JPH0736023B2 - 船舶の角速度計 - Google Patents

船舶の角速度計

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JPH0736023B2
JPH0736023B2 JP62007170A JP717087A JPH0736023B2 JP H0736023 B2 JPH0736023 B2 JP H0736023B2 JP 62007170 A JP62007170 A JP 62007170A JP 717087 A JP717087 A JP 717087A JP H0736023 B2 JPH0736023 B2 JP H0736023B2
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晶一 小暮
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、船舶の角速度を測定する船舶の角速度計に係
り、特に、角度情報の密度が少ない場合にあっても高精
度で高分解能を維持できる船舶の角速度計の改良に関す
る。
〈従来の技術〉 従来公知のこの種の技術としては、例えば特公昭60−32
803号に記載されたものがある。第2図は従来の技術の
説明に供する図である。
第2図において、1は角度情報を出力するジャイロコン
パスである。このジャイロコンパス1においては、転輪
球2が2つのジンバルリングにより2軸自由に支持され
るコンテナ3に支持液4,水銀5等によって支持・収納さ
れている。
船舶が針路を変える(旋回)とこの転輪球2は、常に北
を向いているためにコンテナ3との間に相対的な位置の
違いが発生する。このために、電圧が発生し、この発生
した電圧は、スリップリング6から取出されてサーボア
ンプ7に導かれる。サーボアンプ7の出力は、サーボモ
ータにジェネレータが直結されたサーボモータジェネレ
ータ8を回転させる(サーボモータの回転速度は船舶の
回転速度に比例するので、サーボモータに直結されてい
るジェネレータの出力も船舶の旋回角速度に比例す
る)。サーボモータジェネレータ8の機械的出力はギヤ
機構9を介して発信シンクロ10に加えられる。発信シン
クロ10からはステータ巻線によりsinθsinωt,sin(θ
+2π/3)sinωt,sin(θ−2π/3)sinωt(但しω
は電源周波数、θはシンクロ軸の基準位置からの角度
(シンクロホーマット)、tは時間)に比例した角度情
報(電圧)が得られる。この角度情報は、受信シンクロ
11に導かれ、ギヤ機構12を介してコンテナ3を転輪球2
との違いがなくなるように回転させる。
ところで、この角度情報は、第3図の従来の船舶の角速
度計のブロック構成図に導かれる。以下、この第3図を
用いて従来の技術を説明する。
発信シンクロ10からの角度情報θaは、変換器13に導か
れてsin,cosに変換された後に所定電圧と比較され、船
舶の旋回方向に応じ、船舶の旋回角速度に比例した出力
となった後に指示計14に出力される。
13aは入力される角度情報(電圧)θaをsinθ・sinω
t,Cosθ・sinωtとして出力するスコットトランス(以
下「ST」という)である。このST13aの出力は同期整流
回路13b,全波整流回路13cで同期整流,平滑されてsin
θ,cosθとなる。この信号は角度情報を1°あたり1回
転する発信シンクロ10から得るもので、シンクロ1回転
あたり80パルス(後述の分圧回路数の4倍)の出力を得
る回路として設計する場合、20個の分圧回路A1…A20か
ら構成されるアッテネータ13dに導かれる。このアッテ
ネータ13dでは、sinθに比例する電圧とcosθに比例す
る電圧との比が求められた後に分圧回路A1…A20に対応
する比較器C1…C20から成るコンパレータ13eの各々に導
かれて比較された上で回路D1…D20から成るワンパルス
回路13fに導かれる。ワンパルス回路13fの回路D1…D20
の夫々は、比較出力の立上がりで作動するパルス発生回
路と、出力の立下りで作動するパルス発生回路との2つ
のタイプの回路から成る。このワンパルス回路13fの回
路D1…D20の出力は2系統となりワンショットマルチバ
イブレータ回路13g,13hで各々一定のパルスに変換さ
れ、同期整流回路13i/比較器13l及び同期整流回路13k/
比較器13mからの信号に基づいて左旋回,右旋回を区別
して単位時間あたりの数が旋回角速度に比例したパルス
列として出力するゲート回路13iに導かれる。ゲート回
路13iの出力はクランプ回路13n,13pで一定波高値になる
ように波形整形された後、平滑回路13gで平滑され、
正,負の直流電圧となって電圧電流変換器13rに導かれ
て電流に変換されて指示計14に出力する。
〈発明が解決しようとする問題点〉 ところでこの従来の技術は、1°あたり1回転する発信
シンクロ10からの角度情報を用いて1°あたり80パルス
を出力する角速度を得るような構成となっている。
しかしながら一部の船舶にあっては、例えば、10°あた
り1回転の角度情報密度の少ないシンクロ信号を発信す
る発信シンクロ等を使用するものもあり、従来の技術で
は10°あたり80パルス、即ち、1°あたり8パルスしか
出力しない事となる。この様な発信シンクロの出力を上
記変換器13に導くようにしたのでは、精度,分解能が1/
10に落ちてしまう事となる。これを防止するために例え
ば1回転あたり800パルスと角度情報密度を10倍に上げ
ることも考えられるが、このようにすると構成素子の数
が膨大となる等、種々の面からみて実務的ではないとい
う問題がある。
本発明は、この従来の技術の問題点に鑑みてなされたも
のであって、角度情報密度が少ない場合でも高精度で高
分解能の角速度を得ることができ、しかも、電源電圧/
周波数,位相及び温度等の影響を受けにくい船舶の角速
度計を提供することを目的とする。
〈問題点を解決するための手段〉 このような目的を達成するために、本発明は、 発信シンクロから入力した角度情報を指示計で指示可能
な角速度信号に変換する変換器を具備した船舶の角速度
計において、 前記変換器は、 前記角度情報と単位時間に変化する角速度のデジタル入
力角との差角に比例した交流電圧を出力するソリッドス
テート制御変圧機と、 このソリッドステート制御変圧機から入力した交流電圧
の振幅に比例した直流電圧を得ると共に、この直流電圧
の増減を前記ソリッドステート制御変圧機の電源の位相
差に基づいて行う同期整流回路と、 この同期整流回路から入力した電圧に比例した周波数の
パルス列を出力する電圧制御発振器と、 この電圧制御発振器の出力するパルス列に基づいて計数
値が計数され、前記ソリッドステート制御変圧機にデジ
タル入力角を出力する第1計数器と、 前記電圧制御発振器のパルス列によって計数値が計数さ
れ、一定周期のパルスを発生するクロック発生回路から
入力されるパルスに基づいてリセットされる第2の計数
器と、 を設け、前記第2の計数器がリセットされる前の計数値
に基づいて角速度信号を得ることを特徴としている。
〈実施例〉 以下本発明の実施例を第1図の本発明の具体的一実施例
を示す船舶の角速度計のブロック線図に基づき説明す
る。尚、第1図において第2図及び第3図と重複する部
分は同一番号を付してその説明は省略する。
第1図において、15はジャイロコンパス1からのシンク
ロ信号(3線式の電圧信号)入力又はこれと類似(例え
ばレゾルバ信号)のホーマットによる角度情報θa1を入
力してこの角度情報θa1を指示計(ここでは単に指示の
みをする計器を指すのではなく、その外に表示装置等角
速度を用いる計器等を総称していうものとする)で指示
・表示等が可能な角速度信号に変換する変換器である。
この変換器15は、第1計数器15aとソリッドステート制
御変圧機(以下「D/CT」という)15bと周波数変換回路1
5cと第2計数器15dとクロック発生回路15eと出力部15f
とから構成されている。
第1計数器15aは前回までの角度情報(以下「デジタル
入力角」という)φを出力すると共に周波数変換回路15
cからの周波数のパルス列を入力してD/CT15bの正,負に
応じて計数値を増減(アップダウン)する例えば14bit
構成のアップダウン・カウンタから成る。
D/CT15bは、角度情報θa1とデジタル入力角φとを入力
して角度情報の差角に比例する電圧を発生する。尚、こ
のD/CT15bは基本機能的にはシンクロ制御変圧機(CT)
をソリッドステート化した例えばST15b1,象現選択回路
15b2,cosマルチプライヤ15b3,sinマルチプライヤ15b4,
増幅器15b5及び出力トランス15b6等から成る。
周波数変換回路15cは、D/CT15bの出力を周波数に変換し
て第1計数器15aに出力すると共に後段の第2計数器15d
に出力する、例えば同期整流回路15c1とVCO15c2とから
成る。この時、同期整流回路15c1は入力される交流信号
の振幅に比例し、位相により正,負の値をとる直流信号
を発生する構成から成る。又、VCO15c2は入力電圧に比
例する周波数のパルス列を発生する構成から成る。
第2計数器15dは、VCO15C2の周波数のパルス列を入力し
てD/CT15bの正,負(同期整流回路15c1のとる正,負)
に応じて計数値を増減すると共にクロック発生回路15e
からの一定周期のパルス列から成るクロックによって一
定周期でリセットを繰返してこの時の角速度を意味する
計数値を出力する。
出力部15fは第2計数器15dの出力を入力して外部に角速
度信号を出力する。このために、第2計数器15dの出力
をラッチするラッチ回路15f1と、このラッチ回路15f1で
ラッチされたデジタル値を入力してアナログ値に変換し
て出力(アナログ<直流>出力)するデジタルアナログ
変換器(以下「DAC」という)15f2と、DAC15f2の出力と
例えば交流電源からの交流信号Eとを掛算(振幅変調)
して交流化して出力(アナログ<交流>出力)するアナ
ログ掛算器15f3とから構成されている。
このように構成されることで各部の動作は以下のように
なる。
D/CT15bは、角度情報θa1と第1計数器15aに設定されて
いるデジタル入力角φを入力して差角(θa1−φ)のsi
nに比例する交流電圧(A・sinωt・sin(θa1−
φ))(A:出力電圧を決定する定数)を発生する。
今、角度情報θa1とデジタル入力角φが等しくないと、
D/CT15bから出力される交流信号(電圧)は、同期整流
回路15c1で交流信号の振幅に比例し、位相により正,負
の値をとる直流信号に変換され、VCO15c2で入力電圧に
比例する周波数のパルス列に変換される。VCO15c2の出
力は第1計数器15a,第2計数器15dに導かれて夫々計数
値が増減される。
この結果、D/CT15bの出力は、第1計数器15aからのデジ
タル入力角φと角度情報θa1とが一致するところでゼロ
となり、故に、第1計数器15aの計数もストップする。
以上により角度情報θa1とデジタル入力角φは常に等し
く、角度情報θa1が変化するとデジタル入力角φは同じ
速度で変化することになり、VCO15c2の出力は角速度に
比例した周波数のパルス列となる。
従って、第2計数器15dでVCO15c2からの出力である角速
度に比例した周波数のパルス列を入力してD/CT15bの
正,負(同期整流回路のとる正,負)に応じて計数値を
増減し、クロック発生回路15eからの一定周期のパルス
列から成るクロックにより一定周期でリセットを繰返し
ていれば、第2計数器15dの出力は単位時間内の角度変
化、即ち、角速度を意味する計数値を出力することな
る。
この第2計数器15dの出力を出力部15fのラッチ回路15f
でラッチした後に、そのまま出力すればデジタル角速度
が出力信号として得られる(即ち、出力部15fはこのラ
ッチ回路15fのみで構成されることもあり得る)。又、
ラッチ回路15fでラッチした後に、DAC15f2を介して出力
すればアナログ(直流)角速度が出力信号として得られ
る。更にDAC15f2の出力をアナログ掛算器15f3で交流信
号Eと振幅変調すればアナログ(交流)角速度が出力信
号として得られる事となる。
尚、同期整流回路15c1の出力とDAC15f2の出力は角速度
を表示する直流電圧という同一の次元のものであるので
理論的には同期整流回路15c1の出力を外部に角速度信号
として出力することも可能であるが、 :出力のスケールファクタを合せやすいこと、 :VCO15c2がゼロ点付近に不感帯を持ちやすい事のほか
に直線性に劣ることがあるため帰還回路の利得を上げて
精度を向上させること、 等の理由から、実際上は第1図のように、第2計数器15
d以降の回路を追加した方がよりよこととなる。
尚、第1図は主として方位の角速度を求める場合につい
て説明したが他の信号例えばピッチ角やロール角等の傾
斜信号についても出力諸元として、同様の構成とするこ
とで傾斜に関する角速度が得られる。即ち、第1図の様
な構成を各情報毎に例えば3系統設ければ船舶の旋回/
傾斜の夫々の角速度が得られる事となる。
〈発明の効果〉 以上、実施例と共に具体的に本発明を説明したように、
本発明の船舶の角速度計によれば、以下のような効果を
得ることができる。
:既存のジャイロコンパスやそれに類似の装置等角度
信号を出力する装置に簡単に追加して目的とする角速度
信号が高精度で且つ高信頼性をもって得られると共に、
ソリッドステートの為に小型で軽量且つ低電力消費なも
のとすることができる。
:角度情報θa1とデジタル角度信号φとの比較によっ
ているため、電圧,周波数の変動及び移相や温度の影響
を受けず、従って高精度で且つ高分解能な出力を得るこ
とができる。精度は、周波数変換回路の特性にほとんど
依存せず、D/CTのビット数(通常14ビット)やクロック
の周波数安定度やDACの精度等に依存するが、これ等は
いずれも市販品で十分のものがあるので簡単に高精度を
得ることが可能である。
従って、例えば1°あたり1回転しこの1回転するよう
な密度の高いシンクロ信号を入力する場合には分解能が
(計数器等のビット数にもよるが)非常に向上し、従っ
てこれよりも密度が少ない、例えば10°あたり1回転す
るようなシンクロ信号を入力する場合にあっても、充分
高精度な角速度を得ることができることとなる。
具体的にいえば、従来の技術において1°あたり1回転
するような密度の高いシンクロ信号を入力し、1回転で
80パルス出力する場合には、1秒間に1パルス得られる
0.75°/min、即ち(1/80)°/sec×60secが分解能の限
界となるが、本発明において、例えば第1計数器15aを1
2bitで構成すれば、10°あたり1回転するような密度の
少ないシンクロ信号を入力する場合でも1秒間に1パル
ス得られる0.15°/min、即ち(10/212)°/sec×60sec
(但し“212”は12bitを表す)まで分解能が向上するこ
とからも容易に判る。
:デジタル,アナログいずれの出力も得られるので、
指示計のタイプにとらわれることがない。更にいえばこ
のような構成とすることで広く他の計器等に角速度信号
を提供することが可能である
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の具体的一実施例を示す船舶の角速度計
のブロック構成図、第2図は従来の技術の説明に供する
図、第3図は従来の舶用の角速度計のブロック構成図で
ある。 1……ジャイロコンパス、2……転輪球、3……コンテ
ナ、4……支持液、7……サーボアンプ、10……発信シ
ンクロ、11……受信シンクロ、14……指示計、13,15…
…変換器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発信シンクロから入力した角度情報を指示
    計で指示可能な角速度信号に変換する変換器を具備した
    船舶の角速度計において、 前記変換器は、 前記角度情報と単位時間に変化する角速度のデジタル入
    力角との差角に比例した交流電圧を出力するソリッドス
    テート制御変圧機と、 このソリッドステート制御変圧機から入力した交流電圧
    の振幅に比例した直流電圧を得ると共に、この直流電圧
    の増減を前記ソリッドステート制御変圧機の電源の位相
    差に基づいて行う同期整流回路と、 この同期整流回路から入力した電圧に比例した周波数の
    パルス列を出力する電圧制御発振器と、 この電圧制御発振器の出力するパルス列に基づいて計数
    値が計数され、前記ソリッドステート制御変圧機にデジ
    タル入力角を出力する第1計数器と、 前記電圧制御発振器のパルス列によって計数値が計数さ
    れ、一定周期のパルスを発生するクロック発生回路から
    入力されるパルスに基づいてリセットされる第2の計数
    器と、 を設け、前記第2の計数器がリセットされる前の計数値
    に基づいて角速度信号を得ることを特徴とした船舶の角
    速度計。
JP62007170A 1987-01-14 1987-01-14 船舶の角速度計 Expired - Lifetime JPH0736023B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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