Мезонинный модуль код-сопротивление

Полезная модель относится к области испытательного оборудования техники и предназначена для преобразования цифрового кода, полученного от вычислительного модуля, в значения электрических сопротивлений, зависимых от данного кода.
При разработке и испытаниях самолетного оборудования на комплексах полунатурного моделирования возникает необходимость интеграции бортового оборудования с широкой номенклатурой авиационных интерфейсов, при этом на протяжении жизненного цикла состав и количество авиационных интерфейсов может меняться, соответственно, требуется многоуровневая система, в которой физические интерфейсы выполнены в виде мезонинов с внешними выводами, а вычислительный модуль имеет унифицированный способ их подключения.
Из уровня техники известен аналог - Модуль PCI резисторов высокой плотности PCI Programmable Resistor Card 50-295-121-10/12 фирмы-производителя Pickering Interfaces (URL: https://www.vigven.conVproduct/10ch-12bit-0-to-4kohm-pci-high-density-resistor-card-50-295a-121-10-12).
Модуль представляет собой печатную плату, которая содержит набор программируемых резисторов, реле и интерфейсную шину PCI, осуществляющую управление и регулировку значений переменных резисторов, а также интерфейсный разъем для выдачи переменных сопротивлений.
К недостаткам указанного устройства можно отнести:
- отсутствие возможности установки на одноплатный компьютер типа Raspberry Pi или аналогичный ему вычислительный модуль по набору интерфейсов, а также по форме и расположению соединительных контактов, ввиду несовместимости соединителей и интерфейсных шин, поскольку в аналоге используется ножевой соединитель и интерфейсная шина PCI, а в модуле Raspberry Pi - штыревые соединители серии PLD (40 контактов) и набор интерфейсов отличных от интерфейсной шины PCI;
- отсутствие возможности функционирования вне промышленного компьютера, что оказывает существенное влияние на массогабаритные характеристики, стоимость изделия в целом и область его применения.
Также из уровня техники известен аналог - плата моделирования резисторов SET-1210 Resistor Simulation Card фирмы SET GmbH для модульной платформы PXI (URL: https://www.smart-e-tech.de/en/products/signal-conditioning-with-slsc/set-slsc-cards/set-1210-resistor-simulation-card/). Модуль представляет собой печатную плату, которая содержит программируемые резисторы для систем, требующих моделирования резистивных датчиков (например, имитатор датчика температуры), реле, интерфейсный разъем для выдачи переменных сопротивлений. Управление и регулировка значений переменных резисторов осуществляется по интерфейсной шине Compact PCI.
К недостаткам указанного устройства можно отнести:
- отсутствие возможности установки на одноплатный компьютер типа Raspberry Pi или аналогичный ему вычислительный модуль по набору интерфейсов, а также по форме и расположению соединительных контактов, ввиду несовместимости соединителей и интерфейсных шин, поскольку в аналоге используется интерфейсная шина Compact PCI и компактные соединители с шагом 2 мм, а в модуле Raspberry Pi - штыревые соединители серии PLD (40 контактов) и набор интерфейсов, отличных от интерфейсной шины Compact PCI;
- аналог не может функционировать вне платформы PXI, что оказывает существенное влияние на массогабаритные характеристики, стоимость изделия в целом и область его применения.
Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в создании мезонинного модуля код-сопротивление, который устанавливается и работает под управлением одноплатного компьютера Raspberry Pi или аналогичного ему вычислительного модуля по набору интерфейсов, а также по форме и расположению соединительных контактов и содержит программируемые группы резисторов для систем, требующих программного управления активной нагрузкой при проведении испытаний самолетных систем на комплексах полунатурного моделирования.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в расширении функциональных возможностей в части обеспечения взаимодействия с периферийным оборудованием, требующим программного управления активной нагрузкой, с возможностью подключения к одноплатному компьютером Raspberry Pi или аналогичным ему вычислительным модулем по набору интерфейсов, а также по форме и расположению соединительных контактов.
Указанный технический результат достигается благодаря тому, что предлагаемый мезонинный модуль код-сопротивление состоит из печатной платы, которая содержит группы последовательно соединенных резисторов, реле, разъем для подключения периферийного оборудования и отличается тем, что дополнительно содержит микроконтроллер, позволяющий управлять переключением реле, и интерфейсный разъем серии PBD40 для подключения к одноплатному компьютеру Raspberry Pi или аналогичному ему вычислительному модулю по набору интерфейсов, а также по форме и расположению соединительных контактов. Каждый резистор, входящий в группу последовательно соединенных резисторов, соединен линиями связи с контактами коммутации соответствующего реле, а упомянутый микроконтроллер соединен линиями связи с контактами управления реле и интерфейсным разъемом серии PBD40. В каждой группе последовательно соединенных резисторов свободные выводы крайних резисторов соединены линиями связи с разъемом подключения периферийного оборудования, так что каждая группа последовательно соединенных резисторов образует дискретные каналы программно-управляемых номиналов активного сопротивления.
Полезная модель поясняется следующими чертежами:
на Фиг. 1 - структурная схема мезонинного модуля код-сопротивление.
На фиг. 1 представлены:
1 - разъем подключения периферийного оборудования;
2 - интерфейсный разъем серии PBD40 для подключения к одноплатному компьютеру Raspberry Pi или аналогичному ему вычислительному модулю;
3 - микроконтроллер;
4 - реле;
5 - группы последовательно соединенных резисторов;
6 - штыревой разъем для программирования микроконтроллера.
Заявленное устройство содержит разъем подключения периферийного оборудования 1, интерфейсный разъем серии PBD40 2 для подключения к одноплатному компьютеру Raspberry Pi или аналогу, микроконтроллер 3, реле 4, группы резисторов 5, штыревой разъем 6 для программирования микроконтроллера. Микроконтроллер 3 связан с штыревым разъемом 6 и интерфейсным разъемом серии PBD40 2 для подключения к одноплатному компьютеру Raspberry Pi или аналогу, при этом микроконтроллер 3 линиями связи соединен последовательно с контактами управления реле 4, при этом контакты коммутации реле 4 линиями связи соединены с группами резисторов 5, а те в свою очередь соединены с разъемом подключения периферийного оборудования 1, на котором формируются дискретные каналы программно-управляемых номиналов активного сопротивления.
Полезная модель осуществляется следующим образом.
Каждый канал программно-управляемых значений электрических сопротивлений выведен на разъем подключения периферийного оборудования 1 мезонинного модуля код-сопротивление.
n
Микроконтроллер 3 (например, STM32F103RBT6) через интерфейсный разъем серии PBD40 2 получает от одноплатного компьютера Raspberry Pi или аналогичного ему вычислительного модуля по набору интерфейсов, а также по форме и расположению соединительных контактов по интерфейсу SPI последовательный цифровой код. Полученный цифровой код преобразуется в параллельный для управления коммутацией реле 4. В предпочтительном варианте осуществления полезной модели используются твердотельные реле PRAC37S. В свою очередь реле управляют переключением групп последовательно соединенных резисторов 5, осуществляя различные комбинации их подключения для формирования дискретных каналов программно-управляемых номиналов активного сопротивления. Диапазон значений номиналов активного сопротивления каждого канала зависит от номиналов резисторов в резисторных группах. Каждая резисторная группа представляет собой набор из 10 резисторов, отличающихся друг от друга 2 раз. Таким образом, каждая группа последовательно соединенных резисторов образует дискретные каналы программно-управляемых номиналов активного сопротивления.
Штыревой разъем 6 служит для отладки и программирования микроконтроллера 3.
Электропитание микроконтроллера 3 напряжением +3.3В осуществляется от одноплатного компьютера Raspberry Pi или аналогичного ему вычислительного модуля через интерфейсный разъем серии PBD40 2.
Использование в полезной модели интерфейсного разъема серии PBD40 2 и микроконтроллера 3 управляющего переключением реле позволяет расширить функциональные возможности мезонинного модуля в части обеспечения взаимодействия с периферийным оборудованием, требующим программного управления активной нагрузкой.