УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ДВИГАТЕЛЯ ОТ РАСКРУТКИ
DEVICE FOR ENGINE PROTECTION AGAINST OVERSPEED

Настоящее изобретение относится к авиационной технике, в частности к средствам защиты двигателей самолетов от неконтролируемого превышения частоты оборотов вала.
Известно устройство защиты машин от превышения частоты (патент РФ №2188962, F02D 17/04, G01M 15/00, 10.09.2002), состоящее из датчика частоты вращения вала двигателя, выход которого включен на вход преобразователя частоты вращения вала в электрический сигнал. К выходу преобразователя частоты вращения вала в электрический сигнал параллельно подключены входы первой, второй и третьей схем сравнения. Выход первой схемы сравнения включен на один из входов триггерной схемы, выход которой включен на вход исполнительного механизма топливной магистрали двигателя. На другой вход триггерной схемы включен выход логической схемы И, на входы которой включены соответственно выходы второй и третьей схем сравнения.
Недостатком известного решения является большое значение погрешности измерения частоты.
Также известно устройство защиты двигателя (авторское свидетельство СССР №1257246, F01D 21/02, 15.09.1986). Оно включает в себя электрические двухобмоточные бесконтактные датчики частоты вращения вала, установленные над зубчатым венцом, подключенные одними из своих обмоток к формирователям сигнала защиты, другими - к источнику частотного сигнала проверки через переключатель каналов. Формирователи выполнены в виде резонансных контуров с релейными усилителями, которые соединены с сигнальными лампами и исполнительным электромагнитным золотником.
Недостатками аналога являются малая точность измерения частоты, сложность настройки резонансного контура.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является устройство защиты двигателя PW4000, описанное в книге "Propulsion - avionics jet engine configuration FADEC" (https://ru.scribd.com/doc/34495104/8626431-1-Propulsion-Avionics-Jet-Engine-Config-FADEC), состоящее из двух разнородных каналов измерения частоты, в состав которых входят формирователи импульсов, соединенные с цифровой схемой сравнения и микроконтроллером, которые в свою очередь последовательно соединяются с логической схемой выдачи результата на исполнительный механизм.
К недостатком прототипа относится нестабильная последовательность действий для выявления превышения частоты.
Задачей изобретения является повышение надежности измерения частоты и точности измерения частоты.
Техническим результатом предлагаемого изобретения являются повышенная помехозащищенность, высокая точность измерения частоты.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что устройство защиты двигателя от раскрутки, состоящее из двух разнородных каналов измерения частоты, содержащих формирователи импульсов, соединенные с цифровой схемой сравнения и микроконтроллером, которые в свою очередь последовательно соединяются с логической схемой выдачи результата на исполнительный механизм, отличающееся тем, что содержит в каждом канале ограничители напряжения, включенные последовательно между фильтрами низких частот и формирователями импульсов, а также содержит дополнительный блок контроля напряжения с датчика, соединенный с микроконтроллером и датчиком частоты вращения.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема блока системы.
Устройство защиты двигателя от раскрутки, содержащее датчик частоты 1, выход которого соединен с входами фильтров низких частот (ФНЧ) 2 и 3 и дополнительного блока контроля напряжения с датчика 4. Выходы ФНЧ 2 и 3 соединены с входами ограничителей напряжения 5 и 6, выходы которых соединены с входами формирователей импульсов (компараторов) 7 и 8. Сделано это с целью повышения точности. Выход формирователя импульсов аналогового канала 7 соединен с входом преобразователя "Частота-Напряжение" (ПЧН) 9. Выход ПЧН 9 соединен со входом цифровой схемы сравнения 10, выход которого соединен с входом логической схемы выдачи результата 12. Выход формирователя импульсов цифрового канала 8 соединен с входом преобразователя микроконтроллера (МК) 11. Выход микроконтроллера 11 соединен с входом логической схемы выдачи результата 12. Выход дополнительного блока контроля напряжения с датчика 4 соединен с входом микроконтроллера 11. Выход логической схемы выдачи результата 12 связан с исполнительным механизмом 13.
Устройство работает следующим образом.
Принцип работы аналогового канала измерения проходит по следующей последовательности действий. Входной сигнал с датчика частоты 1, характеризующий частоту через ФНЧ 2 и ограничитель напряжения 5 проходит на формирователь импульсов 7, реализованный на компараторе. Сформированный импульс поступает на вход ПЧН 9, включенный по типу конденсаторного частотомера, где преобразуется в напряжение, характеризующее частоту. Напряжение с выхода ПЧН 9 приходит на цифровую схему сравнения 10, реализованную на компараторе, где сравнивается с напряжением, характеризующим максимально допустимое значение частоты. Результат сравнения подается на логическую схему выдачи результата 12.
Принцип работы цифрового канала измерения имеет следующую последовательность действий. Входной сигнал с датчика частоты 1, характеризующий частоту через ФНЧ3 и ограничитель напряжения 6 проходит на формирователь импульсов 8, реализованный на компараторе. Сформированный импульс с выхода компаратора 8 поступает на вход микроконтроллера 11, где программно обрабатывается, и вычисляется значение частоты. Также внутри микроконтроллера 11 полученное значение частоты сравнивается с порогом, программно заложенным в него. Результат сравнения подается на логическую схему выдачи результата 12.
Результат сравнения частот через логическую схему выдачи результата 12, реализованную с помощью коммутирующих элементов, подает импульс, характеризующий превышение частоты на исполнительный механизм 13, формирующий команду останова только в случае прихода на ее вход двух положительных импульсов с аналогового и цифрового каналов измерения.
Дополнительный блок контроля напряжения с датчика 4 реализуется на аналоговых ключах. В момент предпускового контроля на дополнительный блок контроля напряжения с датчика 4 подается напряжение с микроконтроллера 11, которое открывает внутренние ключи дополнительного блока контроля напряжения с датчика 4. Проверяется состояние выходного напряжения с датчика, которое переправляется в микроконтроллер 11, выполняя функцию предпускового тестирования состояния датчиков. Микроконтроллер 11 обрабатывает встроенным АЦП информацию о состоянии входного напряжения датчика. Микроконтроллер 11 фиксирует либо нормальную работу датчика, либо обрывы линий передачи, питания датчика или короткие замыкания, что повышает надежность.
Итак, заявляемое изобретение позволяет повысить точность измерения частоты, повысить надежность выполнения основных функций устройства, повысить его помехозащищенность от внешних воздействий.