Датчик углового положения типа «энкодер»
Рисунок 1. Устаревший экодер, применявшийся в радиолокаторе УВД ASR-910
Датчик углового положения типа «энкодер»
Принцип измерения угловых координат цели в радиолокации основан на том, что информация об угловом положении антенны радиолокатора должна быть известна в каждый момент времени. Для определения направления, в котором повернута антенна, могут применяться различные устройства, выполняющие функцию датчика углового положения. Одним из таких устройств, получившим широкое распространение в настоящее время, является датчик типа «энкодер». Такой датчик представляет собой генератор счетных импульсов с механическим или оптическим управлением. Энкодер имеет в своем составе неподвижную часть (аналог статора в электрических машинах) и подвижную часть (ротор). Неподвижная часть устанавливается на статичной части антенны (антенной колонки), а подвижная часть вращается вместе с антенной. Энкодер вырабатывает счетные или измерительные импульсы, называемые в радиолокации масштабно-азимутальными импульсами или, сокращенно, МАИ. В англоязычных источниках в данном контексте используется термин Azimut Change Pulses, ACP. Количество МАИ, выработанных энкодером к конкретному моменту времени, соответствует текущему углу поворота антенны в этот момент времени. Подсчет МАИ выполняется по индикатору кругового обзора (ИКО), как, например, в радиолокаторе ASR–910, или в радарном процессоре, как, например, в радиолокаторе RRP–117.
Сброс счетчика осуществляется опорным импульсом «Север» (англ. North Reference Pulse, NRP), вырабатываемым в момент прохождения антенной направления на Север. Таким образом, количество МАИ соответствует азимуту антенны – углу между направлением на Север и текущим положением антенны.
Обычно за один полный оборот антенны (то есть между двумя импульсами «Север») формируется 4096 МАИ, как в радиолокаторе ASR-910, или 16384 МАИ, как в радиолокаторе RRP-117. В первом случае цена одного импульса составляет 0,087°, а во втором – 0,02129°.
Для систем с подобными датчиками характерно направление вращения по часовой стрелке.
Схема декодирования данных энкодера
14 бит)
Рисунок 2. Принцип обработки данных энкодера
14 бит)
Рисунок 2. Принцип обработки данных энкодера
(интерактивный рисунок)
Декодирующая схема представляет собой счетчик, выполняющий подсчет поступающих на него МАИ. Счетчик устанавливается в ноль (сбрасывается) импульсом «Север», после чего начинается отсчет текущего угла, начиная со значения 0°. Например, для радиолокатора ASR-910, где за время полного оборота антенны вырабатывается 4096 МАИ, значению азимута 20° соответствует 227 МАИ. Отсутствие (пропуск) одиночного МАИ можно игнорировать, поскольку уже при следующем обороте счетчик будет сброшен (обнулится). Возникающая при этом ошибка слишком мала, чтобы ее можно было бы заметить по индикатору. Однако, если при этом отсутствует импульс «Север» в течение длительного времени, изображение на ИКО медленно поворачивается влево, т. е. против часовой стрелки, поскольку из-за пропадания некоторых МАИ количество подсчитанных импульсов уже не будет соответствовать реальному угловому положению антенны.
Рисунок 3. Энкодер (в разобраном состоянии), формирующий 16384 счетных импульса за один оборот
В зависимости от схемы электронной части энкодера, формирование импульса «Север» может выполняться синхронно с МАИ, или независимо от них. В первом случае импульсы обоих типов формируются из одной последовательности тактовых импульсов при помощи делителя. Обычно такая ситуация имеет место когда точность, обеспечиваемая датчиком (энкодером) выше, чем точность, требуемая в радиолокаторе.