УСТРОЙСТВО РУЧНОГО УПРАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к области точного машиностроения, может быть использована в ручных электродистанционных системах управления наведением и прицеливанием на летательных аппаратах, танках и бронетранспортерах и предназначено для формирования электрических сигналов по двум взаимно перпендикулярным направлениям.
В системах управления наведением и прицеливанием на летательных аппаратах, танках, бронетранспортерах и др. используются устройства ручного управления (кнюппели, кнопки управления), которые формируют аналоговые электрические сигналы по двум каналам управления, при этом в управлении участвует только большой палец руки.
Известно устройство ручного управления (кнопка управления КУ-31М), содержащее корпус, кнопку-рукоятку с двумя степенями свободы, два полукольца, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях и кинематически связанных по каждому каналу управления с потенциометрическими датчиками и с пружинными механизмами возврата кнопки-рукоятки в нейтральное положение, а также электрическую контактную пару, срабатывающую при нажатии на кнопку-рукоятку [1].
Известно устройство ручного управления (кнопка управления КУ-31), содержащее все элементы конструкции выше приведенной кнопки управления, но в ней отсутствуют пружинные механизмы возврата кнопки-рукоятки в нейтральное положение [1].
Известно также устройство ручного управления (кнюппель тензометрический ДН-10В), содержащее упругую кнопку-рукоятку, конструктивно связанную с тензометрическим узлом, формирующим электрические сигналы по двум взаимно перпендикулярным направлениям, причем
величина управляющего сигнала пропорциональна величине прикладываемого к кнопке усилия. Для использования этого устройства в системах управления требуются специальные усилительно-преобразующие устройства [2].
Наиболее близким к заявленному устройству по своей технической сущности и конструктивному решению является кнопка управления КУ-31М [1], которая была принята авторами в качестве прототипа.
Указанный прототип имеет следующие недостатки:
- для его использования в современных компьютерных вычислительно-управляющих системах дополнительно требуются специальные усилительно-преобразующие устройства, расположенные вне кнопки управления;
- большие габаритные размеры не позволяют устанавливать его, например, в стандартных (ГОСТированных) авиационных рукоятках управления (типа РС-2, РУ-4 и др.).
Целью данного предложения является устранение вышеуказанных недостатков, а именно, - расширение функциональных возможностей при уменьшении веса и габаритов устройства ручного управления.
Указанная цель достигается тем, что в устройстве ручного управления, содержащем корпус, кнопку-рукоятку с двумя степенями свободы, два полукольца, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях и кинематически связанных с электрическими датчиками и пружинными механизмами возврата кнопки-рукоятки в нейтральное положение, в качестве электрического датчика по каждому каналу управления используется малогабаритный индукционный датчик угла, выходные контакты которого связаны с электронной микроплатой. Электронная микроплата включает в себя по каждому каналу управления последовательно соединенные фазо-чувствительный выпрямитель, аналого-цифровой преобразователь и устройство преобразования сигналов, выдающие на внешние управляющие системы сигналы как в стандартной цифровой форме, так и аналоговые сигналы постоянного тока. Кроме этого микроплата содержит генератор, который питает индукционные
датчики угла напряжением переменного тока, причем сам генератор запитывается напряжением постоянного тока. Индукционные датчики угла и электронная микроплата конструктивно объединены в малогабаритный модуль с возможностью крепления к корпусу устройства ручного управления.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, где представлены:
- на фиг.1, 2- Конструктивная схема устройства ручного управления;
- на фиг.3 - Электрическая структурная схема устройства ручного управления.
Устройство ручного управления (фиг.1, 2) содержит корпус 1, кнопку-рукоятку 2 с двумя степенями свободы, два полукольца 3 и 4, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях и снабженных пазами, в которых размещен рычаг кнопки-рукоятки 2. Каждое полукольцо кинематически связано с одной стороны посредством зубчатой пары 5 или 6 с индукционным датчиком угла 7 или 8, с другой стороны с пружинным механизмом 9 или 10, посредством которого кнопка-рукоятка возвращается в нейтральное (исходное) положение после снятия усилия. Каждый индукционный датчик угла электрически связан с электронной микроплатой 11. Микроплата 11 (фиг.3) содержит по каждому каналу управления последовательно соединенные фазо-чувствительный выпрямитель 12 или 13, аналого-цифровой преобразователь 14 или 15 и устройство преобразования сигналов 16 или 17. Кроме этого микроплата содержит генератор 18, который питает индукционные датчики угла напряжением переменного тока. Датчики и микроплата конструктивно объединены в малогабаритный модуль с возможностью крепления к корпусу 1 устройства ручного управления. С выходов 19, 20 и 21, 22 соответствующих фазо-чувствительных выпрямителей 12, 13 снимаются аналоговые сигналы постоянного тока, а с выходов 23, 24 и 25, 26 соответствующих устройств преобразования сигнала 16, 17 снимаются сигналы в стандартной цифровой форме. Электрическая контактная пара 27 срабатывает при нажатии на кнопку-рукоятку 2.
В представленном техническом решении устройства ручного управления в качестве электрических датчиков используются малогабаритные бесконтактные индукционные датчики угла типа 45Д-12-1, выпускаемые промышленностью со спецприемкой. В связи с тем, что диапазон линейной характеристики этого датчика составляет ±30° и в этом же диапазоне отклоняется кнопка-рукоятка, то исключается громоздкий редуктор, который используется в прототипе, где установлены потенциометрические датчики с рабочим углом ±165°. Это значительно сокращает длину устройства (с 75 мм до 45 мм), а малые размеры самого индукционного датчика угла позволяют уменьшить высоту устройства с 50 мм до 32 мм (до посадочного диаметра устройства ручного управления). Применение бесконтактного индукционного датчика повышает надежность всего изделия.
Устройство ручного управления работает следующим образом. В режиме наведения и прицеливания оператор обхватывает кистью руки основную ручку управления, в верхней части которой размещено предлагаемое устройство ручного управления, и большим пальцем отклоняет кнопку-рукоятку 2 в требуемом направлении (вверх - вниз, влево -вправо). Рычаг кнопки-рукоятки посредством полуколец 3, 4 и зубчатых пар 5, 6 поворачивает оси датчиков на соответствующие углы, формируя при этом управляющие сигналы, которые поступают на электронную микроплату 11. В зависимости от характеристик управляемой системы могут сниматься сигналы как в стандартной цифровой форме (с выходов 23, 24 и 25, 26), так и аналоговые сигналы постоянного тока (с выходов 19, 20 и 21, 22). При снятии с кнопки-рукоятки усилия она под действием пружинных механизмов 9, 10 возвращается в нейтральное (исходное) положение.
Таким образом, представленное техническое решение позволяет:
- расширить функциональные возможности устройства ручного управления за счет формирования электрических сигналов как в стандартной цифровой форме, так и аналоговых сигналов постоянного тока, причем
электрические преобразующие элементы являются составной частью устройства управления и защищены общим кожухом;
- создать малогабаритное устройство, которое можно устанавливать, например, в стандартных (ГОСТированных) авиационных рукоятках управления;
- повысить надежность устройства ручного управления за счет использования бесконтактных индукционных датчиков угла.
По материалам данного предложения была разработана конструкторская документация, изготовлены основные элементы устройства, подтверждающие эффективность предложенного конструктивного решения.
Источники информации.
1. Журнал "Авионика России", раздел "Авиационные органы управления", Москва, 1998 г.
2. Руководство по эксплуатации изделия "Метка-Ц", Ленинград, 1976 г.