Структура системы дистанционной передачи информации

Как уже было указано выше, ИД может содержать в своём составе два или три феррозонда, каждый из которых измеряет составляющую магнитного поля катушки вдоль оси своих сердечников. Он размещается в котелке МК под картушкой и вместе с котелком ориентируется требуемым образом относительно диаметральной плоскости судна.

Если используется двухзондовый ИД, то ось чувствительности одного зон­да уста­навливается вдоль диаметральной плоскости, а другого перпендикуляр­но ей. В этом слу­чае зонд 1 будет измерять продольную составляю­щую Х поля картушки, а зонд 2 - попе­речную У. Сигнальные обмотки зондов связаны со статорными обмотками синусно-косинусного вращающегося транс­форматора (СКВТ). Получая от зондов напряжение, пропорциональное указан­ным компонентам магнитного поля картушки, эти обмотки создают внутри СКВТ ортогональные магнитные потоки Ф1 и Ф2, образующие в сумме маг­нитный поток, ориентация вектора Ф которого внутри статора определяется положением картушки относительно диаметральной плоскости судна. Магнит­ный поток Ф индуктирует в обмотках ротора СКВТ напряжения, которые будут зависеть как от величины потока, так и направления вектора Ф относительно плоскости роторных обмоток. Если плоскость обмотки ротора параллельна век­тору Ф, то ЭДС, индуктированная в ней, при любом значении его модуля бу­дет равна нулю. Таким образом, устанавливая ротор СКВТ в такое положение, когда на одной из его обмоток сигнал постоянно будет равен нулю, мы будем отслеживать изменение ориентации картушки относительно диаметральной плоскости судна.

С этой целью, сигнал с роторной обмотки СКВТ после его усиления уси­лителем А поступает на двигатель Д, который через редуктор Р поворачивает ротор СКВТ. Когда сигнал, поступающий на двигатель, станет равным нулю, вращение ротора прекратится.

В трёхзондовом датчике оси зондов образуют равносторонний треуголь­ник. Их обмотки подмагничивания включаются последовательно и питаются от специального генератора переменного тока. Сигнальные обмотки соединены в треугольник и подключе­ны к статорным обмоткам сельсина. В рассматриваемом случае измеряются три составляющие HI, H2 и НЗ магнитного поля, образованного картушкой компа­са. Напряжения, пропорциональные измеренным компонентам, создают в сельсине три магнитных потока Ф1, Ф2 и ФЗ Направление вектора напряженности результирующего поля, образованного указанными потоками, будет, как и в предыдущем случае, определяться текущей ориентацией картушки МК. Ротор сельсина с помощью следящей системы, аналогичной рассмотренной выше, будет приводиться в состояние, при котором сигнал, снимаемый с его обмотки, будет равен нулю. Таким образом, осуществляется отслеживание поворотов картушки компаса и, как следствие, изменения курса судна.

Наряду с описанными вариантами, могут использоваться датчики, в кото­рых магнитный зонд имеет одну обмотку и яв­ляется, по существу, переменным индуктив­ным сопротивлением. Величина указанного сопротивления зависит от степени подмагничивания сердечника полем магнитов картуш­ки. Сердечники зондов L1...L3 повернуты в пространстве друг относительно друга на угол, равный 120°, аналогично тому, как это имело место в рассмотренном выше трехзондовом ИД. Степень их на­магниченности, а, следовательно, и величина индуктивного сопротивления обмоток, будет зависеть от ориентации зондов по отношению к картушке МК. Спряжения на резисторах R1...R3 определяются разностью напряжения U~ и падений напряжений на обмотках феррозондов. В связи с тем, что их векторы развернуты друг относительно друга на угол 120° то в совокупности они представляют собой трехфазное напряжение которое может быть использовано для дистанционной передачи информации системой аналогичной рассмотренной выше.

На этом принципе фирмой Анщютц разработан магнитный зонд типа 108-010, который может быть смонтирован на любой компас не имеющий встроенной электромеханической дистанционной передачи. Зонд может быть установлен на котелке компаса как сверху так и снизу. Для центрирования установочной шайбы относительно шкалы картушки используется специальная накладка которая после наклеивания шайбы на стекло удаляется. К установочной шайбе с помощью шпилек крепится магнитный зонд. Сам котелок располагается как обычно в кольце карданова подвеса.

Следует иметь в виду что выше описан лишь принцип построения дистанционных систем. Реальные устройства имеют более сложный состав позволяющий решать задачи устойчивости работы следящих систем компенсировать часть ошибок МК сравнивать его сигналы с сигналами поступающими от других курсоуказателей и т.п.

Как было указано выше, описанные электромеханические синхронные системы передачи угла поворота картушки не являются единственно возможным и заведомо лучшими системами, предназначенными для решения рассматриваемой задачи. Уместно предположить, что на современном уровне развития цифровой техники использование чисто электронных систем связи может оказаться более предпочтительным. Одним из примеров такой системы является вариант дистанционной передачи, использующий емкостной преобразователь угла поворота картушки МК.

Дистанционный маг­нитный компас содержит первичный емкостный преобразователь углового перемещения, вторичный частотный преобразователь; опорный кварцевый генератор; смеситель; формирователь однополярных импульсов, вычислительный блок; программатор; интерфейс ввода-вывода информации; цифровой индикатор и буферный регистр.

Первичный преобразователь углового перемещения представляет собой конденсатор переменной емкости, ротор которого жестко связан с картушкой компаса. Он включен в схему кварцевого генератора, частота которого определяется текущим значением этой емкости, зависящей от курса судна. Таким образом, угловое перемещение картушки компаса преобразуется сначала в изменение емкости, а затем в отклонение частоты колебаний. Колебания разност­ей частоты, получаемые в смесителе путем смешения частот управляемого и опорного кварцевых генераторов, преобразуются формирователем импульсов в последовательность однополярных импульсов, период следования которых содержит информацию о компасном курсе судна. Эта информация обрабатывается в вычислительном блоке, с учетом значения магнитной девиации, которая вводятся в программатор штурманом через клавиатуру интерфейса ввода-вывода информации. Аналогичным образом вводятся значения магнитного склонения. Последний процесс можно автоматизировать, поскольку на­званные значения зависят от географического местоположения судна.

Вычисленное значение истинного курса судна отображается на цифровом индикаторе и через буферный регистр выдается на вход системы автома­тической прокладки курса, авторулевого, в цифровые репитеры и другие принимающие устройства.

Из всех блоков функциональной схемы наиболее специфичен первичный емкостный преобразователь углового перемещения картушки ком­паса. К достоинствам этого преобразователя можно отнести высокую чувстви­тельность малую инерционность малое усилие электрического взаимодействия между обкладками конденсатора, возможность получения практически лю­бой функциональной зависимости емкости от измеряемого угла поворота про­стоту и технологичность конструкции малые габариты и массу. Главное же достоинство емкостных первичных преобразователей — простота порообразования измеряемой входной неэлектрической величины в частоту колебаний вторичного преобразователя (автогенератора гармонических или импульсных электрических колебаний). Известно, что частотный метод преобразования неэлектрических величин в электрические обеспечивает значительно большую точность, чем амплитудный

В рассматриваемом преобразователе углового перемещения картушки компаса используется конденсатор с переменной площадью перекрытия пластин. При этом форма характеристики преобразования задается фигурной об­кладкой, образующая которой выполнена в виде спирали Архимеда.

Использование диэлектрика для изготовления ротора первичного преобразователя позволяет обеспечить минимальное утяжеление картушки компаса. Наиболее подходит высокочастотный диэлектрик фторопласт, отличающийся температурной устойчивостью высокой стойкостью к действию химических реагентов, незначительным старением и малым коэффициентом трения. Фторопласты марок 4Д и 42 позволяют изготавливать детали малой толщины.

Благодаря частотному методу преобразования физических величин и цифровой обработке информации показания описанного магнитного компаса могут передаваться по проводам или по радио на практически любое число репитеров, непрерывно вводиться в память компьютера, использоваться при автоматической прокладке курса судна. При этом программным способом учитываются остаточная девиация и магнитное склонение. В отличие от дистанционных компасов с сельсинной передачей показаний на репитеры рассмотренное устройство бесшумно.

Следует иметь в виду, что следящие системы передают информацию от картушки МК к потребителям с некоторой погрешностью, что уменьшает точность работы системы в целом. Однако их собственная погрешность, как правило значительно меньше погрешностей самого МК и ее влияние на общий результат несущественно.

Дата добавления: 2015-09-05