БЛОК ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПОЛЕТА

Предлагаемая полезная модель относится к информационно-измерительной технике и может быть использована в бортовых многоканальных системах летательных аппаратов для измерения и преобразования в требуемый вид полетных данных, а также для эксплуатационного контроля авиационного оборудования.
Известен многоканальный контрольно-измерительный блок, получающий измерительную информацию от потенциометрических датчиков контролируемых параметров, запитанных от стабилизированного источника напряжения (см. Авт. Св. СССР №542388, УДК 621.316.722.1, опубл. 1977). Недостатком этого блока является избыточная сложность и низкая надежность устройства защиты стабилизированного источника опорного напряжения от перегрева и выхода из режима стабилизации в случае короткого замыкания одного из потенциометрических датчиков.
Также известен блок сбора и обработки информации, к которому подключены датчики контролируемого летательного аппарата, в том числе -потенциометрические датчики, а также бортовые накопители информации (см. патент РФ №2427802, МПК G01D 9/00, опубл. 2011).
В случае короткого замыкания одного из потенциометрических датчиков факт замыкания устанавливается в известном блоке с помощью тестовых сигналов, которые периодически поступают с выхода модуля контроля на вход модуля сбора и преобразования, входящих в состав известного блока. При выявлении короткого замыкания сигнал об отказе потенциометрического датчика поступает из модуля контроля в бортовые накопители и регистрируется ими. Недостаток известного блока заключается в том, что выявление и регистрация факта короткого замыкания потенциометрического датчика не могут предотвратить многократного увеличения тока стабилизированного источника, питающего потенциометрические датчики, перегрева источника и его последующего отказа.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению и принятым за прототип является бортовой блок преобразования параметров полета, входящий в состав системы СДК-8 производства ПАО «Техприбор», г. Санкт-Петербург (см. Руководство по технической эксплуатации 6Т1.412.001 РЭ, ПАО «Техприбор»). Этот блок предназначен для измерения и преобразования в частотный сигнал информации, формируемой взаимодействующими с блоком датчиками параметров полета, в том числе - потенциометрическими датчиками.
Известный блок преобразования параметров полета содержит потенциометрические измерительные входы, к которым подключены подвижные контакты потенциометрических датчиков.
Блок преобразования параметров полета также содержит стабилизированный источник опорного напряжения, предназначенный для питания потенциометрических датчиков.
Недостатком прототипа является низкая надежность его работы в нештатном режиме - при коротком замыкании хотя бы одного из потенциометрических датчиков.
Этот недостаток вызван тем, что короткое замыкание любого потенциометрического датчика приводит к резкому возрастанию тока стабилизированного источника опорного напряжения от номинального значения Inom до максимальной величины Iкз, причем возрастание тока может быть более чем десятикратным: Iкз / Inom>10.
Подобное увеличение тока приводит к быстрому перегреву и последующему отказу стабилизированного источника опорного напряжения, в результате чего все потенциометрические датчики становятся обесточенными и блок преобразования параметров не в состоянии измерять и преобразовывать контролируемые параметры полета.
Задачей полезной модели и ее техническим результатом является повышение надежности предложенного блока при его работе в нештатном режиме - в случае короткого замыкания любого из потенциометрических датчиков параметров.
Для решения поставленной задачи блок преобразования параметров полета, взаимодействующий с потенциометрическими датчиками параметров и содержащий стабилизированный источник опорного напряжения, к выходу которого подключены своими незаземленными контактами упомянутые датчики, а также потенциометрические измерительные входы, число которых равно числу потенциометрических датчиков, причем подвижный контакт каждого потенциометрического датчика подключен к одному из потенциометрических измерительных входов блока преобразования параметров полета, дополнен новыми элементами, связями и ограничительным условием.
Предложенный блок отличается от прототипа тем, что в его состав дополнительно введены модуль сопряжения, содержащий ограничительные резисторы, число которых равно числу потенциометрических датчиков, и модуль измерения, число входов которого вдвое больше числа потенциометрических датчиков, при этом каждый из потенциометрических датчиков подключен к выходу стабилизированного источника напряжения своим незаземленным контактом через соответствующий ограничительный резистор модуля сопряжения, точка электрического соединения каждого ограничительного резистора с соответствующим потенциометрическим датчиком является точкой выхода модуля сопряжения, подключенной к одному из дополнительных измерительных входов модуля измерения. Другие измерительные входы модуля измерения соединены с соответствующими потенциометрическими входами блока преобразования параметров полета, причем мощность стабилизированного источника опорного напряжения соответствует условию:
Р=k⋅Pnom,
где Р - мощность, расходуемая источником опорного напряжения при коротком замыкании одного из датчиков,
k - безразмерный коэффициент запаса по мощности (k≥1), а
Рnom - номинальное значение мощности упомянутого источника в штатном режиме его работы.
Устройство и работа предложенного блока в штатном и нештатном режимах поясняется Фигурой.
На Фигуре представлена структурная схема блока, взаимодействующего с бортовыми потенциометрическими датчиками параметров. На Фигуре приняты следующие обозначения:
1 - потенциометрический датчик параметров,
2 - стабилизированный источник опорного напряжения,
3 - блок преобразования параметров полета,
4 - ограничительный резистор,
5 - модуль сопряжения,
6 - модуль измерения.
Каждый из n взаимодействующих с предложенным блоком 3 потенциометрических датчиков 1 подключен своим незаземленным контактом к выходу стабилизированного источника опорного напряжения 2, находящегося в блоке преобразования параметров полета 3, через один из ограничительных резисторов 4, содержащихся в модуле сопряжения 5. Подвижный контакт каждого потенциометрического датчика 1 подключен к одному из потенциометрических измерительных входов блока преобразования параметров 3 и, далее, - к одному из входов модуля измерения 6, входящего в состав блока преобразования параметров 3, а точки электрического соединения незаземленного контакта каждого из потенциометрических датчиков 1 с соответствующим ограничительным резистором 4 соединены с дополнительными измерительными входами модуля измерения 6.
Предложенный блок работает следующим образом.
В штатном режиме, когда все взаимодействующие с ним потенциометрические датчики 1 исправны, каждый из них запитывается от стабилизированного источника опорного напряжения 2, находящегося в блоке преобразования параметров 3, стабилизированным напряжением через соответствующий ограничительный резистор 4 модуля сопряжения 5, соединенный с незаземленным контактом потенциометрического датчика 1. При этом сопротивление нагрузки источника 2 равно своему номинальному значению.
Соответственно, ток I стабилизированного источника опорного напряжения 2 и мощность этого источника в штатном режиме также равны своим номинальным значениям.
При изменении параметров полета, контролируемых потенциометрическими датчиками 1, с их подвижных контактов снимаются изменяющиеся во времени информативные сигналы в форме напряжений постоянного тока, пропорциональных значениям контролируемых параметров. Эти напряжения подаются на потенциометрические измерительные входы блока преобразования параметров 3 и, далее, - на входы модуля измерения 6 для измерения и последующего преобразования в требуемую частотную форму.
Поскольку питание потенциометрических датчиков 1 производится через ограничительные резисторы 4, то фактическое значение напряжения, питающего эти датчики, оказывается меньшим значения опорного напряжения на выходе источника 2 на величину, зависящую от соотношения сопротивлений потенциометрического датчика 1 и ограничительного резистора 4.
Например, в наиболее распространенном случае, когда сопротивления потенциометрических датчиков 1 равны сопротивлениям ограничительных резисторов 4, значения информативных сигналов, снимаемых с подвижных контактов потенциометрических датчиков 1, уменьшаются в 2 раза.
Для восстановления этих значений до уровня, соответствующего питанию датчиков 1 непосредственно от стабилизированного источника опорного напряжения 2, в модуле измерения 6 производится умножение значения каждого из информативных сигналов, сформированных потенциометрическими датчиками 1, на коэффициент восстановления сигнала, который в приведенном примере равен числу 2.
В нештатном режиме работы блока 3 сопротивление нагрузки стабилизированного источника опорного напряжения 2 при коротком замыкании одного из потенциометрических датчиков 1 уменьшается.
Соответственно, ток I стабилизированного источника опорного напряжения 2 в режиме короткого замыкания датчика 1 повышается по сравнению со своим номинальным значением, что сопровождается увеличением потребляемой мощности.
В предложенном блоке короткое замыкание любого потенциометрического датчика 1 не приводит к короткому замыканию источника 2, т.к. последовательно с каждым из датчиков 1 включен ограничительный резистор 4. Поэтому короткое замыкание датчика 1 не может вызвать выхода из строя источника 2, однако оно может вызвать существенное нагревание этого источника и его выход из режима стабилизации опорного напряжения.
Для предотвращения подобной ситуации источник 2 должен быть рассчитан на нормальную эксплуатацию при мощности, соответствующей нештатному режиму работы предложенной системы при коротком замыкании потенциометрического датчика 1:
Р=k⋅Pnom, (1)
где Р - значение мощности стабилизированного источника опорного напряжения 2, обеспечивающее его надежную работу при коротком замыкании одного из потенциометрических датчиков 1,
k - безразмерный коэффициент запаса по мощности (k≥1), а
Рnom - номинальное значение мощности источника 2 в штатном режиме его работы.
Значение коэффициента k зависит от числа n потенциометрических датчиков 1 и в случае, когда сопротивления этих датчиков равны сопротивлениям ограничительных резисторов 4, округленно составляет: при n=1,5:k=1,5; при 5≤n≤10:k=1,2; при n>10:k=1.
Выполнение условия (1) является необходимым для надежной работы предложенного блока в нештатном режиме эксплуатации.
Так как при выполнении этого условия стабилизированный источник опорного напряжения 2 нормально функционирует в нештатном режиме, предложенный блок продолжает надежно измерять и преобразовывать параметры полета за исключением параметра, потенциометрический датчик 1 которого отказал в результате короткого замыкания.
Таким образом, в предложенном блоке преобразования параметров полета успешно решена поставленная задача повышения надежности его работы в нештатном режиме - при коротком замыкании одного из взаимодействующих с ним потенциометрических датчиков параметров.