Контрольно-проверочный комплекс для проверки автоматических радиокомпасов
CONTROL AND VERIFICATION COMPLEX FOR TESTING AUTOMATIC RADIO COMPASSES

Заявленное решение относится к устройствам для контроля и измерения электрических параметров авиационного радиооборудования, а именно автоматических радиокомпасов (АРК), предназначенных для установки на вертолеты различных модификаций.
Техническое обслуживание и проверку параметров радиокомпасов проводят в соответствии с «Технологическими указаниями на выполнение регламентных работ по проверке на соответствие нормам основных технических параметров радиокомпасов», введенной в действие указанием Начальника УИАС МГА №222 от 02.02.1967 г., используя стенд «Компас». Стенд «Компас» представляет собой металлическую разъемную конструкцию, в состав которой входит генератор, как источник высокочастотного сигнала и каналы измерения контролируемых параметров, в виде вольтметров и амперметров постоянного и переменного тока, измерителей выходного напряжения, секундомера механического и др. оборудования (см.приложение). Питание стенда и контрольно-измерительной аппаратуры осуществляется от цеховых источников питания. Недостатком известного решения является высокая трудоемкость его, поскольку для измерений необходимо использовать большое количество отдельных приборов и весь процесс проверки проводится вручную, а также низкая точность измерений, за счет влияния человеческого фактора и использования морально и физически устаревшего оборудования.
Наиболее близким решением, взятым в качестве прототипа является контрольно-проверочный комплекс для проверки радиокомпасов по патенту РФ №97545, от 13.04.2010 г., патентообладатель Борисов Ю.А. Контрольно-проверочный комплекс для проверки радиокомпасов содержит источник ВЧ сигнала и каналы измерения контролируемых параметров, персональный компьютер, соединенный посредством модуля управления с блоком питающих напряжений, с источником ВЧ сигнала, выполненным в виде программно-управляемого генератора высокочастотного сигнала, с блоком коммутации ВЧ сигнала, с измерительным блоком и с коммутаторами, которые подключены к объектам контроля и к измерительному блоку, содержащему каналы измерения контролируемых параметров. Необходимо отметить ряд недостатков известного решения, выявленных в процессе опытной эксплуатации:
1. Необходимость проведения проверок АРК (автоматических радиокомпасов) в экранированной комнате в связи с особенностью работы радиокомпасов, которая в свою очередь требует ежегодной аттестации.
2. Ограниченный перечень проверяемых АРК и ограниченность применения известного решения для выполнения регламентных работ.
3. Некоторые проверяемые радиокомпасы сняты с производства и вместо них производится установка на вертолеты более современных радиокомпасов.
Технической проблемой заявленного решения является расширение функциональных возможностей контрольно-проверочного комплекса, снижение эксплуатационных затрат, повышение точности и надежности измерений.
Поставленная проблема решается за счет того, что в известном контрольно-проверочном комплексе для проверки автоматических радиокомпасов, содержащем промышленный компьютер, соединенный посредством модуля управления с измерительным блоком и с программно-управляемым генератором ВЧ сигналов, выход программно-управляемого генератора ВЧ сигналов соединен с блоком эквивалента поля и с линией измерительной, при этом измерительный блок выполнен содержащим частотомер, мультиметр, измеритель углового перемещения, источник питания измерительных модулей, модуль трансформаторный и плату коммутации и соединен с блоком эквивалента поля, а по входам и выходам соединен с универсальным блоком коммутации АРК, в состав которого входят имитатор сигналов пульта управления радиокомпасов и платы коммутации, содержащие наборы программно управляемых реле. А также за счет того, что блок эквивалента поля выполнен в виде экранированного короба для размещения антенного блока радиокомпасов и содержит две перпендикулярно расположенные передающие антенны для передачи сигнала с генератора ВЧ под требуемым углом, а промышленный компьютер соединен посредством модуля управления с платой коммутации измерительного блока.
Технический результат от использования заявленного решения заключается в расширении функциональных возможностей контрольно-проверочного комплекса и снижение эксплуатационных затрат.
Для снижение эксплуатационных затрат разработан специальный блок эквивалента поля, выполненный в виде экранированного короба для размещения антенного блока радиокомпасов и содержащий две перпендикулярно расположенные передающие антенны для передачи сигнала с генератора ВЧ под требуемым углом. Блок эквивалента поля предназначен для формирования электромагнитного поля, воздействующего на электрическую и магнитную антенны проверяемого радиокомпаса. Специальный экранированный короб изолирует приемную антенну радиокомпаса от воздействия электромагнитных полей, создаваемых посторонними электроприборами, а также от других сигналов и помех (например, сигналы наземных РНС, вблизи аэропортов), что обеспечивает точность и надежность измерений. Отказ от экранированной комнаты в пользу экранированного короба позволяет существенно снизить затраты связанные с созданием лаборатории по проверке радиокомпасов, уменьшить рабочее пространство лаборатории и упростить процесс проверки радиокомпасов.
Для уменьшения количества блоков коммутации и расширения номенклатуры проверяемых радиокомпасов разработан универсальный блок коммутации АРК. Универсальность блока заключается в том, что одни и те же каналы блока используются для разных цепей различных АРК. На платах коммутации расположены наборы программно управляемых реле, которые в зависимости от выбора АРК, коммутируют нужные цепи. Уменьшение габаритных размеров комплекса связано с изменением расположения устанавливаемых плат по модульному принципу (крейт). Разработана универсальная панель коммутации для подключения радиокомпасов, совместно с устанавливаемыми модулями реле (платы коммутации), которая позволяет коммутировать входные и выходные сигналы радиокомпасов и контрольно-проверочного комплекса на любые контакты разъемов, при этом встроенное программное обеспечение исключает возможность вывода из строя радиокомпаса, либо контрольно-проверочного комплекса неправильными действиями оператора. Плата имитатора пультов управления объединяет весь функционал предыдущих версий плат. Благодаря использованию модульного принципа и расширению коммутации измерительных каналов, упрощается процесс расширения функционала блока под новые проверки, за счет добавления новых модулей, а также расширения номенклатуры проверяемых радиокомпасов. Кроме того, за счет систематизации и уменьшения количества используемых плат, а также благодаря применению новых схемотехнических решений повышена отказоустойчивость комплекса.
Расширение перечня проверяемых радиокомпасов позволяет существенно расширить применяемость комплекса для выполнения регламентных работ вертолетов и самолетов. Создание универсального блока коммутации, подходящего для проверки всех заявленных радиокомпасов, позволяет снизить затраты на изготовление комплекса, а также уменьшить массу и габариты его.
Заявленное решение поясняется графическими материалами, где:
На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, на которой позициями обозначены:
1 - проверяемый радиокомпас;
2 - блок эквивалента поля;
3 - линия измерительная;
4 - генератор ВЧ сигналов;
5 - промышленный компьютер с установленным программным обеспечением;
6 - модуль управления RS-485;
7 - источник питания переменного тока 115 В 400 Гц;
8 - измерительный блок;
9 - модуль частотомера;
10 - модуль мультиметра;
11 - модуль измерителя углового перемещения;
12 - модуль питания модулей измерительного блока;
13 - модуль трансформатора;
14 - модуль источника питания постоянного тока 27 В;
15 - модуль коммутации ВЧ сигнала;
16 - блок коммутации АРК;
17 модуль имитатора сигналов пультов управления радиокомпасов;
18 - модули коммутации измерительных каналов и питающих напряжений (4 шт.);
19 - источник питания постоянного тока 27 В.
Контрольно-проверочный комплекс для проверки радиокомпасов (далее -комплекс), содержит персональный компьютер 5, соединенный посредством модуля управления 6 с измерительным блоком 8, содержащим частотомер 9, мультиметр 10, измеритель углового перемещения 11, источник питания измерительных модулей 12, модуль трансформаторный 13, источник питания постоянного тока 27 В 14 и плату коммутации 15. Персональный компьютер 5 соединен также с программно-управляемым генератором ВЧ сигналов 4, выход которого соединяется с блоком эквивалента поля 2 либо с линией измерительной 3 (в зависимости от проверяемого радиокомпаса).
Блок коммутации АРК 16 согласует входное сопротивление приемника проверяемого радиокомпаса 1 с программно-управляемым генератором ВЧ сигналов 4. Персональный компьютер 5 соединен с генератором ВЧ сигналов 4 по интерфейсу Ethernet (TCP/IP), через который, программно изменяется частота и амплитуда высокочастотного сигнала, а также, при необходимости, модулируется по амплитуде сигнала (400 Гц и 1000 Гц).
Посредством модуля управления 6, персональный компьютер 5 соединен с платой коммутации 15 измерительного блока 8 для управления напряжениями питания 115, 36 и 27 В.
Блок коммутации АРК 16 соединен с измерительным блоком 8. Проверяемый радиокомпас 1 подключается к комплексу посредством соответствующего комплекта жгутов. Радиокомпас АРК-15М подключается еще к частотомеру 9, а АРК-11 из-за большого потребления по цепи 27 В подключается к дополнительному источнику питания 19.
Блок эквивалента поля представляет собой металлический короб с разъемами для подключения. В состав блока эквивалента поля входят подставки и кронштейны для установки внутри него различных антенных блоков из состава АРК. Внутри под основанием находятся две перпендикулярно расположенные передающие антенны, которые в зависимости от проверки передают ВЧ сигнал с ВЧ генератора под требуемым углом (курсовой угол радиостанции). Управляет данным процессом установленная внутри плата управления. Также она отвечает за переключение ВЧ сигнала, между приемными антеннами АРК.
Блок коммутации АРК представляет собой корзину с набором плат и расположенными на задней стенке разъемами для подключения жгутов. В состав блока входят коммутирующие платы 18 и имитатор сигналов пультов управления радиокомпасов 17. Коммутирующие платы 18 переключают сигналы управления и питания на соответствующие выходы, коммутируют необходимые режимы работы АРК. Имитатор сигналов пультов управления 17 имитирует управляющие сигналы пульта управления радиокомпаса и позволяет выполнять проверки в автоматическом режиме без участия оператора. Универсальность блока заключается в том, что одни и те же каналы (связи) блока используются для разных цепей отличных АРК, например, при проверке АРК-15М цепь отвечает за режим работы АРК, а при проверке АРК-9 та же цепь уже коммутирует выбор частоты настройки. На платах коммутации расположены наборы программно управляемых реле, которые в зависимости от выбора АРК, коммутируют нужные цепи.
Комплекс управляется промышленным компьютером 5 (далее - ПК), соединенным посредством модуля управления 6 с измерительным блоком 8, а также через порты СОМ1 и COM2 с модулем мультиметра 10 и модулем измерителя углового перемещения 11. Генератор ВЧ сигналов 4 управляется ПК по интерфейсу Ethernet (TCP/IP). ВЧ выход генератора ВЧ сигналов подключается в зависимости от проверяемого радиокомпаса 1.
При проверке средневолнового радиокомпаса подключается к блоку эквивалента поля 2, который в свою очередь коммутирует ВЧ сигнал на разные входы радиокомпаса с помощью платы коммутации, которой управляет ПК. При проверке УКВ радиокомпаса подключается к линии измерительной 3, при этом используется ВЧ делитель для коммутации ВЧ сигнала на разные входы радиокомпаса. Блок эквивалента поля 2 и линия измерительная 3 формируют электромагнитное поле, в котором находится приемная антенна проверяемого радиокомпаса. Напряженность электромагнитного поля внутри блока эквивалента поля 2 соответствует напряжению, подаваемому с генератора ВЧ сигналов, напряженность электромагнитного поля линии измерительной 3 соответствует напряжению, подаваемому с генератора ВЧ сигналов с учетом коэффициента передачи линии (0,5).
Модули частотомера 9, мультиметра 10 и измерителя углового перемещения 11, выполняют измерения параметров радиокомпаса в соответствии с проверками. Модуль питания модулей измерительного блока питает модули измерительного блока 8 и блока коммутации АРК 16. Питающие проверяемый радиокомпас токи и напряжения проходят через модуль мультиметра 10 для возможности их контроля и формируются соответствующими источниками:
- цепь напряжения переменного тока 115 В 400 Гц питается от источника питания переменного тока 115 В 400 Гц 7;
- цепь напряжения переменного тока 36 В 400 Гц питается от модуля трансформатора 13, который в свою очередь преобразует напряжение 115 В 400 Гц от источника питания переменного тока 115 В 400 Гц 7 в напряжение 36 В 400 Гц;
- цепь напряжения постоянного тока 27 В питается от модуля источника питания постоянного тока 27 В 14.
В связи с большим током потребления проверяемого радиокомпаса АРК-11 по цепи 27 В, при его проверке применяется внешний источник питания 27 В 19.
Блок коммутации АРК 16 управляется модулем управления 6 ПК и выполняет коммутацию всех управляющих и питающих цепей проверяемого радиокомпаса, а также коммутацию измеряемых сигналов. Модуль имитатора сигналов пультов управления радиокомпасов 17 имитирует управляющие сигналы пульта управления радиокомпаса и позволяет выполнять проверки в автоматическом режиме без участия оператора. Платы коммутации 18 выполняют коммутацию всех цепей в зависимости от алгоритма проверки.
Перед началом проверки тестируемого автоматического радиокомпаса (далее - АРК) 1, его блоки необходимо разместить следующим образом:
- антенный блок (рамочная антенна) АРК размещается внутри блока эквивалента поля 2, подключаемые жгуты прокладываются через крышку блока эквивалента поля 2;
- антенно-согласующее устройство (направленный антенный блок) АРК располагается вблизи блока эквивалента поля 2.
- остальные блоки размещаются на стойке приборной.
Подключить блоки АРК жгутами и кабелями из соответствующего комплекта жгутов.
Включение и управление режимами работы АРК выполняется с помощью специализированного программного обеспечения посредством персонального компьютера.
Подключение питающих напряжений и управление радиокомпасами происходит посредством программно-управляемого имитатора пультов управления 17 и плат коммутации 18 измерительных каналов и питающих напряжений, входящих в состав блока коммутации АРК 16.
После запуска начала проверки АРК программно включаются необходимые источники питания, затем подаются в нужной последовательности питающие напряжения и включается необходимый в данный момент режим работы АРК, используя имитатор пульта управления 17.
На генераторе ВЧ сигналов 4 программно устанавливается частота, уровень, и модуляция необходимая в данном режиме работы АРК.
Звуковой сигнал с выхода наушников АРК поступает через соответствующую плату коммутации 16 в измерительный блок 8, где измеряется мультиметром 10, а затем значение выводится в соответствующем окне ПО.
Для измерения промежуточной частоты (частоты гетеродина) АРК используется отдельный разъем на боковой панели шкафа системного, сигнал с разъема подается непосредственно на частотомер 9, где измеряется, а результат выводится в соответствующем окне ПО.
Сигнал вращающейся антенны АРК поступает на плату измерителя угловых перемещений 11, где преобразуется в значение угла поворота антенны относительно нулевого пеленга, а затем выводится в соответствующем окне ПО.
Полученные в процессе проверки результаты сравнивают с эталонными значениями. Если отклонения измеренных параметров от эталонных находятся в пределах установленных допусков, АРК считается годным. При отклонении измеренных параметров за пределы допусков АРК признается неисправным. Все измеренные в результате проверки сигналы заносятся в базу данных ПО, и на их основании составляется карта проверки соответствующего АРК.
Создание универсального блока коммутации АРК позволяет использовать комплекс для проверки автоматических радиокомпасов АРК-9, АРК-15М, АРК-УД, АРК-У2 предназначенных для установки на вертолеты Ми-8, Ми-17, Ми-171(2), КА-27, КА-32 и их модификаций, а также радиокомпасов устанавливаемых на вертолетах Ми-24, Ми-26, Ми-28Н, Ми-35М, Ка-27, Ка-28, Ка-29, Ка-31Р, Ка-52, Ка-226 и самолетах Ил-76 (76М, 76МД), Ан-2. Расширение перечня проверяемых радиокомпасов позволяет существенно расширить применяемость комплекса для выполнения регламентных работ вертолетов и самолетов, а также снизить затраты на изготовление комплекса и уменьшить его массу и габариты.
Контрольно-проверочный комплекс является автоматизированной системой контроля и измерения параметров автоматических радиокомпасов и осуществляет контроль и измерение всех необходимых параметров проверяемого оборудования в соответствии с руководствами по регламентным проверкам, руководствами по технической эксплуатации и техническими условиями на проверяемые автоматические радиокомпасы, подготовку и формирование стандартного бланка отчета по результатам испытаний и ремонта.
Комплекс обеспечивает выполнение функций поверки приборов в соответствии с действующей нормативной документацией, сбора, обработки, накопления и хранения результатов проверок, вывода результатов проверок, ведения базы данных по каждому тестируемому прибору. Все измеренные величины при помощи программного обеспечения для каждого типа прибора отображаются на экране монитора, а также сохраняются в базе данных для данного типа прибора и могут быть использованы для проверки его работоспособности в процессе эксплуатации.