный по­ток от двух первичных обмоток равен нулю, и он не может индуци­ровать ЭДС во вторичной обмотке, охватывающей оба стержня.

Рассмотрим процессы, происходящие в магнитном зонде (так называют систему, изображенную на рис. 9.5), если учесть, что он находится в магнитном поле Земли, причем оба сердечника лежат в горизонтальной плоскости.

 

Рис. 9.5. Магнитный зонд

 

На графике (рис. 9. 6, а) показано изменение во времени на­пряжения U₁, которым питаются первичные обмотки магнитного зонда.

Если напряжение U₁ достаточно велико, то магнитная индукция В в пермаллоевых стержнях при прохождении тока в первичных обмотках в некоторый момент перестанет возрастать, т. е. имеет место насыщение (рис. 9. 6, б).

 

Рис. 9.6. К пояснению работы индукционного магнитного датчика

 

Соответственно повышению индукции падает магнитная прони­цаемость μ (рис. 9.6, в). Когда индукция достигнет экстремума, маг­нитная проницаемость будет равна нулю, и наоборот, когда ток в первичной обмотке будет равен нулю, магнитная проницае­мость достигнет максимума.

Горизонтальная составляю­щая Н магнитного поля Земли сможет проникать в пермаллоевые сердечники только в мо­менты, когда магнитная про­ницаемость μ больше нуля. Следовательно, напряженность магнитного

поля Земли меняется во времени, так как показано на рис. 9.6, г. Как видно из рис. 9.6, г, магнитное поле Земли из пос­тоянного поля превратилось в пульсирующее определенного на­правления.

Поскольку магнитное поле Земли изменяется в стержнях от нуля до какого-то максимального значения, можно представить скорость изменения магнитного потока Земли во времени (рис. 9. 6, д).

Следовательно, переменный (пульсирующий) магнитный поток создаст во вторичной обмотке переменный ток, напряжение кото­рого

(9.9)

где U₂ — напряжение, В; W — количество витков во вторичной об­мотке; Н₁ — проекция горизонтальной составляющей магнитного поля Земли на ось симметрии магнитного зонда.

Нетрудно заметить, что частота напряжения U₂ в два раза больше, чем частота напряжения U₁ (рис. 9. 6, е).

Величина выходного напряжения U₂ зависит от направления горизонтальной составляющей магнитного поля Земли относитель­но магнитного зонда. Очевидно, напряжение U₂ будет максималь­ным, если направление горизонтальной составляющей Н совпада­ет с осью симметрии магнитного зонда, т. е.

(9.10)

где φ_м — угол между Н и осью симметрии зонда.

Рис. 9.7. Электрическая схема получения магнитного курса с помощью индукционного датчика

 

Казалось бы, что из уравнения (9. 10) можно определить маг­нитный курс φ_м, но, к сожалению, величина горизонтальной со­ставляющей магнитно­го поля Земли зависит от географической ши­роты места, и напряже­ние U₂ оказывается функцией двух пере­менных: широты места и направления магнит­ного поля Земли.

Поэтому в курсовых системах, в частности, в ГИК-1, применяют компенсационный спо­соб измерения, не зави­сящий от величины на­пряженности магнитно­го поля Земли и опре­деляющий только его направление.

На рис. 9. 7 представлена электрическая схема такого измери­теля.

Вместо одного магнитного зонда в схеме используются три> расположенные в пространстве относительно друг друга под углом 120°. Вторичные обмотки включены по схеме треугольника, вер­шины которого соединяются с тремя статорными обмотками сель­сина-приемника М₂. Сельсин-приемник расположен в специальном блоке, называемом коррекционным механизмом (КМ). Первичные обмотки магнитного зонда питаются током с напряжением 1,7 В и частотой 400 Гц.

Магнитное поле Земли будет наводить в зондах датчика не оди­наковые ЭДС, а в соответствии с их пространственной ориента­цией. Поэтому потенциалы на статорных обмотках сельсина зави­сят от направления горизонтальной составляющей магнитного по­ля Земли. Результирующее магнитное поле, создаваемое статорными обмотками сельсина, будет соответствовать направлению гори­зонтальной составляющей магнитного поля Земли.

С роторной обмотки сельсина М₂ сигнал поступает на усили­тель, а с него — на двигатель М₁ поворачивающий роторную об­мотку в положение, при котором напряжение на ней равно нулю.

Таким образом, рассмотренная схема следящей системы ИД-КМ преобразует сигнал, поступающий с индукционного дат­чика ИД, в угол поворота ротора двигателя, пропорциональный магнитному курсу.

Рис. 9.8. Конструкция индукционного датчика ИД:

1 – винт; 2 – крышка; 3 – девиационный прибор; 4 – прокладка; 5 – поплавок; 6 – основание; 7 – наружное кольцо; 8 – корпус; 9 – катушка первичной обмотки; 10 – чашка; 11 – платформа; 12 – груз; 13 – сердечник; 14 – катушка сигнальной (вторичной) обмотки; 15 – карданов подвес; 16 – штепсельный разъем.

 

В индукционном датчике (рис. 9. 8) магнитные зонды с жестко связанным с ними поплавком 5 помещаются в кардановом подве­се 15 корпуса прибора 8, заполненного жидкостью (лигроин и мас­ло МВП). Жидкость, поплавок и карданов подвес обеспечивают примерную горизонтальность магнитных зондов при кренах само­лета, уменьшая ошибки от вертикальной составляющей магнитно­го поля Земли.

Для компенсации полукруговой девиации служит девиационный прибор 3, расположенный на крышке 2 датчика.

Следует отметить, что индукционный датчик — более совер­шенный магнитный измеритель, чем КИ-13, поскольку он обладает большей чувствительностью, в нем отсутствуют ошибки от увлече­ния и застоя, а вместе с коррекционным механизмом имеется воз­можность устранения четвертной магнитной девиации.

Коррекционный механизм преобразует электрический сигнал индукционного датчика в угол поворота вала двигателя, связыва­ет индукционный датчик с курсовым гироскопом, устраняет чет­вертную девиацию с одновременной компенсацией погрешностей индукционного датчика и следящей системы ИД-КМ.

Компенсация четвертной девиации и инструментальных погреш­ностей осуществляется в коррекционном механизме специальным электромеханическим коррекционным устройством лекального ти­па, называемым лекальным корректором (рис. 9.9). Рассмотрим его работу.

 

Рис. 9. 9. Кинематическая схема лекального корректора и внеш­ний вид коррекционного механизма:

1—регулировочный винт; 2—профильная лента; 3— скоба; 4— ролик; 5—вил­ка; 6 —рычаг; 7—пружина; 8 —лента; 9 —щеткодержатель; 10 —потенцио­метр; 11— ось; 12— муфта; 13— коллектор; 14— стрелка; 15— шкала

 

Двигатель M₁, приводящий ротор сельсина-приемника М₂ в со­гласованное положение, должен перемещать и щетки 9 потенцио­метра 10. Ротор двигателя соединен со щетками потенциометра не жестко, а через специальный лекальный механизм, который состо­ит из гибкой металлической ленты 2 и ролика 4, находящегося в контакте с лентой. Ролик 4 укреплен на рычаге 6, жестко связан­ном с валом двигателя Mi. Таким образом, при перемещении ролика (что показано стрелкой на рис. 9. 9) с помощью гибкой ленты 8 и пружины 7 поворачиваются щетки 9 потенциометра 10 на некоторый угол. Таким образом, поворот щеток потенциометра складывается из суммы двух движений: от двигателя M₁ (основ­ное движение) и дополнительно — за счет перемещения ролика. Ролик 4 с рычагом 6 совершает движение вместе с осью 11. Вви­ду того, что гибкая лента 2 может иметь сложный профиль, который созда­ется поджатием двадцати четырех регулировочных винтов 1, угол поворота щеток потенциометра в определенных положе­ниях корректируется.

 

Рис. 9.10. К пояснению работы лекального механизма

 

Например, пусть α — угол поворота оси 11, про­порциональный повороту вала двигателя, β — угол поворота щеток потенцио­метра, а прямая 1 — же­лаемая зависимость β = f(α) (рис. 9.10). Тогда, если β меняется от изме­нения α в соответствии с кривой 2, а винты лекаль­ного механизма при этом не поджимают гибкую ленту, то поджатием вин­тов и изменением профиля ленты можно добиться изменения β от а в соответствии с кривой 3. Как видно из рисунка, ошибка ∆β при этом существенно уменьшается и становится равной ∆β`:

(9.11)

Следует отметить, что стрелка 14 (см. рис. 9. 9) коррекцион­ного механизма связана с осью 11 и, следовательно, показывает неисправленный курс β = f(α), т. е. компасный курс индукционно­го датчика.