ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЦИФРОВОЙ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УСТРОЙСТВА АВТОПИЛОТА ЗЕНИТНОЙ УПРАВЛЯЕМОЙ РАКЕТЫ

Полезная модель относится к автопилотам летательных аппаратов и может быть использована в блоках программного управления автопилотов зенитных управляемых ракет (ЗУР) преимущественно с вертикальным стартом.
Программное устройство автопилота ЗУР с вертикальным стартом содержит преобразователь цифровой информации, на вход которого из наземной стартовой аппаратуры поступает предстартовая информация в виде пачек кодовых импульсных посылок, сопровождаемых импульсами записи, которые преобразуются в аналоговые сигналы. В гироскопическое устройство автопилота для выставки гироплатформы в предстартовое положение по углу склонения ракеты по тангажу и углу разворота по крену с выхода преобразователя цифровой информации подаются аналоговые сигналы, соответствующие последней пачке информационных импульсов, поступившей непосредственно перед стартом ЗУР. Предстартовое положение гироплатформы задает систему пространственных осей координат, относительно которых осуществляется программное управление траекторией автономного полета ракеты от момента старта до момента ее выхода в зону начала управления по радиокомандам.
Из известных преобразователей цифровой информации в аналоговые сигналы наиболее близким к полезной модели является устройство, содержащее n-разрядный сдвигающий регистр, первый и второй входы которого являются входами устройства и связаны соответственно с источником цифровой информации и источником импульсов записи, и n-разрядный цифро-аналоговый преобразователь (ПАП) на основе резисторной матрицы типа R-2R, при этом управляющие входы n-разрядного ЦАП соединены с n выходами сдвигающего регистра, разряды матрицы соединены с выходом источника эталонного напряжения, а выход ЦАП является выходом устройства. На первый вход сдвигающего регистра цифровая информация поступает в виде последовательного кода, а с его выходов снимается в виде параллельного кода и подается на управляющие входы n-разрядного ЦАП [1].
Причиной, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известного преобразователя цифровой информации, является его низкая помехозащищенность от воздействия мощных импульсных помех, возникающих при коммутациях сильноточных цепей как в стартовой аппаратуре, так и в самой ракете непосредственно перед ее стартом. В результате воздействия этих помех на
входную цепь преобразователя цифровой информации происходит сбой кодовых комбинаций в разрядах сдвигающего регистра, введенных последней пачкой импульсов предстартовой информации, и, соответственно, неправильная выставка гироплатформы в гироскопическом устройстве автопилота ЗУР.
Сущность полезной модели заключается в следующем. Технический результат, достигаемый при осуществлении полезной модели, выражается в повышении помехозащищенности преобразователя цифровой информации для программного устройства автопилота ЗУР с вертикальным стартом.
Указанный технический результат достигается тем, что в известный преобразователь цифровой информации, содержащий n-разрядный сдвигающий регистр, первый и второй входы которого являются входами устройства и связаны соответственно с источником цифровой информации и источником импульсов записи, источник эталонного напряжения, n-разрядный ЦАП, выход которого является выходом устройства, согласно полезной модели введены последовательно включенные электронный переключатель и управляющий триггер, n логических ячеек, каждая из которых содержит первый и второй логические двухвходовые элементы «И», двухвходовый логический элемент «ИЛИ-НЕ», первый и второй инверторы «НЕ», усилитель мощности, первый резистор и инерциальное звено в виде параллельно соединенных конденсатора и второго резистора, причем выходы первого и второго логических двухвходовых элементов «И» соединены соответственно с первым и вторым входами логического элемента «ИЛИ-НЕ», к выходу которого подключены последовательно соединенные первый инвертор «НЕ», усилитель мощности, первый резистор и второй инвертор «НЕ», выход которого соединен со вторым входом второго логического двухвходового элемента «И», а к входу второго инвертора «НЕ» также подключен первый вывод инерциального звена, второй вывод которого замкнут на массу, при этом выходы разрядов n-разрядного сдвигающего регистра соединены со вторыми входами первых логических двухвходовых элементов «И» соответствующих логических ячеек, первые входы которых соединены с выходом «1» управляющего триггера, выход «0» которого соединен с первыми входами вторых логических двухвходовых элементов «И» логических ячеек, выходы усилителей мощности логических ячеек соединены с соответствующими управляющими входами n-разрядного ЦАП, разряды матрицы которого соединены с выходом источника эталонного напряжения.
Вновь введенные признаки полезной модели - электронный переключатель, управляющий триггер и логические ячейки - предотвращают возможные сбои кодовых комбинаций в разрядах сдвигающего регистра в результате воздействия импульсных помех, т.к. обеспечивают запоминание и ввод в программное устройство автопилота
последней пачки информационных импульсов до момента начала коммутации сильноточных цепей в стартовой аппаратуре и ракете.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема преобразователя цифровой информации для программного устройства автопилота зенитной управляемой ракеты.
1
n
1
n
Преобразователь цифровой информации содержит n-разрядный сдвигающий регистр 1, электронный переключатель 2, управляющий триггер 3, n логических ячеек 4, n-разрядный ЦАП 5, источник эталонного напряжения 6. Каждая из логических ячеек 4 содержит первый 7 и второй 8 логические двухвходовые элементы «И», выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами логического элемента «ИЛИ-НЕ» 9, к выходу которого подключены последовательно соединенные первый инвертор «НЕ» 10, усилитель мощности 11, первый резистор R1 и второй инвертор «НЕ» 12, выход которого соединен со вторым входом второго логического двухвходового элемента «И» 8. Ко входу второго инвертора «НЕ» 12 также подключен первый вывод выполненного в виде параллельно соединенных конденсатора С и второго резистора R2 инерционного звена, второй вывод которого замкнут на массу. Первым входом каждой логической ячейки 4 является второй вход первого логического двухвходового элемента «И» 7, вторым входом - первый вход этого же элемента, третьим входом - первый вход второго логического двухвходового элемента «И» 8, а выходом - выход усилителя мощности 11. Своими первыми входами логические ячейки 4...4 подключены к соответствующим выходам разрядов i...i n-разрядного сдвигающего регистра 1, вторыми входами - к выходу «1» управляющего триггера 3, третьими входами - к выходу «0» управляющего триггера 3, а выходами - к соответствующим управляющим входам n-разрядного ЦАП 5, к разрядам матрицы которого подключен выход источника эталонного напряжения 6. Первый и второй установочные входы управляющего триггера 3 подключены соответственно к первому и второму выходам электронного переключателя 2, первый и второй входы которого связаны с блоком управления автопилота ракеты.
Элементы и блоки устройства выполнены по известным правилам с применением типовых элементов вычислительной техники. Например, в качестве n-разрядного сдвигающего регистра 1 может быть использована микросхема типа 564ИР6 [2], а в качестве n-разрядного ЦАП 5 с резисторной матрицей R-2R - микросхема типа 572ПА1А [3].
Преобразователь цифровой информации для программного устройства автопилота зенитной управляемой ракеты работает следующим образом. В исходном состоянии (режим приема и записи входной информации) из блока управления автопилота на
второй вход управляющего триггера 3 через второй вход электронного переключателя 2 поступает командный сигнал в виде логической «1» (команда «Прием»), который устанавливает управляющий триггер 3 в состояние логической «1» на его единичном выходе и состояние логического «0» на другом выходе. Командный сигнал на первом входе электронного переключателя 2 отсутствует. На первый вход n-разрядного сдвигающего регистра 1 из стартовой аппаратуры поступает последовательная входная цифровая информация в виде пачек импульсов (из комбинаций логических «0» и «1» в каждом разряде) в сопровождении пачек импульсов записи, поступающих на его второй вход. По окончании каждой пачки импульсов входной информации на выходах i n-разрядного сдвигающего регистра 1 устанавливается комбинация логических «0» и «1», которая сохраняется до прихода следующей пачки импульсов входной информации и передается в логические ячейки 4 через их первые входы (на второй вход первого логического двухвходового элемента «И» 7). Поскольку с управляющего триггера 3 на второй вход логических ячеек 4 (первый вход первого логического двухвходового элемента «И» 7) поступает логическая «1», а на третий вход (первый вход второго логического двухвходового элемента «И» 8) - логический «0», то, например, логическая «1» на выходе i n-разрядного сдвигающего регистра 1 будет присутствовать и на выходе первого логического двухвходового элемента «И» 7, на выходе двухвходового логического элемента «ИЛИ-НЕ» 9 будет логический «0», на выходе первого инвертора «НЕ» 10 будет логическая «1». На выходе усилителя мощности 11 также будет логическая «1», которая через соответствующий управляющий вход n-разрядного ЦАП 5 переведет ключ соответствующего разряда в такое положение, при котором резистор 2R этого разряда будет подключен к выходу источника эталонного напряжения 6, и на выходе n-разрядного ЦАП 5 выделится напряжение единичного уровня. Если на выходе i n-разрядного сдвигающего регистра 1 будет логический «0», то и на выходе усилителя мощности 11 также будет логический «0», а в соответствующем разряде n-разрядного ЦАП 5 резистор 2R будет подключен к общему проводу, замкнутому на массу.
1
В логическом блоке 4 сигнал с выхода усилителя мощности 11 (логическая «1» или логический «0») поступает также через первый резистор R на вход второго инвертора «НЕ» 12, а с его выхода - на второй вход второго логического двухвходового элемента «И» 8. Поскольку его первый вход подключен к нулевому выходу управляющего триггера 3, то на выходе будет логический «0» независимо от логического уровня на втором входе (и, соответственно, на выходе усилителя мощности 11).
В момент окончания ввода в устройство последней пачки импульсов входной предстартовой информации оно переводится в режим «памяти». В блоке управления автопилота вырабатывается командный сигнал в виде логической «1» (команда «Память»),
1
2
9
который через первый вход электронного переключателя 2 подается на первый вход управляющего триггера 3 и переводит его в состояние, при котором на его единичном выходе устанавливается логический «0», а на нулевом выходе - логическая «1» (на структурной схеме показаны в скобках). При этом на выходе первого логического двухвходового элемента «И» 7 будет логический «0» независимо от логического уровня на соответствующем выходе i n-разрядного сдвигающего регистра 1, поскольку на первый вход элемента «И» 7 с управляющего триггера поступает логический «0». Таким образом все выходы i n-разрядного сдвигающего регистра 1 блокируются, а на выходе усилителя мощности 11 фиксируется его последний логический уровень, который передается на соответствующий управляющий вход n-разрядного ЦАП 5. Это происходит благодаря своего рода цепи положительной обратной связи, образованной из усилителя мощности 11, первого резистора R, инерционного звена CR, второго инвертора «НЕ» 12, второго логического двухвходового элемента «И» 8, логического двухвходового элемента «ИЛИ-НЕ» 9 (по его второму входу) и первого инвертора «НЕ» 10. Постоянную времени инерционного звена СR выбирают заведомо большей возможной длительности импульсной помехи. Поэтому за время ее действия (или при кратковременном перерыве работы источника напряжения питания) напряжение на выходе второго инвертора «НЕ» 12 не успевает измениться до уровня его срабатывания и на выходе усилителя мощности 11 поддерживается его прежний логический уровень.
Команда перевода преобразователя цифровой информации из режима «Прием» в режим «Память» (запоминания последней пачки информационных импульсов) формируется в блоке управления автопилота до момента начала коммутации сильноточных цепей как в наземной стартовой аппаратуре, так и в самой ракете, которые происходят в момент старта ракеты. Поэтому аналоговые сигналы на выходе n-разрядного ЦАП 5 не изменяют своих значений даже при воздействии мощных импульсных помех и предстартовое положение гироплатформы автопилота по углу склонения ракеты по тангажу и углу разворота по крену в сохраняется неизменным.
Источники информации:
1. Справочник по цифровой вычислительной технике. Под ред. Б.Н.Малиновского, Киев, «Наукова думка», 1974, стр.162, рис.4.6, стр.393, рис.8.14.
2. А.Л.Ланцов и др. Цифровые устройства на комплементарных МДП интегральных микросхемах. М.: «Радио и связь», 1983, стр.50.
3. Интегральные микросхемы. Справочник. Под ред. Б.В.Тарабрина. М.: «Энергоатомиздат», 1985, стр.465.