ДУ - датчик углов; ДМ – датчик момента (корректирующий двигатель)

 

Датчик угла представляет собой преобразователь индукционного типа и преобразует угол поворота ротора в напряжение.

Статор датчика угла состоит из магнитопровода, набранного из листов стали, и катушки возбуждения. Напряжение возбуждения подводится к лепесткам. Ротор представляет собой спрессованный каркас с лепестками, служащими для снятия выходного сигнала. В каркас уложены две сигнальные обмотки.

Переменный магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения, пересекая витки обмоток ротора, соединенных встречно, наводит в них ЭДС Е1 и Е2.

Рис.1.5. Устройство датчика углов

Рис.1.6. Устройство датчика углов (вид сбоку)

При нулевом положении ротора и симметричном расположении сигнальных обмоток Е1=Е2 и выходной сигнал равен нулю. При повороте ротора потокосцепление обмоток различно, а, следовательно, и различны наводимые в них ЭДС и сигнал на выходе Е2-Е1 не равен нулю.

Максимальный угол поворота датчика составляет 5⁰. Обмотка возбуждения питается переменным током напряжением 7,5В частотой 10кГц.

Рис.1.7. Датчик моментов

В качестве моментного устройства в гироблоке используется датчик момента ДМ-9. Представляет собой магнитоэлектрический преобразователь постоянного тока, состоящий из статора и ротора. Статор представляет собой ярмо с впаянным в него магнитом с полюсным наконечником. Ротор – спрессованный каркас с лепестками (служащими для подвода тока), в который уложены две обмотки.

На обмотку с током, помещенную в магнитное поле постоянного магнита, действует сила F. Так как обмотки между собой соединены встречно, то силы F₁=F₂=F направлены в одну сторону, результирующая которых 2F и создает вращающий момент.

7. Электромеханические интеграторы

В качестве интегратора в системе ИКВ используется электромеханический интегратор постоянного тока (рис.4.1). Он представляет собой двигатель – генератор типа ИЭ-1МА, работающий в замкнутой схеме с двигателем.

Двигатель-генератор состоит из двухфазного асинхронного двигателя переменного тока и тахогенератора постоянного тока, расположенных на одном валу.

Входным сигналом для интегратора является напряжение Uвх, снимаемое с масштабного сопротивления акселерометра Rн

Условие работы интегратора:

ΔU=Uвх-Uтг (4.1)

ΔU – напряжение на входе усилителя интегратора

Uвх – напряжение на входе интегратора

Uтг – напряжение обратной связи с тахогенератора

Присутствие напряжения ΔU на входе усилителя интегратора объясняется наличием постоянной времени двигатель-генератора (3,5с). ΔU может достигать больших значений.

Характеристика напряжения тахогенератора в зависимости от оборотов двигателя линейна с высокой точностью (В=0,15%), т.е. напряжение на обмотке тахогенератора пропорционально развиваемой двигателем скорости.

Uтг=КтгN (4.2)

Ктг =6В на 1000об/мин – крутизна характеристики тахогенератора

из 4.1 и 4.2 следует

КтгN=Uкх±ΔU

Напряжение Uвх пропорционально ускорению ц.м.

Uвх=КаV (4.3)

тогда с учетом 4.3угол поворота вала двигателя равен

 

(4.4)

Угол поворота вала двигатель - генератора пропорционален составляющей скорости полета.

Второй член уравнения 4.4 представляет собой погрешность интегрирования. Значение ΔU может быть уменьшено до приемлемого уровня выбором достаточно большого коэффициента усиления.

Для интегрирования с высокой точностью ускорений, действующих на акселерометр, необходимо чтобы соблюдалось равенство

(4.5)

Выполнение данного равенства невозможно из – за наличия постоянной времени тахогенертора.

Рис.4.1. Электромеханический интегратор ИЭ-1МА

Акселерометры

Акселерометр (рис.2.1.) состоит из датчика ДА-3, предварительного усилителя БУ-17, усилителя У-133, преобразователя У-134 и масштабного сопротивления Rн.

Принцип действия акселерометра основан на уравновешивании инерционных сил, возникающих при действии на чувствительный элемент датчика акселерометра ускорений, силами взаимодействия электрического тока с полем постоянного магнита.

Чувствительный элемент датчика – маятник, подвешенный на цапфах, на каркасе маятника расположены две обмотки: вторичная обмотка (обмотка ротора) индукционного датчика угла и обмотка обратной связи.

При действии ускорений на маятник действует инерционный момент Ми, пропорциональный действующему ускорению, под влиянием которого маятник перемещается

Ми=КиV

Вследствие перемещения расположенной на маятнике катушки ротора датчика угла относительно статора, в катушке ротора наводится переменная ЭДС, фаза которой определяется направлением смещения чувствительного элемента от нулевого положения, следовательно, направлением действия ускорения.

Сигнал с роторной обмотки индукционного датчика угла поступает на вход усилителя БУ-17, затем усилителя У-133, где он усиливается в сигнал постоянного тока. Усилитель У-134 является преобразователем синусоидального напряжения 5В. 10кГц в прямоугольное 0,7В, является опорным для усилителя У-133.

С усилителя У-133 напряжение поступает на обмотку обратной связи. расположенную в поле постоянного магнита. и выходное сопротивление Rн.

Взаимодействие магнитного поля обмотки обратной связи с полем постоянного магнита создает момент Мос, пропорциональный величине тока в обмотке обратной связи и уравновешивающий инерционный момент

Мос=КiI

При уравновешивании моментов

КиV= КiI

направление тока в обмотке обратной связи соответствует знаку ускорения, а его значение пропорционально действующему на датчик ускорению

Напряжение, снимаемое с выходного сопротивления

Напряжение, снимаемое с масштабного сопротивления Rн, пропорционально действующему ускорению.

Рис.2.1. Акселерометр ДА-3.

Магнитная система акселерометра показана на рис.2.2:

Рис.2.2. Магнитная система акселерометра