Устройство измерения полярных координат маловысотного летательного аппарата

Номер патента: U 4564

Опубликовано: 30.08.2008

Авторы: Мокринский Владимир Валерьевич, Воинов Валерий Васильевич

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛЯРНЫХ КООРДИНАТ МАЛОВЫСОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА(71) Заявитель Учреждение образования Военная академия Республики Беларусь(72) Авторы Воинов Валерий Васильевич Мокринский Владимир Валерьевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Военная академия Республики Беларусь(57) Устройство измерения полярных координат маловысотного летательного аппарата,содержащее первый, второй и третий измерительные электроды, экран, электрически и механически связанный с заземленным валом электродвигателя, первый и второй дифференциальные усилители, первый и второй амплитудные детекторы, формирователь отношения, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, первый индикатор, в котором второй и третий измерительные электроды выполнены в виде разрезанного пополам цилиндра, закрепленного соосно с валом электродвигателя и электрически изолированного от него, первый измерительный электрод соединен с первым входом первого дифференциального усилителя, второй вход которого заземлен, а выход соединен со входом первого амплитудного детектора, второй и третий измерительные электроды подключены к первому и второму входам второго дифференциального усилителя соответственно,выход второго дифференциального усилителя соединен со входом второго амплитудного детектора, выходы первого и второго амплитудных детекторов соединены с первым и вторым соответственно входами формирователя отношения, выход которого соединен со входом усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, а выход усилителя с регулируемым коэффициентом усиления соединен со входом первого индикатора, отличающееся 45642008.08.30 тем, что в него включены второй индикатор, датчик угла поворота вала, соединенный с валом механически, устройство хранения аналогового сигнала, дифференцирующее устройство, согласующее устройство, пороговое устройство, причем выход датчика угла поворота вала соединен с первым информационным входом устройства хранения аналогового сигнала, выход которого соединен со входом второго индикатора, выход второго дифференциального усилителя соединен со входом дифференцирующего устройства, выход которого через последовательно соединенные с ним согласующее устройство и пороговое устройство соединен со вторым управляющим входом устройства хранения аналогового сигнала.(56) 1. Пат. РБ 3895, МПК 01 13/04. Устройство определения азимута маловысотного летательного аппарата / В.В.Воинов, В.В.Мокринский УО ВАРБ // Бюл.5. - 2007. 2. Пат. РБ 3888, МПК 01 29/12. Устройство измерения дальности маловысотного летательного аппарата / В.В.Воинов, В.В.Мокринский УО ВАРБ // Бюл.5. - 2007. 3. Имянитов И.М. Электризация самолетов в облаках и осадках. - Л. Гидрометеоиздат, 1970. - С. 43-67. 4. Тамм И.Е. Основы теории электричества. - М. Наука, 1966. - С. 71-73. 5. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Выпуск 5. Электричество и магнетизм. - М. Мир, 1966. - С. 120-126. Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к измерителям напряженности электрического поля, и может быть использована для одновременного измерения горизонтальной дальности и азимута маловысотного летательного аппарата. Известно устройство определения азимута маловысотного летательного аппарата 1,содержащее первую, вторую и третью измерительные пластины, первый и второй экраны,укрепленные на валах, связанных механически с валом электродвигателя, первый и второй дифференциальные усилители, первый и второй амплитудные детекторы, пороговое устройство, формирователь отношения, индикатор. Однако недостатком известного устройства являются ограниченные технические возможности, так как с его помощью нельзя определить дальность маловысотного летательного аппарата. Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемой полезной модели является устройство измерения дальности маловысотного летательного аппарата 2, содержащее первый, второй и третий измерительные электроды, экран, электрически и механически связанный с заземленным валом электродвигателя, первый и второй дифференциальные усилители, первый и второй амплитудные детекторы, формирователь отношения, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, индикатор, в котором второй и третий измерительные электроды выполнены в виде разрезанного пополам цилиндра, закрепленного соосно с валом электродвигателя и электрически изолированного от него, первый измерительный электрод соединен с первым входом первого дифференциального усилителя, второй вход которого заземлен, а выход соединен со входом первого амплитудного детектора, второй и третий измерительный электроды подключены к первому и второму входам второго дифференциального усилителя соответственно, выход второго дифференциального усилителя соединен со входом второго амплитудного детектора, выходы первого и второго амплитудных детекторов соединены с первым и вторым соответственно входами формирователя отношения, выход которого соединен со входом усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, а выход усилителя соединен со входом индикатора. Недостатком этого устройства являются ограниченные технические возможности, так как с его помощью невозможно определить азимут маловысотного летательного аппарата. 2 45642008.08.30 Задачей изобретения является расширение технических возможностей устройства. Техническим результатом осуществления полезной модели является одновременное измерение горизонтальной дальности и азимута маловысотного летательного аппарата. Для решения поставленной задачи при осуществлении полезной модели в устройство измерения полярных координат маловысотного летательного аппарата, содержащее первый, второй и третий измерительные электроды, экран, электрически и механически связанный с заземленным валом электродвигателя, первый и второй дифференциальные усилители, первый и второй амплитудные детекторы, формирователь отношения, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, первый индикатор, в котором второй и третий измерительные электроды выполнены в виде разрезанного пополам цилиндра, закрепленного соосно с валом электродвигателя и электрически изолированного от него,первый измерительный электрод соединен с первым входом первого дифференциального усилителя, второй вход которого заземлен, а выход соединен со входом первого амплитудного детектора, второй и третий измерительные электроды подключены к первому и второму входам второго дифференциального усилителя соответственно, выход второго дифференциального усилителя соединен со входом второго амплитудного детектора, выходы первого и второго амплитудных детекторов соединены с первым и вторым соответственно входами формирователя отношения, выход которого соединен со входом усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, а выход усилителя с регулируемым коэффициентом усиления соединен со входом первого индикатора, включены второй индикатор,датчик угла поворота вала, соединенный с валом механически, устройство хранения аналогового сигнала, дифференцирующее устройство, согласующее устройство, пороговое устройство, причем выход датчика угла поворота вала соединен с первым информационным входом устройства хранения аналогового сигнала, выход которого соединен со входом второго индикатора, выход второго дифференциального усилителя соединен со входом дифференцирующего устройства, выход которого через последовательно соединенные с ним согласующее устройство и пороговое устройство соединен со вторым управляющим входом устройства хранения аналогового сигнала. На фиг. 1 показано электрическое поле маловысотного летательного аппарата в точке наблюдения. Обозначения на фиг. 1 следующие 1 - заряд маловысотного летательного аппарата 2 - зеркальное изображение заряда 1 в проводящей поверхности Земли 2-1,- горизонтальная дальность и высота полета маловысотного летательного аппарата соответственно 1, 2 - расстояния от точки измерения до зарядов 1 и 2 соответственно- высота точки измерения над поверхностью Земли 1 ,2 - напряженности электрического поля, создаваемые в точке наблюдения зарядами 1 и 2 соответственно- вертикальная ось прямоугольной системы координат с началом в точке наблюдения,- вертикальная и горизонтальная составляющие напряженности результирующего электрического поля в точке наблюдения соответственно 1 и 2 - углы между векторами 1 ,2 и горизонтальной плоскостьюсоответственно. На фиг. 2 приведена схема заявляемого устройства. Обозначения на фиг. 2 следующие 1, 2, 3 - первый, второй и третий измерительные электроды соответственно 4 - экран, электрически и механически соединенный с заземленным валом электродвигателя 5, 6 - первый и второй соответственно дифференциальные усилители, выполненные,например, на микросхемах К 140 УД 7 3 45642008.08.30 7, 8 - первый и второй соответственно амплитудные детекторы, выполненные, например, на микросхемах К 140 УД 8 Б и транзисторах КТ 201 А и КТ 203 А 9 - формирователь отношения, выполненный, например, на микросхеме КР 1006 ВИ 1 10 - усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, выполненный, например, на микросхеме К 140 УД 8 11, 12 - первый и второй соответственно индикаторы, например, стрелочные 13 - датчик угла поворота вала, например, электромеханический 14 - устройство хранения аналогового сигнала, выполненное, например, на микросхеме К 140 УД 5 и транзисторах КТ 312 А и КП 305 А 15 - дифференцирующее устройство, выполненное, например, как усилитель с обратной связью на микросхеме К 140 УД 7 с параллельно включенным резистором 16 - согласующее устройство, например усилитель на микросхеме К 140 УД 8 17 - пороговое устройство, выполненное, например, на операционном усилителе К 140 УД 7 ОХ - ось, направленная на север- азимут маловысотного летательного аппарата. Устройство функционирует следующим образом. Маловысотный летательный аппарат, несущий заряд 1 3, создает в точке наблюдения, находящейся на высотенад Землей, электрическое поле, характеристики которого рассчитываются методом зеркальных изображений 4, 5. В соответствии с этим методом напряженность электрического поля в точке наблюденияравна векторной сумме напряженностей полей заряда аппарата 1 и его зеркального изображения в проводящей поверхности Земли 2 (фиг. 1)12 . Вертикальная составляющая вектораравна 12- электрическая постоянная Ф- модуль заряда маловысотного летательного аппарата и его зеркального изображения в земной поверхности. Горизонтальная составляющая вектораравна 12 45642008.08.30 Разложение в ряд и выделение главных членов при условии(-) позволяет преобразовать (5) и (6) к виду 2(8) 4 Сигнал с первого измерительного электрода 1 (фиг. 2), поступающий на первый вход первого дифференциального усилителя 5, имеет вид(9) 1202,где 0 - диэлектрическая постоянная вакуума 1 - площадь пластины первого измерительного электрода 1- частота вращения экрана 4 такой же площади. Второй вход первого дифференциального усилителя 5 заземлен для снижения уровня помех, и на его выходе действует сигнал, прямо пропорциональный входному сигналу (9). С выхода первого дифференциального усилителя 5 сигнал поступает на первый амплитудный детектор 7, на выходе которого действует напряжение, прямо пропорциональное амплитуде сигнала (9)(10) 72701,где 7 - постоянная величина, имеющая размерность сопротивления. Сигнал с выхода первого амплитудного детектора 7 поступает на первый вход формирователя отношения 9. Сигналы с выходов второго 2 и третьего 3 измерительных электродов поступают на первый и второй входы второго дифференциального усилителя 6 соответственно. Величина сигнала на выходе этого усилителя прямо пропорциональна току(11) 232022,где 2 - площади второго 2 и третьего 3 измерительных электродов. Этот сигнал подается на вход второго амплитудного детектора 8, напряжение на выходе которого равно(12) 82802,где 8 - постоянная величина, имеющая размерность сопротивления. С выхода второго амплитудного детектора 8 сигнал поступает на второй вход формирователя отношения 9, на выходе которого действует напряжение При выполнении конструктивных условий 78 выходное напряжение формирователя отношения 9 будет равно 45642008.08.30 С выхода формирователя отношения 9 сигнал поступает на вход усилителя с регулируемым коэффициентом усиления 10. Величина коэффициента усиленияусилителя 10 устанавливается равной 3,(17) и на выходе усилителя с регулируемым коэффициентом усиления 10 действует напряжение 10.(18) Полученное значение фиксируется первым индикатором 11, на вход которого с выхода усилителя с регулируемым коэффициентом усиления 10 поступает напряжение 10. Сигнал с выхода датчика угла поворота вала 13, пропорциональный значению азимута маловысотного летательного аппарата, подается на первый информационный вход устройства хранения аналогового сигнала 14. В момент времени, когда величина сигнала на выходе второго дифференциального усилителя 6 максимальна, угол поворота вала равен азимуту маловысотного летательного аппарата. Поскольку выход второго дифференциального усилителя 6 связан со входом дифференцирующего устройства 15, на выходе дифференцирующего устройства 15 в тот же момент времени напряжение равно нулю. Согласующее устройство 16 усиливает выходное напряжение дифференцирующего устройства 15, обеспечивая нормальную работу порогового устройства 17, которое при любом входном напряжении, кроме нулевого, вырабатывает на своем выходе напряжение 5 В, которое поступает на второй управляющий вход устройства хранения аналогового сигнала 14. В результате на выходе этого устройства действует напряжение, равное запомненному. При появлении на втором управляющем входе устройства хранения аналогового сигнала 14 напряжения, равного нулю, происходит запоминание величины сигнала на первом информационном входе, поступающего от датчика угла поворота вала 13, то есть значения азимута маловысотного летательного аппарата. Этот сигнал с выхода устройства хранения аналогового сигнала 14 поступает на вход второго индикатора 12 и фиксируется им. Таким образом, за счет введения второго индикатора, датчика угла поворота вала, соединенного с валом механически, устройства хранения аналогового сигнала, дифференцирующего устройства, согласующего устройства, порогового устройства обеспечивается измерение азимута маловысотного летательного аппарата одновременно с его горизонтальной дальностью, чем расширяются технические возможности устройства-прототипа. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6

МПК / Метки

МПК: G01R 29/12

Метки: маловысотного, устройство, измерения, полярных, аппарата, координат, летательного

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/6-u4564-ustrojjstvo-izmereniya-polyarnyh-koordinat-malovysotnogo-letatelnogo-apparata.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Устройство измерения полярных координат маловысотного летательного аппарата</a>

Похожие патенты