Топливоизмерительное устройство транспортного средства

 

Использование: измерение запаса и расхода топлива силовыми установками объектов. Сущность изобретения: в известную топливоизмерительную систему дополнительно вводят измеритель массовой плотности топлива и микропроцессор, снабженный необходимыми для связи с внешними устройствами - постоянной и оперативной памятью, контроллером, преобразователями непрерывной информации в двоичный код и двоичного кода в двоично -десятичный или десятичный коды, индикаторами - интерфейсами ввода-вывода, причем измеритель массовой плотности топлива в баках построен на мостовой схеме измерения, в первое плечо которого включены емкостной датчик объема столба топлива в баке, во второе плечо - параллельно включенные датчик массы столба жидкости в баке и, как и в третье плечо, емкостные датчики обратной связи с линейной по углу поворота ротора статической характеристикой, роторы которых жестко закреплены на выходном валу уравновешивающей измерительный мост следящей системы, в четвертое плечо моста включен конденсатор постоянной емкости, а также мост измерения массы топлива в баках, снабженный второй уравновешивающей мост следящей системой, в первое и второе плечи которого включены линейные конденсаторы, роторы которых жестко установлены на выходном валу редуктора первой уравновешивающей мост массовой плотности топлива следящей системы, во второе плечо которого параллельно первому конденсатору включен емкостной датчик с линейной по углу статической характеристикой, ротор которого жестко укреплен на выходном валу редуктора второй уравновешивающей мост измерения массы топлива в балках следящей системы, в третье плечо которого параллельно включены емкостной датчик измерения объема топлива в баке и подстроечный конденсатор переменной емкости, а в четвертое плечо - конденсатор постоянной емкости, причем по программе микроЭВМ или по управлениям оператора, переключающего режимы работы системы, последовательно включаются датчики измерения массы топлива в разных баках, результаты измерений преобразуются в двоичный код и вводятся в оперативную память микроЭВМ, обеспечивающей по программе, заложенной в ней, осуществлять определение суммарного запаса, а также статистических оценок расхода топлива в баке и соответствующих силовых установках, а результаты обработки информации в микроЭВМ выводятся на цифровой индикатор. 5 ил., 1 табл.

Изобретение относится к приборостроению и используется преимущественно для измерения запаса топлива на борту летательного аппарата и других подвижных объектов, например кораблей и судов.

Известна топливоизмерительная система, например электроемкостной топливомер типа СЭТС-370А, изображенная на фиг. 1 и 2 и решающая задачи заправки баков топливом, измерения запаса топлива в баках (группах баков) и суммарного запаса в единицах объема, измерения положения центра масс летательного аппарата с выработкой сигналов управления работой топливных насосов с целью перекачки топлива и стабилизации положения центра масс летательного аппарата, а также сигнализации нормированного остатка топлива в баках, его контакта 26 и 27 первого галетного переключателя 29 соответствуют выдаче управляющих сигналов "1 группа баков", "2 группа баков", характеризуя режим работы симметричных схем левого и правого топливоизмерительных систем крыльев, ламели 30 и 31 соответствуют свободному положению подвижного контакта 32 переключателя 29 и режиму измерения "Суммарный запас топлива в баках" или просто "Сумма", неподвижная ламель подвижного контакта 32 галетного переключателя 29 соединена с неподвижной ламелью 34 второго галетного переключателя 35 и с одним из полюсов внешнего источника питания постоянного напряжения, а его подвижный контакт может устанавливаться на свободную ламель 37 и на сигнальные ламели 38, 39, устанавливающие режимы работы топливоизмерительной системы "Измерение" и "Контроль", которая содержит трансформатор 45, первичная обмотка которого соединена с выходными клеммами внешнего источника питания переменного напряжения повышенной частоты, например частоты 400 Гц, первый 122 и второй 123 емкостные датчики, объединенные в первую группу, а также третий емкостной датчик 124, являющийся второй группой баков, содержат параллельно соединенные постоянные емкости сухих баков соответственно 125 127 и конденсаторы переменной емкости соответственно 128 130, емкости которых пропорциональны запасу топлива в соответствующих баках, выраженному в единицах объема, причем соответствующие обкладки конденсаторов емкостных датчиков 122 и 123 первой группы баков соединены параллельно, содержит измерительный мост, имеющий первой плечо, ограниченное точками 142 и 144, в которое включает емкостные датчики первой и второй групп баков, во второе плечо включена постоянная емкость 145, третье измерительное плечо, содержащее резисторы и ограниченное точками 144 и 146, причем точки, питающие мост внешним питанием повышенной частоты, например частоты 400 Гц, питающей диагонали измерительной схемы присоединены к вторичной обмотке 161 трансформатора 48 измерительный мост самоуравновешивается от выходного вала редуктора 155, вход которого через подключенную к измерительной диагонали моста последовательную цепочку, состоящую из усилителя 171 и двигателя 172, соединен с выходом этого двигателя, система автоматики управления заправкой топлива в баки и сигнализации нормированных остатков топлива содержит переменные индуктивности соответственно 190 и 191, размещенные во втором 128 и третьем 124 баках и снабженные поплавковыми сердечниками, меняющими индуктивность катушек 190 и 191 в зависимости от уровня топлива и размещены так, что номинальное втягивание сердечника в катушку индуктивности происходит при заполнении топливом бака, в датчике второй группы датчиков 124 размещена аналогичная катушка индуктивности 193, настроенная на втягивание сердечника в катушку при номинальном остаточном уровне топлива в баке, одни концы этих катушек заземлены и образуют первое плечо индуктивного измерительного моста, второй конец которой соединен с катушкой с постоянной индуктивностью 194 соответствующего фазочувствительного реле 195 200, а также с одной из точек питающей диагонали двухполупериодного выпрямителя 203, другой конец второй катушки индуктивности 194, образующей второе плечо индуктивного моста, соединен с такими же концами катушек индуктивности всех фазочувствительных выпрямителей 195 200 и с одним концом вторичной обмотки 204 трансформатора 205, имеющей среднюю точку, соединенную шиной с вторым концом питающей диагонали двухполупериодных диодных выпрямителей 203 всех фазочувствительных выпрямителей 195 200, другой конец которых соединен с земляным проводом и с одним концом первичной обмотки 206 трансформатора, к первичной обмотке которого 206 через клеммы 207 подведено переменное напряжение от внешнего источника питания переменного напряжения, внешний источник постоянного напряжения, подключенный своим положительным полюсом к нормально разомкнутому контакту 108 переключателя 209, другой контакт которого 210 соединен с одним концом обмотки реле 211, другой конец которого заземлен, его отдельный для каждого фазочувствительного выпрямителя подвижный контакт 212 у всех фазочувствительных выпрямителей соединен с одной из точек выхода диодного моста, другая точка которых через обмотку реле соответственно 213 218 соединена с нормально разомкнутым контактом 221 соответствующих фазочувствительных выпрямителей управления заправкой топлива левого крыла 195 196 и правого крыла 197 198 и с нормально замкнутыми контактами 222 фазочувствительных выпрямителей сигнализации нормированного остатка топлива баков левого крыла 199 и правого крыла 200, подвижные контакты 223 всех реле 213 218 соединены с одним из полюсов внешнего источника постоянного напряжения, а их нормально разомкнутые контакты 224 являются выходами фазочувствительных выпрямителей 195 200 и системы управления порядком заправки топливом баков и сигнализации нормированного остатка топлива, одни концы восьмого 277 и девятого 278 реле соединены с одним полюсом внешнего источника постоянного напряжения, а их другие концы через подвижные контакты четвертого переключателя 279 соединены с другим полюсом этого источника напряжения, первый полюс которого соединен также с подвижными контактами реле 217 и 218 фазочувствительных выпрямителей левого и правого крыльев соответственно 280 и 281, нормально разомкнутые 282, 283 и нормально замкнутые контакты которых соединены с соответствующими нормально разомкнутыми контактами 284 287 соответственно реле 217 и 218, причем первый подвижный контакт 288 реле 217 соединен с вторым подвижным контактом 291 реле 218, а второй подвижный контакт 289 реле 217 соединен с первым подвижным контактом 290 реле 218, обкладки конденсаторов емкостных датчиков первой и второй групп соединены через нормально замкнутые контакты 292 и 293 реле 294, один полюс которого присоединен к ламели 27 "2 группа баков" переключателя 29, и через нормально замкнутые контакты 295 и 296 реле 297 "1 группа баков", один полюс которого присоединен к ламели 26 переключателя 29, а их подвижные контакты для соответствующих обкладок конденсаторов емкостных датчиков 1-й и 2-й групп баков соединены попарно между собой, а также с нормально разомкнутыми контактами 298, 299 и реле 300 "Измерение", один из полюсов которого присоединен к ламели 31 "Измерение" переключателя 35, соответствующие подвижные контакты которого 301 и 302 соединены последовательно с подвижными контактами 303 и 304 реле 316, положительный полюс которого соединен с клеммой 39 "Контроль" переключателя 35, а соответствующие нормально разомкнутые контакты этого реле соответственно 305 и 306 с последовательно соединенным с ними конденсатором 308 образуют второе плечо измерительного моста, первое плечо которого образовано подвижным контактом 309 реле 310, один вывод обмотки которого присоединен к ламели 31 переключателя 29, устанавливающего с помощью подвижного контакта 32 на ламели 31 сигнал "Сумма", нормально замкнутый 311 и нормально разомкнутый 312 контакты которого соединены с первыми обкладками конденсаторов 145 и 313, вторые обкладки которых соединены между собой и присоединены к подвижному контакту переменного резистора 314 обратной связи самоуравновешивающей следящей системы, первый вывод обмотки которого соединен с подвижным контактом 315 реле 310, положительный полюс которого соединен с клеммой 31 "Сумма" переключателя 29, нормально замкнутый 317 и нормально разомкнутый контакт 318 этого реле соединен соответственно с первым выводом и подвижным движком первого подстроечного резистора 319 и с первым выводом и подвижным движком второго подстроечного резистора 320, вторые выводы которых объединены и соединены с первым выводом вторичной обмотки 161 трансформатора 45 и с первым выводом постоянного резистора 321, второй вывод которого соединен с вторым выводом переменного резистора обратной связи 314 и с первым выводом второго постоянного резистора 322, второй вывод которого присоединен к точке диагонали мостовой измерительной схемы, связанной с землей и с первым выводом третьего резистора 323, второй вывод которого соединен с первыми выводами третьего и четвертого подстроечных резисторов соответственно 324 и 325, вторые выводы которых соединены с соответствующими подвижными контактами этого подстроечного резистора и соответственно с нормально замкнутым 326 и нормально разомкнутым 327 контактами реле 316, подвижный контакт которого соединен с второй обкладкой конденсатора 308 и с вторым входом вторичной обмотки 161 трансформатора 45, нормально замкнутые контакты 305 и 306 соединены соответственно с подвижными контактами 326, 327 реле 316, нормально разомкнутые контакты которого соответственно 328, 329 соединены с соответствующими подвижными контактами 330, 331 реле 297, соответствующие нормально разомкнутые контакты которого 332, 333 соединены с обкладками конденсатора 334, с подвижными контактами 335, 336 реле 294, нормально разомкнутые контакты которого соединены с обкладками пятого конденсатора 337, с подвижными контактами 338, 339 реле 297, нормально замкнутые 340, 341 контакты которого соединены соответственно с подвижными контактами 342, 343 реле 294, нормально замкнутые контакты 344, 345 которого соединены соответственно с первой и второй обкладками конденсатора 346, вторые полюса реле 294, 297, 300, 310 и 316 соединены с землей, на выходной оси редуктора 155 самоуравновешивающей измерительный мост следящей системы установлена стрелка 348, жестко закрепленная на валу, указывающая по неподвижной шкале 349 запас топлива в баках в единицах объема литрах, содержит второй трансформатор 350, первичная обмотка 351 которого своими выводами соединена с клеммами внешнего источника переменного напряжения повышенной частоты, например частоты 400 Гц, вторичная обмотка 352 которого имеет отвод, соединенный с одним выводом второго переменного резистора 353, второй вывод которой соединен с первым выводом вторичной обмотки трансформатора 350 и с первым выводом четвертого резистора 354, второй вывод которого соединен с первым выводом пятого резистора 355, второй вывод которого заземлен и соединен с первым выводом шестого резистора 356, второй вывод которого соединен с первым выводом седьмого резистора 357, второй вывод которого соединен с вторым выводом вторичной обмотки 352, четвертый, пятый и шестой емкостные датчики соответственно 358 360 содержат параллельно соединенные постоянные емкости соответственно 361 363, соответствующие емкостям сухих баков, и конденсаторы соответственно 364 366 переменной емкости, пропорциональной запасам топлива в баках, выраженных в единицах объема, причем конденсаторы первых двух баков 358, 359 соединены параллельно и образуют третью группу баков, эквивалентную первой группе баков, а конденсатор шестого бака образует четвертую группу, эквивалентную второй группе баков, причем первые обкладки третьей и четвертой групп левого крыла баков соединены соответственно с первым и вторым выводами четвертого резистора 354, аналогичные третья и четвертая группы емкостных датчиков правого крыла (не показаны), аналогичные первой и второй группам емкостных датчиков, соединены своими первыми обкладками соответственно с вторым и первым выводами седьмого резистора 357, вторые обкладки конденсаторов всех датчиков третьей и четвертой групп датчиков левого и правого крыла объединены и соединены через конденсатор 367 с подвижным контактом второго переменного резистора 353 и непосредственно с первым входом усилителя 368, второй вход которого заземлен, а выход которого соединен через конденсатор (не показан) с управляющей обмоткой двигателя 369, на выходной оси которого закреплен жестко ротор переключателя 370, к которому подведен полюс внешнего источника постоянного напряжения, причем ротор переключателя 370 изолирован от оси втулкой, выполненной из изоляционного материала (на фиг. 1 не показана), и осуществляет подключение этого полюса внешнего источника постоянного напряжения в зависимости от фазы напряжения на входах усилителя 368 к выходным клеммам 371 и 372, управляющими сигналами которых осуществляется переключение работы топливных насосов из топливных баков левого крыла в правое и наоборот.

На фиг. 2, а представлена схема измерительного моста объема топлива в 1 группе баков левого крыла; б схема фазочувствительного выпрямителя 1-й группы баков при обозначениях, принятых на фиг. 1.

Работа принципиальной схемы топливоизмерительной системы, представленной на фиг. 1 и 2, частично описана по ходу описания структуры системы. Поэтому изложим работу системы кратко.

Топливоизмерительная система, представленная на фиг. 1 и 2, решает задачи измерения запаса топлива в единицах объема в режиме "Измерение" (переключатель 3 на ламели 38, сигнал выдается на индикацию режима работы системы "Измерение" (на фиг. 1 не показан) в "1 группе баков" (переключатель 29 на ламели 26), "2-й группе баков" (переключатель 29 на ламелм 27) и суммарного запаса топлива в 1-й и 2-й группах баков левого крыла (переключатель 29 на ламели 31 "Сумма"; схема топливоизмерительной системы измерения запаса топлива в баках правого крыла аналогична приведенной на фиг. 1 для измерения запаса топлива в баках левого крыла и на фиг. 1 не показана), предусмотрен режим работы системы "Контроль" (переключатель 29 на ламели 39). Система содержит устройства управления автоматикой заправки топлива в баки и сигнализации остатка топлива (нижняя часть схемы на фиг. 1), а также устройство управления и измерения положением центра масс летательного аппарата (правая часть схемы, питающаяся от трансформатора 350).

В режиме "Измерение" в "1-й группе баков" срабатывают реле 297 "1-я группа баков", разрывая нормально замкнутые контакты 295 и 296 этого реле, отключающие тем самым баки 2-й группы баков от баков ''1-й группы баков'', которые через подвижные и нормально замкнутые контакты 292 и 293 реле 294 "2-я группа баков", а также через последовательно соединенные с ними нормально разомкнутые контакты 298, 299 и подвижные контакты 301, 302 реле 300 "Измерение", а также через нормально замкнутые контакты 305, 306 и подвижные контакты 303, 304 реле 316 "Контроль" оказываются присоединенными к 2-й диагонали мостовой измерительной схемы объема топлива. В режиме "Измерение" во "2-й группе баков" (переключатель 29 на ламели 27) реле 297 "1-я группа баков" находится в выключенном состоянии, а реле 294 "2-я группа баков" срабатывает, разрывая контакты 292, 293, отключая тем самым 1-ю группу баков от мостовой измерительной схемы, а датчик 124 "2-й группы баков" через подвижные и нормально замкнутые контакты 295, 296 реле 297 "1-я группа баков", а также последовательно соединенные с ними контакты "нормально разомкнутые" 298, 299 и подвижные контакты 301, 302 реле 300 "Измерение", а также через нормально замкнутые контакты 305, 306 и подвижные контакты 303, 304 реле "Контроль" оказываются подключенными во 2-е плечо измерительного моста объема топлива в баках.

В режиме "Сумма" оба реле 294 и 297 оказываются обесточенными, датчики 1-й и 2-й групп баков через нормально замкнутые контакты этих реле оказываются подключенными параллельно друг другу и через ранее указанные контакты реле 300 "Измерение" и 316 "Контроль" оказываются подключенными во 2-е плечо измерительного моста объема топлива в баках.

В режиме "Измерение", "Группа баков" в 1-е и 3-е плечи мостовой измерительной схемы измерения объема топлива в баках оказываются включенными соответственно конденсатор 145 и подстроечный переменный резистор 319, включенные соответственно в 1-е и 3-е плечи измерительного моста с помощью подвижных и нормально замкнутых контактов соответственно 309, 311, а также 321, 326 реле 310 "Сумма", а в режиме "Измерение", "Сумма" в эти плечи измерительного моста включены соответственно конденсатор 313 и подстроечный переменный резистор 320 соответственно через подвижные 209 и нормально разомкнутые контакты 312 реле 310 "Сумма". Напряжение с измерительной диагонали моста усиливается усилителем 171, подаваемым с его выхода через дополнительный конденсатор на управляющую обмотку электродвигателя 172, который в зависимости от фазы напряжения на диагонали измерительного моста, зависящей от режимов работы топливоизмерительной системы "Заправка", "Расход топлива", через редуктор 155 откручивает подвижный контакт переменного резистора обратной связи 314 до тех пор, пока мост окажется уравновешенным, а напряжение на измерительной диагонали измерительного моста запаса топлива в баках не окажется близким к погрешности самоуравновешивающей мост следящей системы, близкой к ее порогу чувствительности. Отсчетное устройство указателя, выполненное в виде стрелки 348, жестко насаженной на выходной вал редуктора 155 уравновешивающей мост следящей системы, двигающейся относительно неподвижной шкалы 343, указывает на запас топлива в баках в соответствующем режиме работы измерительной схемы "1 группа баков", "2 группа баков", "Суммарный запас топлива в баках левого крыла", выраженный в единицах объема (литрах).

Схемы управления замком горловины бака при заправке и схемы сигнализации остатка топлива работают одинаково и отличаются тем, что в схемах управления заправкой топлива (фазочувствительные выпрямители 195, 196 для левого крыла и 197, 198 для правого крыла) обмотки реле соответственно 213 216 включены к диагонали двухполупериодного мостикового выпрямителя через подвижные и нормально разомкнутые контакты 212, 221 реле 211 включения схемы управления заправкой топлива, а в схемах измерения остатка топлива обмотка реле 217 включается через соответствующие нормально разомкнутый 212 и подвижный аконтакт реле 211 "Измерение".

Работа фазочувствительных выпрямителей заключается в следующем: диодный мост 203 включен в диагональ моста, образованного из 4-х индуктивностей, первая из которых представляется переменной индуктивностью (190 и 191) катушек, размещенных в емкостных датчиках первой и второй групп баков 123 - 124, снабженных поплавковыми сердечниками, вторая катушка постоянной индуктивности 194 образует второе плечо моста, а третье и четвертое плечи измерительного моста представляют индуктивности катушек вторичной обмотки 204 трансформатора 205 соответственно между средней точкой вторичной обмотки и одним из концевых выводов этой обмотки. При необходимости заправки топлива включают переключатель 209, подводя полюс внешнего источника постоянного напряжения через клеммы и подвижный контакт переключателя к обмотке реле 211, которое при этом срабатывает, подключая обмотки реле 213 216 к выходной диагонали двухполупериодного мостового выпрямителя 203, подключают также внешний источник переменного напряжения повышенной частоты к клеммам 207 первичной обмотки трансформатора 205. Если соответствующий бак неполон, то поплавок катушки индуктивности 190 и 191 датчиков 123 и 124 оказывается вне катушки и мост оказывается разбалансированным в ту силу, что на якорь соответствующего реле 213 216 действует сила такого же направления, что и пружина, удерживающая его в состоянии выключения якоря реле. По мере заправки топлива поплавковый сердечник постепенно втягивается в центральное отверстие катушки, изменяя ее индуктивность. Измерительный мост, состоящий из указанных 4-х индуктивностей, по мере заполнения бака топливом приближается к равновесному состоянию, затем происходит разбаланс противоположной фазы, когда на якорь реле 213 216 начинает действовать сила, противоположная силе пружины, удерживающей якорь в разомкнутом состоянии. Когда поплавковый сердечник займет положение в катушке индуктивности, расположенной в емкостном датчике, соответствующее полностью заполненному баку, сила, вызванная током, протекающим по реле 213 216, достигает величины, превосходящей силу пружины, удерживающей якорь в выключенном состоянии, реле 213 216 срабатывают. При этом полюс внешнего источника постоянного напряжения через подвижный контакт соответствующего сработавшего реле 213 216 и соответствующий нормально разомкнутый контакт этого реле подает сигнал на включение клапана закрытия горловины соответствующего бака или группы баков, а заправка топлива продолжается в другие баки или группы баков, еще не заполненные, до тех пор, пока не сработают клапана закрытия горловин всех групп баков правого и левого крыла или не сработает счетчик расхода заправляемого топлива. После окончания заправки групп баков левого и правого крыльев переключатель 209 устанавливают в положение "Выключено", а горловины групп баков герметично задраивают соответствующими крышками.

В схеме измерения и управления центром масс летательного аппарата пятый 305 и шестой 306 резисторы моделируют положение центра масс 2-й группы баков левого крыла и 1-й группы баков правого крыла, а суммы четвертого 304 и пятого 305, а также шестого 306 и седьмого 307 моделируют положение (координату) центра масс 2-й группы баков левого крыла и 1-й группы баков правого крыла в виде соответствующих напряжений относительно земли, до которых заряжаются емкости датчиков 359 и 360 левого крыла и соответствующие емкости датчиков правого крыла, включенные первыми обкладками к наиболее удаленной от земли точке этих резисторов, другие обкладки которых объединены и поданы на первый вход усилителя 368 и через конденсатор 367 с подвижным контактом переменного резистора 353 обратной связи. При таком соединении токи, протекающие по соответствующим емкостям, зависящим линейно при номинальной плотности топлива от массы топлива в соответствующей группе баков, пропорциональные соответствующим напряжениям, линейно зависящим от координаты центра масса соответствующей группы баков, складываясь на входном сопротивлении усилителя, являются функцией, которая в положении равновесия и малой ее эпсилон-окрестности близка к алгебраической разности произведений масс топлива в группах баков на координату центра масс групп баков, сходной с функцией погрешности центра масс летательного аппарата относительно его продольной оси симметрии. Двигатель 369, вращаясь, поворачивает переключатель 370 до замыкания его контакт с соответствующей клеммой 371 и 372, передавая сигнал на включение той же группы перекачивающих насосов топлива из групп баков левого крыла в группы баков правого крыла или наоборот в зависимости от фазы напряжения на входе усилителя 368, которая обеспечивает уменьшение уровня напряжения на входе усилителя 368.

Контроль топливоизмерительной системы обеспечивается в режиме "Контроль" (подвижный контакт 34 переключателя 35 находится на ламели 39). При этом датчики 1-й и 2-й групп баков отключаются от второго плеча моста путем разрыва нормально замкнутых контактов 305,и 306 реле 316 от их подвижных контактов 303, 304, при этом одновременно замыкаются подвижные контакты 326, 327 и нормально разомкнутые контакты 328, 329 этого же реле 316 режима "Контроль". При этом в режиме "1 группа баков" путем замыкания подвижных контактов 330, 331 с соответствующими нормально разомкнутыми контактами 332, 222 во второе плечо моста включается конденсатор 334, в режиме "2 группа баков" путем замыкания подвижных контактов 335, 336 и соответствующих нормально разомкнутых контактов этим контактам во второе плечо моста включается конденсатор 337, в режиме "Сумма" цепь конденсатора 346 замыкается через последовательно соединенные подвижные контакты 338, 339 и 340, 341, а также их нормально замкнутые контакты соответственно 342, 343 и 344, 345, реле соответственно "1 группа баков" 297 и "2-я группа баков" 294, включающая его во второе плечо измерительного моста. При этом двигатель 172, уравновешивая измерительный мост, устанавливает стрелку указателя на определенные деления неподвижной шкалы, а по отклонению этого положения относительно номинального, установленного расчетом при данных параметрах измерительной схемы, судят о работоспособности измерительной схемы в данном режиме измерения и определяют характер неисправности, если она имеет место в системе.

Рассмотренная система имеет следующие недостатки: измерение запасов топлива в баках в единицах объема (литра), а не в единицах массы, что значительно более удобно в связи с тем, что режимы работы силовых установок летательных аппаратов зависят от массы топлива, расходуемой в них в единицу времени, а также для решения других задач, например расчета коммерческой загрузки, которую можно принять на борт летательного аппарата; отсутствует измерение расхода топлива в баках с силовой установкой - важного параметра режима работы этих установок; низкая надежность системы вследствие использования значительного числа реле и контактов; относительно высокая погрешность измерения объема топлива в баках и выработки координаты центра масс летательного аппарата относительно продольной оси летательного аппарата вследствие того, что соответствующие измерительные мосты измерения запаса топлива в баках и координаты центра масс летательного аппарата имеют асимметричный реактивно-активный характер, что требует уравновешивания их по фазе и амплитуде, требуя использования двух уравновешивающих устройств для каждого измерительного моста, а при наличии одного уравновешивающего устройства принципиально не имеет возможности точного уравновешивания; относительно высокое энергопотребление по постоянному току из-за наличия большого числа реле на измерительный параметр, а также использование устаревшей элементной базы.

Цель изобретения уменьшение уровня погрешности измерения и расширение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения центра массы транспортного средства и расхода топлива.

Поставленная цель достигается тем, что в топливоизмерительное устройство транспортного средства, содержащее первый, второй и третий переключатели, входы которых подключены в первому выводу блока питания, третью группу емкостных датчиков по числу баков в топливной системе, мостовую измерительную схему с узлом автоматического уравновешивания, первую и вторую группы мостовых индуктивных измерительных схем, первую и вторую группы индуктивных датчиков, группу индуктивных катушек, группу фазочувствительных выпрямителей, реле, снабженное нормально разомкнутыми контактами, группу исполнительных реле, переключательные устройства, блок питания, емкостные датчики третьей группы включены в первое плечо мостовой измерительной схемы, во второе плечо которой включены конденсатор постоянной емкости, замыкающий контакт третьего переключателя соединен с одним из выводов обмотки первого реле, другой вывод которого соединен с общей шиной питания, подключенной к соответствующему выводу выхода блока питания, через замыкающие контакты первого реле подключены к фазочувствительным выпрямителям измерительные диагонали соответствующих индуктивных мостовых измерительных схем первой и второй групп обмотки соответственно первой и второй групп исполнительных реле, в соответствующие плечи которых подключены соответствующие индуктивные датчики первой и второй групп, соответствующие катушки индуктивностей и полуобмотки вторичной обмотки трансформатора блока питания, введены вторая и третья группы емкостных датчиков по числу баков в топливной системе, дополнительная мостовая измерительная схема с узлом автоматического уравновешивания и группой линейных выходных элементов по числу баков в топливной системе, семь групп пар шин, десять групп пар измерительных ключей, две группы термокомпенсирующих цепочек, группа постоянных конденсаторов и три группы переменных конденсаторов по числу емкостных датчиков в группе емкостных датчиков, восемь постоянных и три переменных конденсатора, два тахогенератора, вторая группа линейных выходных элементов, три двухполупериодных выпрямителя и три сглаживающих фильтра, снабженных стабилизатором напряжения, логический управляющий элемент, четыре группы логических элементов И-НЕ, четыре группы логических элементов ИЛИ-НЕ, два логических элемента И-НЕ, три логических элемента ИЛИ-НЕ, табло индикации управляющих сигналов, шифратор, шесть интерфейсов ввода-вывода, микроЭВМ, снабженная шинами адреса, команд и данных, блока оперативной и постоянной памяти, контроллер блок управления, счетчик, два регистра, генератор импульсов, аналого-цифровой преобразователь, управляющий триггер, линия задержки, четыре преобразователя кодов, четыре индикатора и четыре цифроаналоговых преобразователя, причем выводы выходов емкостных датчиков первой и второй групп емкостных датчиков соединены с информационными входами пар измерительных ключей первой и второй групп пар измерительных ключей, выходы которых присоединены соответственно к первой и второй шинам первой и второй пар шин, включенным соответственно к выводам первого и второго плечей дополнительной мостовой измерительной схемы, первые входы логических элементов И-НЕ первой группы логических элементов И-НЕ соединены с выводами соответствующих расположенных в порядке возрастания ламелей первого переключателя, расположенные в порядке возрастания ламели второго переключателя соединены с первыми входами соответствующих логических элементов И-НЕ второй группы логических элементов И-НЕ, выводы подвижных контактов первого и второго переключателей соединены с одним выводом выхода первого сглаживающего фильтра, вход стабилизатора напряжения которого соединен с выходом первого двухполупериодного выпрямителя, вход которого соединен с первым выходом блока питания, второй вывод выхода первого сглаживающего фильтра соединен с общей шиной питания устройства, в третье плечо дополнительной мостовой измерительной схемы включены первая и вторая шины третьей паны шин, к которым присоединены выходы соответственно первых и вторых измерительных ключей пар измерительных ключей третьей группы, входы которых попарно присоединены к соответствующим обкладкам переменных конденсаторов первой группы переменных конденсаторов, в четвертое плечо которой присоединены шины четвертой пары шин, к которым присоединены выходы измерительных ключей пар четвертой группы пар измерительных ключей, к входам которых присоединены обкладки соответствующих конденсаторов первой группы постоянных конденсаторов, выводы питающей диагонали дополнительной мостовой измерительной схемы соединены с выводами первой термоконденсирующей цепочки первой группы термокомпенсирующих цепочек и через первую термокомпенсирующую цепочку второй группы термокомпенсирующих цепочек соединены с вторым выходом блока питания, входы логического управляющего элемента соединены с выходами логических элементов И-НЕ первой группы и с выходом второго логического элемента И-НЕ второй группы логических элементов И-НЕ, первые выходы которого соединены с управляющими входами соответствующих пар измерительных ключей первой и четвертой групп пар измерительных ключей, вторые выходы которого соединены с управляющими входами соответствующих пар измерительных ключей второй и третьей групп пар измерительных ключей дополнительной мостовой измерительной схемы, причем узлы автоматического уравновешивания основной и дополнительной мостовых измерительных схем включают последовательно соединенные усилитель, электродвигатель, редуктор, и тахогенератор, вал которого жестко соединен с валом электродвигателя или промежуточным валом редуктора, а выход которого соединен с вторым входом усилителя, через дополнительный пассивный RC-контур, на выходной оси редуктора которого жестко закреплены роторы переменных конденсаторов первой группы переменных конденсаторов и роторы линейных выходных элементов первой группы, входы которых соединены с выходом второго сглаживающего фильтра, вход стабилизатора напряжения которого соединен с выходом второго двухполупериодного выпрямителя, вход которого соединен с третьим выходом блока питания, а выходы которых соединены с входами соответствующих измерительных ключей пятой группы, управляющие входы которых соединены с третьими выходами управляющего логического элемента, выходы логических элементов И-НЕ первой группы соединены с соответствующими входами табло индикации управляющих сигналов, емкостные датчики третьей группы емкостных датчиков включены параллельно соответствующим переменным конденсаторам второй группы переменных конденсаторов, подсоединенных своими обкладками к входам измерительных ключей соответствующих пар шестой группы измерительных ключей, выходы которых соединены соответственно с первой и второй шинами пятой пары шин, включенных в выводы первого плеча основной мостовой измерительной схемы, в третьей и четвертое плечи которых через измерительные ключи соответственно первой и второй пары седьмой группы измерительных ключей присоединены соответственно первый и второй переменные конденсаторы, роторы которых жестко закреплены на валу редуктора узла автоматического уравновешивания дополнительной мостовой измерительной схемы, измерительная диагональ которой соединена со входом ее узла автоматического уравновешивания, а в четвертом плече основной мостовой измерительной схемы параллельно первому переменному конденсатору включены второй постоянный и второй переменный конденсаторы, ротор последнего из которых жестко закреплен на выходном валу редуктора ее узла автоматического уравновешивания, управляющие входы упорядоченных пар измерительных ключей шестой группы пар измерительных ключей соединены с соответствующими входами табло индикации управляющих сигналов, управляющие входы измерительных ключей седьмой группы соединены с выходом первого логического элемента И-НЕ второй группы логических элементов И-НЕ, питающая диагональ основной мостовой измерительной схемы соединена с выводами второй термокомпенсирующей цепочки первой группы термокомпенсирующих цепочек и через вторую термокомпенсирующую цепочку второй группы соединена с четвертым выходом блока питания, а первое, четвертое и третье плечи основной мостовой измерительной схемы через соответствующие измерительные ключи пар восьмой группы пар измерительных ключей присоединены своими обкладками соответственно третий, четвертый и пятый постоянные конденсаторы, управляющие входы пар измерительных ключей восьмой группы объединены и соединены с выходом второго логического элемента И-НЕ второй группы логических элементов И-НЕ, на выходном валу редуктора узла автоматического уравновешивания основной мостовой измерительной схемы жестко закреплены роторы второй группы линейных выходных элементов по числу емкостных датчиков третьей группы, первые выводы входов которых соединены с общей шиной питания устройства, их вторые выводы входов соединены со вторым выводом выхода третьей сглаживающего фильтра, первый ввод выхода стабилизатора напряжения которого соединен с общей шиной питания, его выход соединен с выходом третьего двухполупериодного выпрямителя, вход которого соединен с пятым выходом блока питания, первые входы первой группы логических элементов ИЛИ-НЕ соединены с выходами соответствующих упорядоченных логических элементов И-НЕ первой группы, их выводы соединены с входами первого логического элементам И-НЕ, рабочие ламели второго переключателя соединены с первыми входами шифратора, вторые входы которого соединены с соответствующими входами табло индикации управляющих сигналов и последней рабочей ламелью первого переключателя, его выход соединен с соответствующими каналами первого интерфейса ввода-вывода, выводы каналов первых выходов которого соединены с вторыми входами соответствующих логических элементов первой группы логических элементов И-НЕ, выводы каналов вторых выходов которого соединены со вторыми входами соответствующих логических элементов второй группы логических элементов И-НЕ, вывод канала третьего выхода которого соединен с вторым входом логических элементов первой группы логических элементов ИЛИ-НЕ, выводы каналов его вторых входов соединены с выходами логических элементов первой группы логических элементов И-НЕ, его другие каналы ввода-вывода соединены соответственно с шинами адресов, команд и данных микроЭВМ, которая соединена также по этим шинам непосредственно и через соответствующие каналы интерфейсов ввода-вывода с блоками оперативной и постоянной памяти, с контроллером, соответствующие каналы ввода-вывода первого интерфейса соединены также с первыми выводами блока управления, соответствующие выходы разрядов первого выхода которого соединены с нулевыми и единичными входами разрядов счетчика импульсов через соответствующие разряды первого регистра и соответственно через элемент, управляющий состоянием единичного выхода управляющего триггера, первый вход которого соединен с выходом первого логического элемента И-НЕ, с первым входом первого логического элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен со вторым выходом блока управления, соответственно последовательно соединенные соответствующие логические элементы третьей группы логических элементов И-НЕ и соответствующие первые логические элементы второй группы логических элементов ИЛИ-НЕ, и непосредственно через соответствующие вторые логические элементы второй группы логических элементов ИЛИ-НЕ, вторые входы которых объединены и соединены с выходом первого логического элемента ИЛИ-НЕ, третий выход блока управления соединен с соединительными вторыми входами логических элементов И-НЕ, единичный выход управляющего триггера соединен также через линию задержки с управляющими входами второго логического элемента ИЛИ-НЕ, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а его выход соединен со счетным входом счетчика и с первым входом преобразователя аналог -код, второй управляющий вход которого соединен с выходом генератора импульсов, третий управляющий вход которого соединен с шиной переполнения счетчика, информационные входы которого соединены соответственно с первой и второй шинами шестой пары шин, соединенных через соответствующие измерительные ключи девятой группы пар измерительных ключей, управляющие входы которых соединены для каждой пары измерительных ключей девятой группы с вторым входом соответствующего логического элемента И-НЕ первой группы, с выходами соответствующих линейных выходных элементов второй группы, первый многомерный выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первыми входами соответствующих логических элементов И-НЕ четвертой группы, выходы которых соединены с первыми входами первых логических элементов третьей группы логических элементов ИЛИ-НЕ, выходы которых соединены с нулевыми входами разрядов второго выходного регистра, и с первыми входами других логических элементов третьей группы логических элементов ИЛИ-НЕ, выходы которых соединены с единичными входами соответствующих разрядов второго регистра, второй выход аналого-цифрового преобразователя соединен с вторыми входами логических элементов третьей группы логических элементов ИЛИ-НЕ, нулевые и единичные выходы разрядов второго триггера соединены с первыми входами соответствующих логических элементов четвертой группы логических элементов ИЛИ-НЕ, вторые входы которых соединены с третьим выходом преобразователя аналог-код и первым входом третьего логического элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выходы логических элементов четвертой группы логических элементов ИЛИ-НЕ соединены с соответствующими каналами данных второго интерфейса ввода-вывода, соединенного также с шинами адресов и команд, а также шиной данных ЭВМ, к которым присоединены также третий и четвертый интерфейсы ввода-вывода, выводы выходов которых соединены с последовательно соединенными первыми и вторыми преобразователями кодов, индикаторами и преобразователями кодов в аналоговые величины, шины адресов, команд и данных микроЭВМ, соединены также через пятый и шестой интерфейсы ввода-вывода с последовательно соединенными соответственно третьими и четвертыми преобразователями кодов, индикаторами и цифроаналоговыми преобразователями, выход третьего логического элемента ИЛИ-НЕ соединен с первым входом второго логического элемента И-НЕ, выход которого соединен с нулевым входом управляющего триггера, второй вход которого объединен со вторыми входами четырех групп логических элементов И-НЕ и с соответствующим выходом блока управления, к информационным входам пар измерительных ключей второй группы присоединены соответствующие переменные конденсаторы третьей группы переменных конденсаторов, роторы которых жестко закреплены на выходном валу редуктора устройства автоматического уравновешивания дополнительной мостовой измерительной схемы, к первой, второй и четвертой парам шин которой присоединены своими выходами измерительные ключи соответственно первой, второй и третьей пар измерительных ключей десятой группы пар измерительных ключей, к информационным входам пар которых присоединены обкладки соответственно шестого, седьмого и восьмого постоянных конденсаторов, а управляющие входы измерительных ключей десятой группы объединены и соединены с выходом второго логического элемента И-НЕ второй группы логических элементов И-НЕ, информационные выходы пятой группы измерительных ключей присоединены к первому выводу пятого индикатора, второй вывод которого соединен с общей шиной питания устройства, причем измерение расхода топлива осуществляется преимущественно в режиме "Сумма" при параллельном переключении емкостных датчиков методом дифференцирования, реализуемом алгоритмически с помощью программы, реализуемой в памяти микроЭВМ.

На фиг.3 5 представлены схемы соответственно: измерителя массовой плотности топлива, измерителя массы топлива, измерителя запаса топлива и определителя центра масс.

На фиг.3 представлена принципиальная электрическая схема измерителя массовой плотности топлива в баках.

1₁ 1₃ емкостные датчики первой группы емкостных датчиков, 1 3 конденсаторы постоянной емкости емкостных датчиков первой группы емкостных датчиков, 4 6 переменные конденсаторы емкостных датчиков первой группы емкостных датчиков, 2₁ 2₃ емкостные датчики второй группы емкостных датчиков, 7 9 постоянные конденсаторы емкостных датчиков второй группы, 10 12 переменные конденсаторы емкостных датчиков второй группы, 13,14, 15,16, 17,18 пары измерительных ключей первой группы измерительных ключей; 19, 20 первая и вторая шины первой пары шин; 21, 22 - выводы первого плеча дополнительной мостовой измерительной схемы; 23 25 логические элементы И-НЕ первой группы логических элементов И-НЕ, 26 28 - рабочие ламели первого переключателя, вырабатывающего сигналы "1-я подгруппа баков", "2-я подгруппа баков", "3-я подгруппа баков", 29 первый переключатель, 30 нейтральная ламель первого переключателя, 32, 33 подвижный контактор (ротор) и неподвижный его вывод первого переключателя; 31 последняя рабочая ламель первого переключателя, вырабатывающая сигнал "Измерение суммарного запаса топлива", 34 неподвижный контакт ротора второго переключателя, 35 второй переключатель, 36 ротор второго переключателя (подвижный контакт), 37 нейтральная ламель второго переключателя, 38, 39 - рабочие ламели второго переключателя, вырабатывающие сигналы соответственно "Измерение" и "Контроль" по требованию оператора, 40, 41 логические элементы И-НЕ второй группы логических элементов И-НЕ, 42 первый сглаживающий фильтр, снабженный стабилизатором напряжения, 43 первый двухполупериодный выпрямитель, 44 первый выход блока питания, 45 первый трансформатор блока питания, 46 первичная обмотка первого трансформатора блока питания, 47 - вывод питающей диагонали дополнительной мостовой измерительной схемы, 48, 49 - первая и вторая шины второй пары шин, 50,51, 52,53, 54,55 пары измерительных ключей второй группы пар измерительных ключей, 56 второй вывод измерительной диагонали дополнительной мостовой измерительной схемы, 57, 58 первая и вторая шины третьей пары шин, 59,60, 61,62, 63,64 пары измерительных ключей третьей группы пар измерительных ключей, 65 67 переменные конденсаторы первой группы переменных конденсаторов, 68, 69 первая и вторая шины четвертой пары шин, 70,71, 72,73, 74,75 пары измерительных ключей четвертой группы пар измерительных ключей, 76 78 постоянные конденсаторы первой группы постоянных конденсаторов, 79, 80 терморезистор и переменный подстроечный резистор первой термокомпенсирующей цепочки первой группы термокомпенсирующих цепочек, 81, 82, 82П второй терморезистор, постоянный резистор и переменный подстроечный резистор первой термокомпенсирующей цепочки второй группы термокомпенсирующих цепочек, 83 второй выход блока питания (вторая вторичная обмотка первого трансформатора блока питания), 84 - логический управляющий элемент, 85 усилитель узла автоматического уравновешивания дополнительной мостовой измерительной схемы, 86 - электродвигатель, 87 тахогенератор, 88 редуктор, 89 91 роторы линейных выходных элементов первой группы линейных выходных элементов, например переменные резисторы, 92 94 входы линейных выходных элементов первой группы, 95 97 выходы (выводы подвижных контактов ротора) линейных выходных элементов первой группы, 98 второй сглаживающий фильтр, снабженный стабилизатором напряжения, 99 второй двухполупериодный выпрямитель, 100 - третий выход блока питания (третья вторичная обмотка первого трансформатора блока питания), 101 103 измерительные ключи пятой группы измерительных ключей, 101 выходной вал редуктора устройства автоматического уравновешивания дополнительной мостовой измерительной схемы, 105 117 - первый, второй, тринадцатый провода соединительного жгута проводов, 118 - 120 выводы проводов соединительного жгута, 121 табло индикации - управляющих сигналов, 122 124 емкостные датчики третьей группы емкостных датчиков, 125 127 постоянные конденсаторы емкостных датчиков третьей группы, 128 130 переменные конденсаторы емкостных датчиков третьей группы емкостных датчиков, 131,132, 133,134, 135,136 пары измерительных ключей шестой группы пар измерительных ключей, 137 139 переменные конденсаторы второй группы переменных конденсаторов, 140, 141 первая и вторая шины пятой пары шин, 142, 143 выводы первого плеча основной мостовой измерительной схемы, 144 второй вывод измерительной диагонали основной мостовой измерительной схемы, 145 первый постоянный конденсатор, 146 второй вывод питающей диагонали основной мостовой измерительной схемы, 147,148 первая пара измерительных ключей седьмой группы пар измерительных ключей, 149 - первый переменный конденсатор, 150,151 вторая пара измерительных ключей седьмой группы пар измерительных ключей, 152 второй переменный конденсатор, 153 третий переменный конденсатор, 154 выходной вал редуктора узла автоматического уравновешивания основной мостовой измерительной схемы, 155 редуктор узла автоматического уравновешивания основной мостовой измерительной схемы, 156, 157 переменный подстроечный резистор и терморезистор второй термокомпенсирующей цепочки первой группы термокомпенсирующих цепочек, 158 - 160 переменный подстроечный резистор, терморезистор и постоянный резистор второй термокомпенсирующей цепочки второй группы термокомпенсирующих цепочек, 161 четвертый выход блока питания (четвертая вторичная обмотка первого трансформатора блока питания), 162,163, 165,164, 166,167 соответственно первая, вторая и третья пары измерительных ключей восьмой группы пар измерительных ключей, 168 170 третий, четвертый и пятый постоянные конденсаторы, 171 усилитель узла автоматического уравновешивания основной мостовой измерительной схемы, 172 электродвигатель, 173 тахогенератор, 174 176 роторы (подвижные контакты) линейных выходных элементов, например переменных резисторов, второй группы линейных выходных элементов, 177 179 вторые выводы входов линейных выходных элементов второй группы, 180 182 вторые выводы выходов линейных выходных элементов второй группы, 183 третий сглаживающий фильтр, снабженный стабилизатором напряжения, 184 третий двухполупериодный выпрямитель, 185 пятый выход блока питания (пятая вторичная обмотка первого трансформатора блока питания), 186 189 - соединительные провода жгута соединительных проводов, 190 -192 индуктивные датчики первой группы индуктивных датчиков, 193 индуктивный датчик второй группы индуктивных датчиков, 194 катушка индуктивностей группы катушек индуктивностей, 195 197, 198 200 первая и вторая полугруппы первой группы индуктивных мостовых измерительных схем, 201, 202 первая и вторая полугруппы второй группы индуктивных мостовых измерительных схем, 203 - фазочувствительные выпрямители группы фазочувствительных выпрямителей, 204, 205 первая и вторая полуобмотки вторичной обмотки второго трансформатора блока питания, 206 первичная обмотка второго трансформатора блока питания, 207 входные клеммы второго трансформатора блока питания, 208 неподвижный контакт подвижного контакта третьего переключателя, 209 подвижный контакт (ротор) третьего переключателя, 210 нормально разомкнутый неподвижный контакт третьего переключателя, 211 обмотка (статор) первого реле, 212, 221 первые нормально разомкнутые контакты первого реле, 212, 222 вторые нормально разомкнутые контакты первого реле, 213 220 группа исполнительных реле, 223, 224 нормально разомкнутые контакты исполнительных реле группы исполнительных реле, 225 227 первая группа логических элементов ИЛИ-НЕ, 228 первый логический элемент И-НЕ, 229 шифратор 230 первый интерфейс ввода-вывода, 231 233 шины адресов, команд и данных микроЭВМ, 234 микроЭВМ, 235 блок оперативной памяти, 236 блок постоянной памяти, 237 контроллер, 238 блок управления, 239 счетчик, 240 первый регистр, 241 управляющий триггер, 242 первый логический элемент ИЛИ-НЕ, 243 третья группа логических элементов И-НЕ, 244 вторая группа логических элементов ИЛИ-НЕ, 245 линия задержки, 246 второй логический элемент ИЛИ-НЕ, 247 - генератор импульсов, 248 аналого-цифровой преобразователь, 249,250, 251,252, 253,254 соответствующие пары измерительных ключей девятой группы пар измерительных ключей, 255 четвертая группа логических элементов И-НЕ, 256 - третья группа логических элементов ИЛИ-НЕ, 257 второй (выходной) регистр, 258 четвертая группа логических элементов ИЛИ-НЕ, 259 третий логический элемент ИЛИ-НЕ, 260 второй интерфейс ввода -вывода, 261, 262 третий и четвертый интерфейсы ввода -вывода, 263, 264 первый и второй преобразователи кодов, 265, 266 первый и второй индикаторы, 267, 268 первый и второй преобразователи цифроаналоговые, 269, 270 пятый и шестой интерфейсы ввода-вывода, 271, 272 третий и четвертый преобразователи кодов, 273, 274 - третий и четвертый индикаторы, 275, 276 третий и четвертый цифроаналоговые преобразователи, 277 279 переменные конденсаторы третьей группы переменных конденсаторов, 280,281 первая пара десятой группы измерительных ключей, 282 шестой постоянный конденсатор, 283,284 вторая пара десятой группы измерительных ключей, 285 седьмой постоянный конденсатор, 286,287 третья пара десятой группы пар измерительных ключей, 288 восьмой постоянный конденсатор.

В соответствующие топливные баки помещены соответственно емкостной датчик измерения уровня топлива и датчик измерения массы столба топлива, образующие соответственно первую и вторую группы датчиков, число которых совпадает с числом баков, расположенных в левой и правой сторонах летательного аппарата относительно его продольной оси симметрии (левое и правое) крыло соответственно 1₁ 1₃ и 2₁ 2₃. Датчики первой группы состоят из параллельно соединенных постоянной емкости соответственно 1 3, соответствующей емкости сухого датчика и конденсатора переменной емкости, пропорциональной объему топлива в окрестности места размещения соответствующего емкостного датчика измерения массы топлива в соответствующем столбе жидкости соответственно 4 6. Датчики второй группы, измеряющие через вес массу столба жидкости, состоят из параллельно включенных постоянной емкости 7 9, пропорциональной массе неизмеряемого остатка топлива при средней его номинальной массовой плотности, определяемого высотой емкостного датчика измерения массы, размещенного в соответствующем баке, и конденсатора переменной емкости соответственно 10 12, емкость которых пропорциональна массе столба топлива над уровнем его верхней поверхности.

Емкостные датчики первой группы 1₁ 1₃ подключены своими обкладками к выходам измерительных ключей соответственно 13,14; 15,16 и 17,18, соответствующие входы которых соединены с соответствующей первой и второй соответственно 19 и 20 шинами к граничным точкам 21 и 22 первого плеча измерительного моста измерения плотности топлива в баках, а управляющие входы соответствующих пар измерительных ключей 13,14; 15,16; 17,18 соединены с выходами соответственно первого 23, второго 24 и третьего 25 логических элементов И-НЕ, первые входы которых соединены с ламелями соответственно 26, 27 и 28 первого переключателя 29, имеющего также нейтральную ламель 30 и последнюю рабочую ламель 31, вырабатывающую сигнал "Измерение суммарного запаса топлива", а также подвижный контакт (ротор) 32, подключенный к его неподвижному выводы 33, соединенный с неподвижным контактом ротора 34 второго переключателя 35, подвижный контакт (ротор) которого 36 может занимать нейтральную ламель 37 или рабочие ламели 38, 39, вырабатывающие сигналы соответственно "Измерение" и "Контроль" по требованию оператора, последние две из которых соединены с первыми входами соответственно первого и второго логических элементов И-НЕ 40 и 41 второй группы логических элементов И-НЕ, подвижные контакты (роторы) 32 и 36 соответственно первого 29 и второго 35 переключателей соединены с первым сглаживающим фильтром 42, снабженным стабилизатором напряжения, второй выход которого заземлен (соединен с общей шиной устройства), а вход соединен с выходом первого двухполупериодного выпрямителя 43, вход которого соединен с первым выходом блока питания 44 (вторичной обмоткой первого трансформатора 45 блока питания, первичная обмотка которого 46 подключена к внешнему источнику переменного напряжения повышенной частоты, например частоты 400 Гц). Таким образом на выходах логических элементов И-НЕ 23 25 и 40 41 соответственно первой и второй групп логических элементов И-НЕ появляется уровень управляющего напряжения в зависимости от угловых положений соответственно первого 29 и второго 35 переключателей, при этом в любом положении второго переключателя 35, кроме нейтрального, уровень напряжения появляется на выходе только одного логического элемента И-НЕ первой группы логических элементов И-НЕ 23 25 в зависимости от положения его подвижного контакта (ротора) 32.

В схеме измерения массы топлива используется в каждом изолированном баке свой датчик массовой плотности топлива, потому что, во-первых, в каждом блоке может быть после очередного перемещения транспортного средства свой определенный остаток топлива, а при заправке топливом баков плотность заправляемого топлива может быть отличной от плотности топлива, хранящегося в баках, а также может меняться в процессе движения транспортного средства по мере выработки топлива, если топлива разных заправок не перемешиваются, во-вторых, с целью упрощения пожаротушения на случай возгорания топлива в одном из баков необходимо предусмотреть их изоляцию и местные для каждого бака средства пожаротушения.

Во второе плечо мостовой измерительной схемы, размещаемое между выводами 21 и 47, включены первая 48 и вторая 49 шины второй пары шин, к которым через соответствующие пары 50,51; 52,53; 54,55 измерительных ключей третьей группы пар измерительных ключей, управляемых соответственно сигналами "1 бак", "2 бак, "3 бак", снимаемых с выходов логических элементов И-НЕ первой группы логических элементов И-НЕ 23 25 в зависимости от положения подвижного контакта (ротора) 32 первого переключателя 29, включены соответствующие конденсаторы первого 2₁, второго 2₂ и третьего 2₃ емкостных датчиков второй группы емкостных датчиков измерения массы столба уровня топлива в соответствующем топливном баке. В третье плечо дополнительного измерительного моста, размещенное между выводами 47 и 56, присоединены первая 57 и вторая 58 шины третьей группы пар шин, к которым присоединены своими выходами пары 59,60; 61,62; 63,64 измерительных ключей третьей группы пар измерительных ключей, входы которых соединены с соответствующими обкладками переменных конденсаторов 65, 66 и 67 первой группы переменных конденсаторов, играющих роль конденсаторов обратной связи системы автоматического уравновешивания дополнительной мостовой измерительной схемы, осуществляющей измерение массовой плотности топлива в баках, которые для повышения чувствительности дополнительной мостовой схемы могут быть выполнены в виде параллельного соединения конденсатора постоянной емкости и конденсатора переменной емкости. На фиг. 3 предусмотрено для каждого бака использование своего конденсатора обратной связи. Такое решение оптимально, если баки имеют существенную разницу в запасе топлива. В противном случае, когда масса топлива, хранящаяся в разных баках, различается не слишком значительно, удобнее выполнить переключение конденсаторов постоянной емкости измерительными ключами 59 64 третьей группы измерительных ключей, а конденсатор переменной емкости использовать один для всех баков, подключив его обкладки непосредственно к первой 57 и второй 58 парам шин третьей группы пар шин дополнительного измерительного моста измерения массовой плотности топлива в баках. В четвертое плечо дополнительного измерительного моста массовой плотности топлива в баках, размещенное между выводами 22 и 56, включены первая 68 и вторая 69 шины четвертой группы пар шин, к которым присоединены выхода пар измерительных ключей соответственно 70,71; 72,73; 74,75 четвертой группы пар измерительных ключей, входы которых присоединены к соответствующим обкладкам постоянных конденсаторов 76 78 первой группы постоянных конденсаторов. В диагональ дополнительной мостовой измерительной схемы включены последовательно соединенные терморезистор 79 и подстроечный переменный резистор 80 первой термокомпенсирующей цепочки первой группы термокомпенсирующих цепочек, обеспечивающие стабилизацию режима работы дополнительной мостовой измерительной схемы при изменении температуры. Действительно, если температура увеличивается и емкости конденсаторов, установленных в плечах мостовой измерительной схемы, увеличиваются, то сопротивление параллельных ветвей моста уменьшается, а сопротивление терморезистора 79 несколько увеличивается, что уменьшает влияние уменьшения сопротивления параллельных ветвей дополнительной мостовой измерительной схемы. Если в схеме использованы конденсаторы, имеющие отрицательные температурные коэффициенты изменения емкости, то при увеличении температуры емкости конденсаторов будут уменьшаться, а их сопротивление увеличиваться, что приведет и к увеличению сопротивлений параллельных ветвей дополнительной мостовой измерительной схемы. В этом случае требованию стабильности сопротивления мостовой измерительной схемы при изменении температуры будет соответствовать терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления. Эффективность стабилизации сопротивления мостовой измерительной схемы при изменении температуры осуществляется подбором номиналов сопротивлений и их отношения для терморезистора 79 и переменного подстроечного резистора 80. Кроме того, предусмотрена первая термокомпенсирующая цепочка второй группы термокомпенсирующих цепочек, образованная вторыми терморезистором 81, последовательно соединенным с ним вторым резистором 82, зашунтированными вторым переменным подстроечным резистором 82П, работающая аналогично первой термокомпенсирующей цепочке первой группы термокомпенсирующих цепочек, включенная между первым выводом 22 питающей диагонали дополнительной мостовой измерительной схемы и одним из выводов второго выхода блока питания 33 (вторая вторичная обмотка первого трансформатора 45 блока питания). Управляющие входы измерительных ключей первой, второй, третьей и четвертой групп измерительных ключей соответственно 13 18, 50 55, 59 64 и 70 75 соединены с соответствующими выходами логического управляющего элемента 84, входы которого соединены с соответствующими выходами логических элементов И-НЕ первой 23 25 и второй 40 41 групп логических элементов И-НЕ.

Схема измерения массовой плотности топлива в баках работает в режиме "Измерение" (подвижный контакт (ротор) 36 второго переключателя 35 находится на первой рабочей ламели 38 "Измерение"), осуществляемом по отдельности для 1, 2, 3 баков установкой ротора 32 первого переключателя 29 на соответствующие ламели 26 28, и "Контроль" (подвижный контакт (ротор) 36 второго переключателя 35 находится на второй рабочей ламели 39 "Контроль"). При этом в каждом режиме измерения в мостовой измерительной схеме измерения массовой плотности топлива оказывается один элемент (бак).

В отличие от прототипа, где условием равновесия активно -реактивной мостовой измерительной схемы измерения объема топлива, представленной на фиг. 1, является уравновешивание мостовой измерительной схемы как по амплитуде, так и по фазе, что требует двух уравновешивающих систем и при использовании одного уравновешивающего элемента приводит к появлению дополнительной погрешности неуравновешенности мостовой измерительной схемы, в предлагаемом устройстве измерения массовой плотности топлива осуществляется уравновешивание дополнительного измерительного моста, имеющего в своих плечах чисто емкостные элементы, величины емкостей которых пропорциональны соответствующим физическим величинам, измеряемым соответствующими емкостными датчиками. В этом случае уравновешивание измерительного поста осуществляется точно одним уравновешивающим устройством путем отработки сигнала, снимаемого с измерительной диагонали дополнительной мостовой измерительной схемы, ограниченной выводами 21 и 56, уравновешивающей следящей системой, состоящей из последовательно соединенных усилителя 85, электродвигателя 86, снабженного тахогенератором 87, выход которого соединен с третьим входом усилителя через соответствующую пассивную RC -цепь, а также редуктора 88, выход которого соединен жестко с роторами переменных конденсаторов 65 67 первой группы переменных конденсаторов, играющих роль конденсаторов обратной связи следящей системы, а также с роторами 89 91 линейных выходных элементов первой группы линейных выходных элементов, например переменных резисторов, входы которых 92 94, вырабатывающие на их соответствующих выходах 95 97 напряжения, пропорциональные массовой плотности топлива в соответствующих баках, соединены с соответствующими выходами второго сглаживающего фильтра 98, снабженного стабилизатором напряжения, входы которого соединены с соответствующими выходами второго двухполупериодного выпрямителя 99, входы которого соединены с третьим выходом 100 блока питания (с соответствующими выводами третьей вторичной обмотки 100 первого трансформатора 45), а сигналы о массовой плотности топлива в баках, снимаемые с выходов соответственно 95 97 линейных выходных элементов первой группы линейных выходных элементов через соответствующие измерительные ключи 101 103 пятой группы измерительных ключей, управляющие входы которых соединены с выходами соответствующих логических элементов И-НЕ 23 25 первой группы логических элементов И-НЕ, поступают в схему измерения массы топлива в баках, причем выходной вал 104 редуктора 88 автоматического узла уравновешивания дополнительной мостовой измерительной схемы массовой плотности топлива в баках, поворачивается на угол, пропорциональный массовой плотности топлива в баках, в которых она измеряется в данный момент установкой в соответствующее положение ротора 32 первого переключателя 29 оператором или управляющей устройством микроЭВМ.

Легко показать, что напряжение на диагонали измерительной мостовой схемы массовой плотности топлива в баках при наличии в ее первом, втором, третьем и четвертом плечах сопротивлений соответственно Z₁, Z₂, Z₃ и Z₄, определяется по выражению U_д U·Z·(Z₁·Z₃ - Z₂·Z₄), (1) где U напряжение, поданное на питающую диагональ дополнительной мостовой измерительной схемы измерения массовой плотности топлива;
Z некоторое сопротивление, являющееся функцией сопротивлений плеч и питающей диагонали, а также нагрузки мостовой измерительной схемы.

Из выражения (1) видно, что условием равновесия мостовой измерительной схемы является выражение вида
Z₁·Z₃=Z₂·Z₄
Если положить

то условие равновесия дополнительной мостовой измерительной схемы измерения массовой плотности топлива приобретает вид

откуда видно, что угол поворота выходной оси редуктора 88 и жестко закрепленных на нем роторах 89-91 линейных выходных элементов первой группы линейных выходных элементов в статике оказывается пропорциональным массовой плотности топлива в соответствующем баке, в котором осуществляется соответствующее измерение.

Из этих выкладок видно, что дополнительная мостовая измерительная схема массовой плотности топлива принципиально может быть уравновешена абсолютно точно одной идеальной системой автоматического уравновешивания, а погрешность измерения определяется главным образом погрешностями самоуравновешивающей следящей системы, рассеянием параметров элементов и влиянием температуры, систематическая составляющая которой в значительной мере компенсируется теми компенсаторами, которые установлены в дополнительной мостовой измерительной схеме измерения массовой плотности топлива в баках транспортного средства.

Блок измерения массовой плотности топлива в баках, представленный на фиг. 3, имеет помимо ранее указанных следующие информационные и управляющие выходы: 105 117 с первого по тринадцатый провода жгута соединительных проводов, передающие соответственно сигналы "Сумма" (измерение суммарного запаса топлива), снимаемый с ламели 31 первого переключателя 29, сигналы "1 бак", "2 бак", "3 бак", снимаемые с выходов соответствующих логических элементов И-НЕ первой группы логических элементов И-НЕ, те же сигналы "1 бак", " 2 бак", "3 бак", вырабатываемые как команды внешнего управляющего устройства, например микроЭВМ, поступающие на вторые входы логических элементов И-НЕ первой группы логических элементов И-НЕ 23 -25, пары сигналов "Измерение" и "Контроль", соответственно снимаемый с первого логического элемента И-НЕ второй группы логических элементов И-НЕ, подаваемый из внешнего устройства управления, например микроЭВМ, сигнал "Контроль" и снимаемый с выхода второго логического элемента И-НЕ 41 второй группы логических элементов И-НЕ, сигнал "Измерение", вырабатываемый внешним устройством управления, например микроЭВМ, поступающий на один из входов первого логического элемента И-НЕ 40 второй группы логических элементов И-НЕ, сигналы "Измерение" и "Контроль" с соответственно первой 38 и второй 39 рабочих ламелей второго переключателя 35, 118 120 провода жгута соединительных проводов, выводящие сигналы "1 бак", "2 бак" и "3 бак" с соответствующих первой 26, второй 27 и третьей 28 рабочих ламелей первого переключателя 29. На фиг. 4 клеммы и соединительные провода, воспринимающие сигналы, выработанные схемой фиг. 3, имеют тот же номер, что и на фиг. 3, но с одним штрихом, а клеммы и провода, передающие эти сигналы с устройства фиг.4 на другие устройства (фиг. 5), имеют тот же номер, снабженный двумя штрихами (индексации).

На фиг. 4 представлена принципиальная схема измерителя массы топлива в баках для половины симметрично размещенных относительно продольной оси топливных баков транспортного средства и автоматики выработки сигналов порядка заправки топлива, а также сигнализации нормированного уровня остатка топлива. Сигналы "1 бак", "2 бак", "3 бак" с выходов логических элементов И-НЕ 23-25 первой группы логических элементов И-НЕ с помощью соответственно второго, третьего и четвертого жгута соединительных проводов соединены с соответствующими входами табло индикации режима работы устройства 121.

Емкостные датчики 122 -124 третьей группы емкостных датчиков размещены в соответственно первом, втором и третьем баках устройства и представляют собой параллельно включенные соответствующие конденсаторы постоянной емкости 125-127, соответствующие емкостям сухих датчиков, и переменные конденсаторы переменной конденсаторы переменной емкости соответственно 128 130 емкостных датчиков третьей группы, пропорциональные объему топлива в баке, обкладки которых с помощью пар измерительных ключей 131,132; 133,134; 135,136, к которым присоединены также обкладки соответствующих подстроечных переменных конденсаторов, второй группы переменных конденсаторов соответственно 137, 138, 139, обеспечивающих подстройку измеренных значений емкостей сухих емкостных датчиков при выходном контроле производства до номинальных значений емкости сухих баков, выходы первых и вторых измерительных ключей из указанных пар измерительных ключей присоединены к первой 140 и второй 141 шинам пятой пар шин, присоединенных к первому плечу основного моста измерения массы топлива в баках между выводами 142 и 143, во второе плечо которого между выводами 142 и 144 включен первый постоянный конденсатор 145, снабженный при необходимости параллельно включенными подстроечными конденсаторами переменной емкости (не показаны), в третье плечо основной мостовой измерительной схемы между выводами 144 и 146 включен через измерительные ключи 147, 148 первой пары седьмой группы пар измерительный ключей первый переменный конденсатор 149, измеряющий плотность топлива в соответствующем баке, ротор которого через фиктивное соединение 104₁ (фиг. 4) и 104 (фиг. 3) соединен жестко с выходным валом 104 редуктора 88 узла автоматического уравновешивания дополнительной мостовой схемы измерения массовой плотности топлива в баках, а управляющие входы измерительных ключей 147, 148 первой пары седьмой группы пар измерительных ключей через восьмой провод 112₁ (фиг. 4) и 112 (фиг. 3) жгута соединительных проводов соединены с выходом первой логической схемы И-НЕ "Измерение" второй группы 40 логических элементов И-НЕ, в четвертое плечо моста через измерительные ключи 150, 151 второй пары седьмой группы пар измерительных ключей, управляющие входы которых соединены с управляющими входами первой пары измерительных ключей 147, 148 седьмой группы пар измерительных ключей, установленных в третье плечо основной мостовой измерительной схемы измерения массы топлива в баках, подключены параллельно включенные второй переменный конденсатор 152 измерения массовой плотности топлива, аналогичный первому переменному конденсатору 149, установленному в третьем плече основной мостовой измерительной схемы измерения массы топлива в баках, ротор которого жестко связан с выходным валом 104 редуктора 88 узла автоматического уравновешивания дополнительной мостовой измерительной схемы массовой плотности топлива, а также третий переменный конденсатор 153, играющий роль линейного элемента обратной связи узла автоматического уравновешивания основной мостовой измерительной схемы массы топлива в баках, ротор которого жестко соединен с выходным валом 154 редуктора 155 узла автоматического уравновешивания основной массовой измерительной схемы массы топлива в баках. В питающую диагональ основной мостовой измерительной схемы массы топлива в баках (фиг. 4) к выходу 142 присоединен один конец обмотки подстроечного переменного резистора, соединенный с подвижным контактом этого резистора, соединенный последовательно через второй терморезистор 157 второй термокомпенсирующей цепочки первой группы термокомпенсирующих цепочек с другим выводом 146 питающей диагонали основной мостовой измерительной схемы измерения массы топлива в баках, которая через вторую термокомпенсирующую цепочку второй группы термокомпенсирующих цепочек, состоящую из переменного подстроечного резистора 158, подвижный контакт которого соединен с одним из выводов его обмотки, зашунтированного последовательным соединением терморезистора 159 и постоянного резистора 160 этой термокомпенсирующей цепочки, с одним из выводов четвертого выхода 161 (четвертой вторичной обмотки первого трансформатора 45) блока питания. В первое, третье и четвертое плечи основной мостовой измерительной схемы измерения массы топлива в баках параллельно другим элементам, установленным в этих плечах, соответственно через соответствующие пары 162, 163; 164, 165; 166, 167 измерительных ключей восьмой группы пар измерительных ключей, управляющие входы которых соединены между собой и через одиннадцатый провод 115₁ (фиг. 4), 115 (фиг. 3) жгута соединительных проводов соединены с выходом второго 41 логического элемента И-НЕ второй группы логических элементов И-НЕ "Контроль", включены соответственно третий 168, четвертый 169 и пятый 170 постоянные конденсаторы.

Работа схемы основной мостовой измерительной схемы измерения массы топлива в баках происходит следующим образом: схема работает в режимах "Измерение" и "Контроль", осуществляя по очереди в произвольном порядке, задаваемом оператором, измерение массы топлива соответственно в 1-ом, 2-ом и 3-ем топливных баках. Выбор бака, в котором осуществляется измерение массы топлива, осуществляется установкой первого переключения 29 на первую 26 ("1-й бак"), вторую 27 ("2-й бак") и третью 28 ("3-й бак") рабочие ламели первого переключателя 29. При этом сформируется цепь для первого 149 и второго 152 переменных конденсаторов, роторы которых жестко соединены с выходным валом 104 редуктора 88 узла автоматического уравновешивания дополнительной мостовой измерительной схемы измерения массы топлива в баках, обкладки которых присоединены в третье и четвертое плечи основной мостовой измерительной схемы измерения массы топлива в баках, которые по прошествии времени переходного процесса после включения схемы примут положения, соответствующие пропорциональному массовой плотности топлива в баке угла поворота. При этом в основном мосте измерения массы топлива в баках при установке ротора 36 второго переключателя 35 на первую рабочую ламель 38 "Измерение" сигнал "Измерение" с выхода первого логического элемента И-НЕ 40 второй группы логических элементов И-НЕ, а также один из сигналов "1 бак", "2 бак", "3 бак", снимаемый с соответствующих выходов логических элементов И-НЕ 23 25 первой группы логических элементов И-НЕ при установке ротора 32 первого переключателя 29 на соответствующие рабочие ламели 26 28, поступающие на логическую управляющую схему 84, в плечах основного измерительного моста выберутся необходимые элементы, соответствующие выбранному режиму работы схемы. При этом напряжение с измерительной диагонали основной мостовой измерительной схемы измерения массы топлива в баке (точки 143, 144 на фиг. 4), подается на первый вход усилителя 171 узла автоматического уравновешивания основной мостовой измерительной схемы измерения массы топлива в баках, сигнал с выхода которого поступает на управляющую обмотку электродвигателя 172 в такой фазе, что двигатель под взаимодействием электромагнитных полей обмотки возбуждения (не показана) и обмотки управления, создающих в статоре электродвигателя вращающееся электромагнитное поле, побуждающее электродвигатель 172 вращаться в ту сторону, вращение в которую приводит к уменьшению рассогласования на входе усилителя 171 узла автоматического уравновешивания основной мостовой измерительной схемы измерения массы топлива в баках, что и требуется. В отличие от прототипа в предлагаемом устройстве применен основной измерительный мост измерения массы топлива в баках с использованием во всех четырех плечах мостовой измерительной схемы конденсатором, что, как отмечалось ранее, требует для уравновешивания основного моста одной уравновешивающей системы, обеспечивая принципиальную уравновешенность основной мостовой измерительной схемы измерение массы топлива в баках без дополнительной погрешности из-за принципиальной неуравновешенности основной мостовой измерительной схемы измерения массы топлива в баках.

В положении равновесия имеет

или

т. е. в статистике угол поворота выходной оси 154 редуктора 155 узла автоматического уравновешивания основной мостовой схемы измерения массы топлива в баках оказывается пропорциональным измеряемым массе топлива в баке. Использование тахогенератора 173 в узле автоматического уравновешивания основной мостовой измерительной схемы моста измерения массы топлива в баках, выдающего через пассивный контур на RC-цепях сигнал, пропорциональный скорости вращения электродвигателя 172, на второй вход усилителя 171, осуществляет оптимальное подавление погрешности и возмущений, действующих в узле автоматического уравновешивания основной мостовой измерительной схемы измерения массы топлива в баках за счет выбора частоты среза системы такой, при которой значительное подавление спектра погрешности системы осуществляется за счет незначительного подавления высокочастотной подавляющей спектра полезного сигнала.

В режиме "Контроль", устанавливаемом поворотом ротора 36 второго переключателя 35 на вторую рабочую ламель 39, с выхода второго логического элемента И-НЕ 41 второй группы логических элементов И-НЕ с помощью десятого соединительного провода 114 жгута соединительных проводов (фиг. 3) и 114₁ (фиг. 4) сигнал "Контроль" поступает на управляющие входы измерительных ключей 162 167 восьмой группы пар измерительных ключей, которые откроются и подключают в соответствующие плечи основной мостовой измерительной схемы измерения массы топлива в баках, сформировав ее применительно к режиму "Контроль". При этом уравновешивающая основной измерительный мост измерения массы топлива в баках (фиг. 4) следящая система обрабатывает определенные положения выходной оси редуктора 154 узла автоматического уравновешивания основной мостовой измерительной схемы измерения массы топлива в баках в зависимости от положений ротора 32 первого переключателя 29, которые индицируются с помощью узла отсчитывания показаний указателя этой системы, выполненного в виде стрелки, закрепленной на футере, закрепленном на выходном валу редуктора 154, вращающейся относительно неподвижной шкалы, проградуированной в единицах массы топлива (устройство отсчитывания показаний на фиг. 4 не показано из-за большой плотности чертежа, но предусмотрено в конструкции системы).

На выходной оси 154 редуктора 155 узла автоматического уравновешивания основной мостовой измерительной схемы массы топлива в баках установлены роторы 174 176 линейных выходных элементов второй группы линейных выходных элементов, соответствующие входы 177 179 которых обеспечивают получение на соответствующих их выходах 180 182 сигналов, пропорциональных массе топлива в баках, и подключены к выходу третьего сглаживающего фильтра, снабженного стабилизатором напряжения 133, вход которого соединен с выходом третьего двухполупериодного выпрямителя 184, входы которого соединены с пятым выходом (пятой вторичной обмоткой 185 первого трансформатора 45) блока питания устройства, а выходы линейных выходных элементов второй группы с помощью проводов 186 189 жгута соединительных проводов соединены через соответствующий штепсельный разъем устройства (не показан) с соответствующими потребителями информации о массе топлива в баках.

Система автоматики управления заправкой топлива в баки и сигнализации нормированных остатков топлива предусматривает наличие соответствующих индуктивных датчиков 190-192 первой группы индуктивных датчиков, размещенных в первом 122, втором 123 и третьим 124 баках и снабженных сердечниками поплавковыми, меняющими индуктивность этих катушек при изменении уровня топлива в соответствующих баках. Эти индуктивные датчики размещены в баках так, что номинальное втягивание сердечника в катушку индуктивности происходит при заполнении бака топливом. В третьем емкостном датчике третьей группы емкостных датчиков 124 (третьем баке) размещен индуктивный датчик 198 второй группы индуктивных датчиков, настроенный на втягивание сердечника в катушку индуктивности при определенном остаточном уровне топлива. Одни концы этих индуктивных датчиков 190 -192 первой и 193 второй групп индуктивных датчиков соединены с общей шиной (землей) устройства, другие соединены с соответствующей индуктивностью 194 группы катушек индуктивности, образующие плечи первой 195 -197 и второй 198 200 полугруппы первой группы индуктивных мостовых измерительных схем и первой 201 и второй 202 полугруппы второй группы индуктивных мостовых измерительных схем, образующих с соответствующей катушкой индуктивности 194 группы катушек индуктивности соответственно первое и второе плечи соответствующих индуктивных мостовых измерительных схем, третье и четвертое плечи которых образованы параллельно соединенными с ними первой и второй полуобмотками 204 и 205 вторичной обмотки второго трансформатора блока питания, имеющих средний вывод, соединенный шиной с вторыми концами питающих диагоналей фазочувствительных выпрямителей 203 группы фазочувствительных выпрямителей всех индуктивных мостовых измерительных схем, первые из которых соединены с общей шиной устройства и с одним выводом первичной обмотки 206 второго трансформатора блока питания, подключенной через последовательно соединенные с ней входные клеммы 207 второго трансформатора блока питания с выводами выхода внешнего источника переменного напряжения повышенной частоты, например частоты 400 Гц, внешний источник постоянного напряжения своим положительным полюсом подведен к неподвижному контакту 208 подвижного контакта (ротора) 209 третьего переключателя, нормально разомкнутый неподвижный контакт которого 210 соединен с первым выводом обмотки статора первого реле 211, второй вывод которой соединен с общей шиной (землей) устройства, его отдельный для каждого индуктивного измерительного моста подвижный контакт соединен с одним выводом измерительной диагонали двухполупериодного выпрямителя фазочувствительных выпрямителей 203, другой вывод измерительной диагонали которого через соответствующую обмотку соответствующего исполнительного реле 213 220 соединен с соответствующим первым нормально разомкнутым контактом 221 первого реле для первой и второй полугрупп первой группы индуктивных мостовых измерительных схем 195 200 или с соответствующими вторыми нормально разомкнутыми контактами 222 первого реле для первой 201 и второй 202 полугрупп второй группы индуктивных мостовых измерительных схем, подвижные контакты 223 всех исполнительных реле 213 220 соединены с одним из полюсов внешнего источника постоянного напряжения, а их нормально разомкнутые контакты 224 являются выходами фазочувствительных выпрямителей 203 всех индуктивных мостовых схем 195 202 первой и второй групп индуктивных мостовых измерительных схем и системы управления порядком заправки топлива в баки и сигнализации нормированного остатка топлива в баках.

Устройство и работа системы управления порядком расходования заправки баков топливом и сигнализации нормированного остатка топлива в предлагаемом устройстве (фиг.4) аналогична прототипу и отличается тем, что в предлагаемом устройстве предлагается иметь на каждый бак свой фазочувствительный выпрямитель (в прототипе некоторые баки объединяются в группы баков, на которую используется один фазочувствительный выпрямитель) с целью обеспечения большей противопожарной защищенности, обеспечивая при пожаре баков их отделение от других баков и использования местной системы их пожаротушения только для бака, где этот пожар имеет место.

Соединительные провода 105₁ 117₁ блока измерения массы топлива (фиг.4) соединены условно с соединительными проводами 105₂ - 117₂ жгута соединительных проводов этого блока (конструктивно они не обязательны, используются для облегчения объяснения связи блоков измерения массовой плотности топлива и массы топлива в баках с блоком определения суммарного запаса топлива и положения центра масс транспортного средства, представленного на фиг.4).

На фиг. 5 представлена принципиальная схема организации блока измерения суммарного запаса топлива и определения центра масс транспортного средства, реализованная на основе использования микроЭВМ. Структурная организация этой подсистемы такова: на входные клеммы этого блока с помощью первого соединительного провода 105₃ жгута соединительных проводов поступает сигнал "Сумма" с четвертой рабочей ламели 31 первого переключателя 29, сигналы "1 бак", "2 бак", "3 бак" поступают с выходов логических элементов И-НЕ первой группы логических элементов И-НЕ 23 -25 с помощью второго 106, третьего 107 и четвертого 108 соединительных проводов жгута соединительных проводов, имеющих индексы 1 и 2 для входящих и выходящих проводов на фиг.4 (блок измерения массы топлива и баках) и индекс 3 для входящих проводов в блок измерения суммарного запаса топлива в баках, расхода топлива и определения центра масс транспортного средства, представленного на фиг.5, 109 -111 соединительные провода жгута соединительных проводов с пятого по седьмой, доставляющие сигналы "1 бак", "2 бак", "3 бак", вырабатываемые блоком измерения суммарного запаса топлива в баках, расхода топлива и измерения координат центра масс летательного аппарата (фиг.5) по данным программы микроЭВМ и передаваемые с помощью соединительных проводов жгута соединительных проводов на вторые входы логических элементов И-НЕ 23 25 первой группы логических элементов И-НЕ, 112 восьмой соединительный провод, передающий сигнал "Измерение" с выхода первого элемента И-НЕ второй группы логических элементов И-НЕ (фиг.3) через блок измерения массы топлива в баках (фиг.4) в блок измерения суммарного запаса топлива в баках, расхода и координат центра масс топливной системы транспортного средства, 113, 114 девятый и десятый провода жгута соединительных проводов, осуществляющие передачу сигнала "Контроль" соответственно из блока измерения запаса топлива во всех баках (фиг.5) через блок измерения массы топлива в баках (фиг.4) в блок измерения массовой плотности топлива в баках (фиг. 3) на второй вход логического элемента И-НЕ 141 второй группы логических элементов И-НЕ и наоборот с выхода этого логического элемента И-НЕ 41 через блок измерения массы топлива (фиг.4) в блок измерения суммарного запаса топлива (фиг. 5), 115 одиннадцатый соединительный провод жгута соединительных проводов, передающий сигнал "Контроль" из блока измерения суммарного запаса топлива (фиг.5) через блок измерения массы топлива (фиг.4) на второй вход логического элемента И-НЕ 40 второй группы логических элементов И-НЕ (фиг.3), 116, 117 двенадцатый и тринадцатый соединительные провода жгута соединительных проводов, передающие сигналы "Измерение" и "Контроль" с рабочих ламелей 38, 39 второго переключателя 35 (фиг.3) через блок измерения массы топлива в баках (фиг.4) в блок измерения суммарного запаса топлива в баках (фиг.5), 118-120 выводы соединительных проводов соединительного жгута соединительных проводов, передающих сигналы "1 бак", "2 бак" и "3 бак" с рабочих ламелей 26-28 первого переключателя 29 (фиг.3) через блок измерения массы топлива в баках (фиг.4) и блок измерения суммарного запаса топлива в баках (фиг.5). 186 189 соединительные провода жгута соединительных проводов, передающие сигналы массы топлива в баках с выходов 180 182 линейных выходных элементов второй группы (блок измерения массы топлива в баках, фиг.4) в блок измерения суммарного запаса топлива (фиг.5).

Сигналы "1 бак", "2 бак", "3 бак" поступают с выходов логических элементов И-НЕ 23 25 первой группы логических элементов "И-НЕ" (фиг.3) через соединительные провода с второго по четвертый жгута соединительных проводов на первые входы логических элементов ИЛИ-НЕ первой группы (фиг.5), выходы которых поступают на соответствующие входы первого логического элемента И-НЕ 228, другие управляющие сигналы, вводимые в блок измерения суммарного запаса топлива, расхода и измерения центра масс транспортного средства (фиг.5), поступают на соответствующие входы шифратора 229, выходы которого соединены с соответствующими каналами входа первого интерфейса ввода вывода 230, выходы которого соединены с соответственно шинами данных 231, адреса (ША) 232 и команд (ШК) 233 микроЭВМ 234, снабженной блоком оперативной памяти 235, блоком постоянной памяти 236, контроллером 237, соединенным непосредственно или через соответствующие каналы интерфейса ввода вывода с шинами данных 231, адресов 232 и команд 233 микроЭВМ.

Шифратор 229 преобразует разовые команды, вырабатываемые в блоке измерения массовой плотности топлива в баках (фиг.3), поступающие по соответствующим соединительным проводам жгута соединительных проводов, в двоичный код и передает их через каналы ввода первого интерфейса ввода - вывода 230 и соответствующие шины данных 231, адресов 232 и команд 233 в микроЭВМ 234 и ее блоки блок оперативной памяти 235, блок постоянной памяти 236 и контроллер 237, обеспечивающим контроль ввода программы в оперативную память 235, работы блоков памяти, обслуживающих микроЭВМ, и саму микроЭВМ 234, программа работы которой хранится в блоке постоянной памяти 236 и порциями выбирается в блок оперативной памяти 235 и регистры памяти самой микроЭВМ 234.

Алгоритм работы микроЭВМ 234 предполагает независимость работы оператора от работы микроЭВМ, реализуемую предпочтением команд оператора, определяемых установкой оператором определенных положений первого 29 и второго 35 переключателей режимов работы устройства и подстройкой алгоритма работы микроЭВМ 234 под действия оператора, что достигается шифрованием команд оператора и текущим просмотром (анализом) микроЭВМ состояний переключателей 29 и 35, осуществляемым в начале каждого цикла обращения к вводу необходимой для работы микроЭВМ информации. При этом микроЭВМ 234 реализует адаптивный алгоритм обработки информации по отношению к действиям оператора, работая в двух основных режимах автоматическом (при отсутствии обращений операторов к командам управлением режимами работы топливоизмерительной системы), и адаптивном, подстраиваемом под действия оператора, режимом работы микроЭВМ 234.

Первый режим работы микроЭВМ реализуется при отсутствии изменений в разовых командах оператора. В этом случае переключатель 29 устанавливается оператором в выключенное состояние (подвижный контакт 32 находится на свободной ламели 31, благодаря чему через шифратор 229 и канал ввода первого интерфейса ввода-вывода 230 в микроЭВМ 234 и ее оперативную память 235 вводится под команды "Сумма"), а второй переключатель 35 устанавливает на первую рабочую ламель 38 "Измерение", благодаря чему через шифратор 229 и соответствующий канал ввода первого интерфейса 230 поступает также двоичный код сигнала "Измерение" в микроЭВМ 234 и ее блок оперативной памяти 235. При наличии таких команд микроЭВМ реализует циклически повторяющийся в автоматическом режиме алгоритм обработки информации, включающий последовательную во времени через определенные интервалы времени выработку сигналов "Измерение", "1 бак", "2 бак", "3 бак", разделенных временем переходного процесса топливоизмерительной системы, включающей измерение массовой плотности топлива и массы топлива в баках. Передача этих сигналов осуществляется через первый интерфейс ввода-вывода 230 и далее соединительные провода жгута соединительных проводов с присоединением к вторым входам логических элементов И-НЕ 23-25 первой группы логических элементов И-НЕ, осуществляется управление преобразованием информации о массе топлива в баке в двоичный код и восприятие этой информации микроЭВМ 234 по следующему алгоритму: сигналы "Измерение" и "1 бак" или "2 бак", или "3 бак", выработанные микроЭВМ по программе в виде кодов, поступают через выходные шины интерфейса ввода вывода 230 и далее через каналы связи поступают на первый вход пульта управления 238, осуществляя выбор из памяти, содержащейся в этом пульте, выбор и считывание кода, дополняющего с учетом разрядности счетчика до кода времени переходного процесса измерения массы топлива в соответствующем баке и запись этого кода в регистр 240, эти управляющие сигналы через пятый 109, шестой 110, седьмой 111, одиннадцатый 115 соединительные провода жгута соединительных проводов поступают на вторые входы первого 23 или второго 24, или третьего 25 логических элементов И-НЕ первой группы логических элементов И-НЕ и первый логический элемент И-НЕ 40 второй группы логических элементов И-НЕ, устанавливая нужный режим измерения и с их выходов по обратным каналам связи соответственно второму 106₃ или третьему 107₃, или четвертому 108₃ и восьмому 112₃ соединительным проводам жгута соединительных проводов эти сигналы возвращаются на первые входы соответствующих логических элементов первой группы логических элементов ИЛИ-НЕ, на вторые входы которых поступают по соответствующему каналу вывода первого интерфейса ввода-вывода 230 сигнал "Выполнить", вырабатываемый триггером канала вывода интерфейса ввода -вывода 230, хранящим эти сигналы в каждом цикле обработки информации при установке их в единичное состояние, сбрасываемое сигналом "Конец операции обработки информации о массе топлива в баке", формируемом микроЭВМ, и далее сигнал проходит на один из логических элементов ИЛИ-НЕ 225 227, который срабатывает, и сигнал с его выхода поступит на соответствующий вход первого логического элемента И-НЕ 228, пройдет на его выход и поступит на единичный вход триггера 241, перебросив его в единичное состояние. Сигнал с единичного выхода триггера 241 поступает на один из входов первого логического элемента ИЛИ-НЕ 242 с одновременным поступлением синхронизирующего сигнала с второго выхода блока управления 238 на второй вход этого логического элемента, за счет чего первый логический элемент ИЛИ-НЕ 242 вырабатывает на своем выходе сигнал, открывающий логические элементы третьей группы логических элементов 243 и соответствующие логические элементы второй группы логических элементов 244 ИЛИ-НЕ, благодаря чему двоичный код числа, дополняющего до кода переполнения импульсов с учетом его разрядности до кода длительности текущего цикла аналого-цифрового преобразования (АЦ) измеряемого сигнала, занесенного в устройство управлений 238 по соответствующему каналу вывода из микроЭВМ первого интерфейса вывода 230 и переписанного в первый регистр 240, из первого регистра 240 через соответствующие логические элементы третьей группы логических элементов И-НЕ 243 и соединенные с ними последовательно для нулевых выходов разрядов регистра логические элементы второй группы логических элементов ИЛИ-НЕ 244 переписывается в счетчик импульсов 239. Сигнал с единичного выхода триггера 241, пройдя линию задержки 245, открывает второй логический элемент ИЛИ-НЕ 246 и импульсы генератора импульсов 247 начинают через него поступать на счетный вход счетчика импульсов 239, начав цикл аналого-цифрового преобразования измеряемого сигнала. Сигнал с выхода линии задержки 245 поступает также на первый вход аналого-цифрового преобразователя 248, на второй вход которого поступают импульсы с выхода генератора импульсов, на информационный вход которого, образованный шинами, к которым подсоединены измерительные ключи пар измерительных ключей 249,250, 251,252, 253,254 девятой группы пар измерительных ключей, информационные входы которых соединены с выходами соответствующих линейных выходных элементов 180 -182 второй группы линейных выходных элементов соединительными проводами 186 -189 жгута соединительных проводов, а управляющие входы пар измерительных ключей девятой группы пар измерительных ключей соединены с помощью соединительных проводов с пятого по седьмой 109 -111 жгута соединительных проводов с соответствующими выходами логических элементов И-НЕ 23 -25 первой группы логических элементов И-НЕ. Поэтому на информационной входе аналого-цифрового преобразователя 248 оказывается сигнал массы топлива в баке, выбранном либо оператором первым переключателем 29 либо программой работы микроЭВМ. В момент окончания формирования двоичного кода измеряемого физического процесса массы топлива в соответствующем баке этот двоичный код записывается в выходной регистр АЦ преобразователя 248, а затем при формировании сигнала "Считывание кода", формируемого АЦ преобразователем, поступающем по одному из каналов многомерного первого выхода АЦ преобразователя 248 и далее на объединенные входы третьей группы логических элементов ИЛИ-НЕ 256, открывающие эти элементы, благодаря чему нулевые выходы разрядов выходного регистра АЦ преобразователя 248 переписываются через последовательно соединенные соответствующие логические элементы И-НЕ четвертой группы 255 логических элементов И-НЕ и соответствующие логические элементы ИЛИ-НЕ 256 третьей группы логических элементов ИЛИ-НЕ, а их единичные выходы непосредственно через соответствующие логические элементы ИЛИ-НЕ 256 третьей группы логических элементов во второй (выходной) регистр 257 блока измерения суммарного запаса и расхода топлива (фиг.5).

Сигнал с шины переполнения счетчика импульса 239 поступает на четвертый вход АЦ преобразователя 248, соответствуя ситуации "Конец цикла АЦ преобразования", этот сигнал вызывает появление на втором выходе АЦ преобразователя 248 сигнала "Передача информации в микроЭВМ и конец АЦ преобразования", который поступает на объединенные входы логических элементов ИЛИ-НЕ четвертой группы логических элементов ИЛИ-НЕ 258 и на первый вход третьего логического элемента ИЛИ-НЕ 259, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов 247. Благодаря этому код сигнала измеренного физического процесса массы топлива в баке из второго (выходного) регистра 257 через соответствующие каналы второго интерфейса ввода-вывода 260, подключенного к шинам данных 231, адресов 232 и команд 233 микроЭВМ, осуществляет запись на хранение кода измеренной массы топлива в баке в микроЭВМ 234 и (или) ее блок оперативной памяти 235. МикроЭВМ 234 своими командами программы, хранящейся в блоке постоянной памяти 236 и периодически кусками вводимой в оперативную память 235 и (или) память регистров микроЭВМ 234, обеспечивает введение в оперативную память микроЭВМ 234 последовательно массы топлива, хранящейся во всех баках левой и правой продольной симметрии транспортного средства, например летательного аппарата, повторяя аналогичную операцию ввода массы топлива во всех различных баках. В устройстве предусмотрен режим, когда осуществляется измерение суммарного запаса топлива в баках. Это обеспечивается установкой первого переключателя в положение, соответствующее наиболее достоверному значению средней массовой плотности топлива, определяемого оператором по показаниям массовой плотности топлива и массы топлива в баках, а также соединением управляющих входов пар измерительных ключей шестой группы пар измерительных ключей 131-136 через дополнительные логические элементы И-НЕ, вторые входы которых соединены с клеммой "Сумма", выполненной дополнительно в виде гнезд, соединяемых оператором соответствующими контактными штырями (не показан).

МикроЭВМ реализует программно два режима работы измерительной системы - автоматическом (при отсутствии обращений оператора к информации топливоизмерительной системы) и адаптимный, подстраиваемый под действия оператора, режим работы микроЭВМ.

Первый режим работы микроЭВМ реализуется при отсутствии команд оператора. В этом случае первый переключатель 29 устанавливается оператором в выключенное состояние (подвижный контакт 32 находится на свободной ламели первого переключателя 29), а второй переключатель 35 ротором 36 установлен на первую рабочую ламель "Измерение" 38. МикроЭВМ узнает этот режим по отсутствию кодов команд "1 бак", "2 бак", "3 бак" и наличию команд "Измерение" на выходе шифратора 229. При наличии такой ситуации микроЭВМ реализует циклически повторяющийся в автоматическом режиме алгоритм обработки информации, включающий:
последовательную во времени через интервалы времени, адаптированные к свойствам измеряемых сигналов, например, путем оценки длительностей между последовательными циклами АЦ преобразования, определяя этот интервал времени по выражению

где ΔE минимальное значение из абсолютных величин нижнего и верхнего пределов абсолютной погрешности, допускаемой на АЦ преобразование сигнала ;
, максимальная скорость изменения сигнала (измеряемого физического процесса), оцениваемая по результатам прогнозирования, основанным на результатах заполненных измерений в течение некоторого интервала времени, путем разложения результатов измерения в степенной ряд, выработку сигналов "1 бак", "2 бак", "3 бак" и осуществление этих измерений путем передачи этих управляющих сигналов через соответствующие каналы выходов первого интерфейса ввода-вывода 230 на вторые входы логических элементов И-НЕ 23-25 первой группы логических элементов И-НЕ;
формирование кода, дополнительного с учетом разрядности кода счетчика импульсов 239 блока формирования измерений суммарного запаса топлива, расхода топлива и координат центра масс (фиг. 5) до интервала дискретности Δt между смежными процессами АЦ преобразования и занесение этого кода через каналы вывода информации микроЭВМ 234 первого интерфейса ввода-вывода 230 через блок управления 238, первый регистр 240 в счетчик импульсов 239; микроЭВМ 234 своими командами обеспечивает введение в оперативную память 235 последовательно массы топлива в баках;
вычисление суммарной массы топлива в баках суммированием масс топлива в баках

вычисление координат центра масс топливной система транспортного средства по выражениям

и

где X_i, Y_i координаты положений центров масс баков, определяемые по таблицам, хранимым в постоянной памяти 236 микроЭВМ 234 по известным измерениям массовой плотности массе топлива в i-ом баке, i 1, 2, 3;
индикации суммарного запаса топлива и координат центра масс транспортного средства, осуществляемые путем вывода информации с помощью соответственно третьего 261, четвертого 262 и пятого 269 интерфейсов ввода-вывода, присоединенных к шинам данных 231, адресов 232 и команд 233 микроЭВМ 234, выходы которых последовательно соединены соответственно с первым 263, вторым 263 и третьим 271 преобразователями кодов, первым 26, вторым 266 и третьим 273 индикаторами и первым 267, вторым 268 и третьим 275 преобразователями цифроаналоговыми, являющимися соответствующими выходами устройства;
при работе двигателя в постоянном номинальном режиме микроЭВМ по текущим измерениям двух смежных отсчетов массы топлива в баках определяет оценку расхода топлива за время

а по последовательности таких показаний, начиная с начала установки номинального режима двигателя и до следующего его изменения, строится гистограмма распределения расхода топлива в виде таблицы.

Гистограмма распределения расхода топлива в баке при постоянном режиме работы двигателя на текущий момент времени от начала установки режима работы двигателя представлена в таблице.

В первой графе таблицы размещен номер класса, определяемый элементов натурального ряда чисел 1, 2, i, n; во второй графе указано разбиение множества возможных значений расхода на классы, определяемое выражение

представителем которого выбирается соответствующая средняя величина класса, определяемая по выражению вида
q_к=(K-1)Δq+Δq/2, k=1,2,...,n (12),
в третьей графе таблицы показана частность появления соответствующего класса значения расхода, определяемая как число попаданий соответствующих измерений в данный класс, а в четвертой графе показана статистическая оценка вероятности возможных значений, определенных заданным разбиением динамического диапазона расхода топлива на классы P.

Пусть на предыдущем шаге измерения массы топлива в баке имели место соотношения
,
Тогда при появлении нового измерения массы топлива в баке M(t_k) в момент t_k имеют место следующие формулы пересчета элементов таблицы:

Оценка математического ожидания расхода топлива, принимаемая за измерение расхода, определяется по выражению

Оценка математического ожидания расхода топлива в баке, полученная по выражения (15), является абсолютно сходящейся по построению, т.е. она уточняется с использованием каждого измерения и при стремлении времени к бесконечности стремится к абсолютно точному значению, имеющему уровень погрешности, стремящийся к нулю, при увеличении наблюдений, стремящихся к бесконечности.

Имея оценку математического ожидания расхода топлива в баке, легко осуществить прогноз запаса топлива в баке в момент функционирования топливоизмерительной системы при отсутствии измерений в связи с работой оператора с топливоизмерительной системой или по другим причинам, например в случае отказа топливоизмерительной системы, по выражению
,
в переходном режиме работы двигателя (при изменении режима его работы) в силу кратковременности такого режима статистическая обработка измерений может не проводиться или проводиться другими методами, например, с помощью дискретной фильтрации показаний измерителей, реализуемой в микроЭВМ программным способом;
после изменения режима работы двигателя (использования сектора газа с целью установления нового установившегося значения скорости движения) нижние две строки таблицы заменяются новыми данными;
для надежности определения в микроЭВМ режима перевода двигателя в новый режим работы и на случай отказов в системе измерения режима работы двигателя в микроЭВМ автоматически в каждом цикле обработки информации с целью получения выходных данных топливоизмерительной системы с помощью микроЭВМ ситуация перевода двигателя в другой режим работы определяется алгоритмически по выражению

старый режим работы двигателя,


новый переход двигателя на новый режим работы,
где предел абсолютной погрешности определения текущего расхода топлива в баке;
среднеквадратическое значение погрешности оценки измерения расхода топлива в баке.

В предлагаемой топливоизмерительной системе предусмотрены последовательно соединенные пятый интерфейс ввода-вывода 270, четвертый преобразователь кодов 272, четвертый индикатор 274 и четвертый цифроаналоговый преобразователь 278, осуществляющие регистрацию и индикацию расхода топлива, которые целесообразно осуществлять для каждого двигателя отдельным измерением.

В случае, если общий объем программы на одной микроЭВМ укладывается в неприемлемо большие временные интервалы, превосходящие требуемые интервалы выдачи изменений информации, вырабатываемой топливоизмерительной системой, в системе вместо одной микроЭВМ используют несколько параллельно работающих микроЭВМ.

Для обеспечения надежности работы системы целесообразно предусмотреть возможность отключения микроЭВМ от других подсистем комплекса, например, при ее отказах, а также возможность подключения резервной микроЭВМ вместо отключенной, которая может играть роль резерва замещением не только для топливоизмерительной системы, но также и для микроЭВМ, используемых для работы с другими приборами или системами управления.

В режиме "Контроль" (положение подвижного контакта 36 второго переключателя 35 на второй ламели 38) сигнал с выхода второго логического элемента И-НЕ 41 второй группы логических элементов И-НЕ поступает на управляющие входы пар измерительных ключей 162,163; 164,165; 166,167 восьмой группы пар измерительных ключей, которые в соответствующих плечах основной мостовой измерительной схемы вместо ранее включенных элементов подключают к соответствующим плечам этой схемы соответственно третий 168, четвертый 169 и пятый 170 постоянные конденсаторы, которые создают определенное номинальное положение выходной оси редуктора узла автоматического уравновешивания основной мостовой измерительной схемы измерения массы топлива в баках. О работоспособности измерителя массы судят по отклонению отработанного положения выходного вала 154 редуктора 155 узла автоматического уравновешивания основной мостовой измерительной схемы относительно номинальных контрольных положений, предусмотренных для контроля этого узла, определяемому по узлу отсчитывания показаний, выполненному в виде стрелки, насаженной на футер, насаженный на выходной вал 154 редуктора 155 основной мостовой измерительной схемы, вращающейся относительно неподвижной шкалы, проградуированной в единицах массы (не показаны, но предусмотрены в смехе устройства), или по отклонению напряжений, снимаемых с соответствующих выходов 180 182 линейных выходных элементов второй группы линейных выходных элементов относительно номинальных контрольных уровней напряжений при одном или нескольких значениях контрольного сигнала.

Одновременно в режиме "Контроль" сигнал с выхода второго логического элемента И-НЕ 41 второй группы логических элементов И-НЕ поступает на управляющие входы пар измерительных ключей 280,281; 282,283; 284,285 десятой группы пар измерительных ключей, которые срабатывают и подключает в соответствующие плечи дополнительной мостовой измерительной схемы массовой плотности топлива (фиг. 3) соответственно шестой 282, седьмой 285 и восьмой 288 постоянные конденсаторы, определяющие номинальное положение выходной оси 104 редуктора 88 узла автоматического уравновешивания мостовой измерительной схемы массовой плотности топлива, о работоспособности которой судят по отклонению положения узла отсчитывания показаний (не показан) или по отклонению напряжения на выходах 95 97 линейных выходных элементов первой группы линейных элементов относительно номинальных контрольных значений, определенных для одного или нескольких положений выходного вала 104 редуктора 88 узла автоматического уравновешивания дополнительной мостовой измерительной схемы измерения массовой плотности топлива.

Технические эффекты предлагаемой системы измерения параметров запаса и расхода топлива, положения центра масс летательного аппарата по двум, а, если необходимо, то и по трем координатам, а также автоматики управления заправкой топлива и сигнализации остатка топлива заключается в следующем:
измерение сравнительно большого числа параметров, связанных с решением указанных задач, а также задач управления и сигнализации с помощью топливоизмерительной системы, имеющей относительно малый габариты и энергопотребление в пересчете на один измеряемый параметр или параметр управления;
удобство пользования оператором;
повышение точности (уменьшение уровня погрешности) измерения параметров и выработки управляющих сигналов за счет, в частности, применения мостовой измерительной схемы с емкостными элементами в плечах и активными элементами в питающей диагонали мостовых измерительных плеч, гарантирующей отсутствие принципиальной дополнительной погрешности уравновешивания мостов измерения, требующих одного устройства уравновешивания вместо двух устройств уравновешивания по амплитуде и фазе, необходимых для точного уравновешивания активно -реактивных мостовых измерительных схем;
относительно точное измерение текущего расхода топлива без использования дополнительных датчиков и промежуточных преобразователей, т.е. при незначительных затратах оборудования;
уменьшение погрешности определения координат центра масс транспортного средства при относительно малых затратах оборудования;
возможность использования современной элементной базы, обеспечивающей уменьшение габаритов и энергопотребления системы;
простоту пользования и эксплуатации системы;
повышение надежности топливоизмерительной системы при использовании соответствующей более надежной элементной базы;
разработка эффективного алгоритма работы микроЭВМ при решении задач определения переключения режимов работы двигателя и топливоизмерительной системы, оценивание параметров расхода топлива и массы топлива в баках в режимах пропуска некоторых измерений, решение задачи определения суммарного запаса массы топлива в баках с меньшей погрешностью;
необходимость непрерывной работы системы при ее эксплуатации, т.е. высокая ценность всего оборудования для получения измерительной и управляющей информации, т.е. эффективное использование системы при ее эксплуатации.

Предполагается, что экономическая эффективность системы будет высокой, поскольку она принадлежит к классу последовательно работающих систем, требующих для своей реализации минимальных габаритов, оборудования и энергопотребления.

Потребность в массовом изготовлении топливоизмерительной системы для установки на транспортных средствах, имеющих относительно малые скорости движения таких, как летательные аппараты, суда на воздушных подушках и т.п. увеличивает ее эффективность.

Численные значения экономической эффективности привести в настоящей работе достаточно затруднительно, но ясно, что предлагаемая топливоизмерительная система может найти широкое распространение в народном хозяйстве прежде всего из-за ее относительно высокой экономичности по сравнению с системами параллельного действия, за счет чего экономия может достигать большой величины порядка единиц и даже десятков миллионов.

Формула изобретения

Топливоизмерительное устройство транспортного средства, содержащее первый, второй и третий переключатели, входы которых подключены к первому выводу блока питания, третью группу емкостных датчиков по числу баков в топливной системе, мостовую измерительную схему с узлом автоматического уравновешивания, первую и вторую группы мостовых индуктивных измерительных схем, первую и вторую группы индуктивных датчиков, группу индуктивных катушек, группу фазочувствительных выпрямителей, реле, снабженное нормально разомкнутыми контактами, группу исполнительных реле, переключательные устройства, блок питания, емкостные датчики третьей группы включены в первое плечо мостовой измерительной схемы, во второе плечо которой включен конденсатор постоянной емкости, замыкающий контакт третьего переключателя соединен с одним из выводов обмотки первого реле, другой вывод которого соединен с общей шиной питания, подключенной к соответствующему выводу выхода блока питания, через замыкающие контакты первого реле подключены к фазочувствительным выпрямителям измерительных схем первой и второй групп обмотки соответственно первой и второй групп исполнительных реле, в соответствующие плечи которых подключены соответствующие индуктивные датчики первой и второй групп, соответствующие катушки индуктивности и полуобмотки вторичной обмотки трансформатора блока питания, отличающееся тем, что, с целью уменьшения уровня погрешности измерения и расширения функциональных возможностей путем обеспечения измерения центра массы транспортного средства и расхода топлива, в него введены вторая и третья группы емкостных датчиков по числу баков в топливной системе, дополнительная мостовая измерительная схема с узлом автоматического уравновешивания и группой линейных выходных элементов по числу баков топливной системы, семь групп пар шин, десять групп пар измерительных ключей, две группы термокомпенсирующих цепочек, группа постоянных конденсаторов и три группы переменных конденсаторов по числу емкостных датчиков в группе емкостных датчиков, восемь постоянных и три переменных конденсатора, два тахогенератора, вторая группа линейных выходных элементов, три двухполупериодных выпрямителя и три сглаживающих фильтра, снабженных стабилизатором напряжения, логический управляющий элемент, четыре группы логических элементов И-НЕ, четыре группы логических элементов ИЛИ-НЕ, два логических элемента И-НЕ, три логических элемента ИЛИ-НЕ, табло индикации управляющих сигналов, шифратор, шесть интерфейсов ввода-вывода, микроЭВМ, снабженная шинами адреса, команд и данных, блоки оперативной и постоянной памяти, контроллер, блок управления, счетчик, два регистра, генератор импульсов, аналого-цифровой преобразователь, управляющий триггер, линия задержки, четыре преобразователя кодов, четыре индикатора и четыре цифроаналоговых преобразователя, причем выводы выходов емкостных датчиков первой и второй групп емкостных датчиков соединены с информационными входами пар измерительных ключей первой и второй групп пар измерительных ключей, выходы которых присоединены соответственно к первой и второй шинам первой и второй пар шин, подключенным соответственно к выводам первого и второго плеч дополнительной мостовой измерительной схемы, первые входы логических элементов И-НЕ первой группы логических элементов И-НЕ соединены с выводами соответствующих расположенных в порядке возрастания ламелей первого переключателя, расположенные в порядке возрастания ламели второго переключателя соединены с первыми входами соответствующих логических элементов И-НЕ второй группы логических элементов И-НЕ, выводы подвижных контактов первого и второго переключателей соединены с одним выводом выхода первого сглаживающего фильтра, вход стабилизатора напряжения которого соединен с выходом первого двухполупериодного выпрямителя, вход которого соединен с первым выходом блока питания, второй вывод выхода первого сглаживающего фильтра соединен с общей шиной питания устройства, в третье плечо дополнительной мостовой измерительной схемы включены первая и вторая шины третьей пары шин, к которым присоединены выходы соответственно первых и вторых измерительных ключей пар измерительных ключей третьей группы, входы которых попарно присоединены к соответствующим обкладкам переменных конденсаторов первой группы переменных конденсаторов, в четвертое плечо которой присоединены шины четвертой пары шин, к которым присоединены выходы измерительных ключей пар четвертой группы пар измерительных ключей, к входам которых присоединены обкладки соответствующих конденсаторов первой группы постоянных конденсаторов, выводы питающей диагонали дополнительной мостовой измерительной схемы соединены с выводами первой термокомпенсирующей цепочки первой группы термокомпенсирующих цепочек и через первую термокомпенсирующую цепочку второй группы термокомпенсирующих цепочек соединены с вторым выходом блока питания, входы логического управляющего элемента соединены с выходами логических элементов И-НЕ первой группы и с выходом второго логического элемента И-НЕ второй группы логических элементов И-НЕ, первые выходы которого соединены с управляющими входами соответствующих пар измерительных ключей первой и четвертой групп пар измерительных ключей вторые выходы которого соединены с управляющими входами соответствующих пар измерительных ключей второй и третьей групп пар измерительных ключей, дополнительной мостовой измерительной схемы, причем узлы автоматического уравновешивания основной и дополнительной мостовых измерительных схем включают последовательно соединенные усилитель, электродвигатель, редуктор и тахогенератор, вал которого жестко соединен с валом электродвигателя или промежуточным валом редуктора, а выход которого соединен с вторым входом усилителя через дополнительный пассивный RC-контур, на выходной оси редуктора жестко закреплены роторы переменных конденсаторов первой группы переменных конденсаторов и роторы линейных выходных элементов первой группы, входы которых соединены с выходом второго сглаживающего фильтра, вход стабилизатора напряжения которого соединен с выходом второго двухполупериодного выпрямителя, вход которого соединен с третьим выходом блока питания, а выходы которых соединены с входами соответствующих измерительных ключей пятой группы, управляющие входы которых соединены с третьими выходами управляющего логического элемента, выходы логических элементов И-НЕ первой группы соединены с соотвествующими входами табло индикации управляющих сигналов, емкостные датчики третьей группы емкостных датчиков включены параллельно соответствующим переменным конденсаторам второй группы переменных конденсаторов, подключенным своими обкладками к входам измерительных ключей соответствующих пар шестой группы пар измерительных ключей, выходы которых соединены соответственно с первой и второй шинами пятой пары шин, включенных в выводы первого плеча основной мостовой измерительной схемы, в третье и четвертое плечи которых через измерительные ключи соответственно первой и второй пар седьмой группы пар измерительных ключей присоединены соответственно первый и второй переменные конденсаторы, роторы которых жестко закреплены на валу редуктора узла автоматического уравновешивания дополнительной мостовой измерительной схемы, измерительная диагональ которой соединена с входом ее узла автоматического уравновешивания, а в четвертом плече основной мостовой измерительной схемы параллельно первому переменному конденсатору включены второй постоянный и второй переменный конденсаторы, ротор последнего из которых жестко закреплен на выходном валу редуктора ее узла автоматического уравновешивания, управляющие входы упорядоченных пар измерительных ключей шестой группы пар измерительных ключей соединены с соответствующими входами табло индикации управляющих сигналов, управляющие входы измерительных ключей седьмой группы соединены с выходом первого логического элемента И-НЕ второй группы логических элементов И-НЕ, питающая диагональ основной мостовой измерительной схемы соединена с выводами второй термокомпенсирующей цепочки первой группы термокомпенсирующих цепочек и через вторую термокомпенсирующую цепочку второй группы соединена с четвертым выходом блока питания, в первое, четвертое и третье плечи основной мостовой измерительной схемы через соответствующие измерительные ключи пар восьмой группы пар измерительных ключей присоединены своими обкладками соответственно третий, четвертый и пятый постоянные конденсаторы, управляющие входы пар измерительных ключей восьмой группы объединены и соединены с выходом второго логического элемента И-НЕ второй группы логических элементов И-НЕ, на выходном валу редуктора узла автоматического уравновешивания основной мостовой измерительной схемы жестко закреплены роторы второй группы линейных выходных элементов по числу емкостных датчиков третьей группы, первые выводы входов которых соединены с общей шиной питания устройства, их вторые выводы входов соединены с вторым выводом выхода третьего сглаживающего фильтра, первый ввод выхода стабилизатора напряжения которого соединен с общей шиной питания, его вход соединен с выходом третьего двухполупериодного выпрямителя, вход которого соединен с пятым выходом блока питания, первые входы первой группы логических элементов ИЛИ-НЕ соединены с выходами соответствующих упорядоченных логических элементов И-НЕ первой группы, их выходы соединены с входами первого логического элементов И-НЕ, рабочие ламели второго переключателя соединены с первыми входами шифратора, вторые входы которого соединены с соответствующими входами табло индикации управляющих сигналов и последней рабочей ламелью первого переключателя, его выход соединен с соответствующими каналами первого интерфейса ввода-вывода, выводы каналов первых выходов которого соединены с вторыми входами соответствующих логических элементов первой группы логических элементов И-НЕ, выводы каналов вторых выходов которого соединены с вторыми входами соответствующих логических элементов второй группы логических элементов И-НЕ, вывод канала третьего выхода которого соединен с вторыми входами логических элементов первой группы логических элементов ИЛИ-НЕ, выводы каналов его вторых входов соединены с выходами логических элементов первой группы логических элементов И-НЕ, его другие каналы ввода-вывода соединены соответственно с шинами адресов, команд и данных микроЭВМ, которая соединена также по этим шинам непосредственно и через соответствующие каналы интерфейсов ввода-вывода с блоками оперативной и постоянной памяти, с контроллером, соответствующие каналы ввода-вывода первого интерфейса соединены также с первыми выводами блока управления, соответствующие выводы разрядов первого выхода которого соединены с нулевыми и единичными входами разрядов счетчика импульсов через соответствующие разряды первого регистра и соответственно через элемент, управляющий состоянием единичного выхода управляющего триггера, первый вход которого соединен с выходом первого логического элемента И-НЕ, с первым входом первого логического элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с вторым выходом блока управления, и соответственно последовательно соединенные соответствующие логические элементы третьей группы логических элементов И-НЕ и соответствующие первые логические элементы второй группы логических элементов ИЛИ-НЕ, и непосредственно через соответствующие вторые логические элементы второй группы логических элементов ИЛИ-НЕ, вторые входы которых объединены и соединены с выходом первого логического элемента ИЛИ-НЕ, третий выход блока управления соединен с объединенными вторыми входами логических элементов третьей группы логических элементов И-НЕ, единичный выход управляющего триггера соединен также через линию задержки с управляющими входами второго логического элемента ИЛИ-НЕ, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а его выход соединен со счетным входом счетчика и с первым входом преобразователя аналог-код, второй управляющий вход которого соединен с выходом генератора импульсов, третий управляющий вход которого соединен с шиной переполнения счетчика, информационные входы которого соединены соответственно с первой и второй шинами шестой пары шин, соединенных через соответствующие измерительные ключи девятой группы пар измерительных ключей, управляющие входы которых соединены для каждой пары измерительных ключей девятой группы с вторым входом соответствующего логического элемента И-НЕ первой группы, с выходами соответствующих линейных выходных элементов второй группы, первый многомерный выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первыми входами соответствующих логических элементов И-НЕ четвертой группы, выходы которых соединены с первыми входами первых логических элементов третьей группы логических элементов ИЛИ-НЕ, выходы которых соединены с нулевыми входами разрядов второго выходного регистра, и с первыми входами других логических элементов третьей группы логических элементов ИЛИ-НЕ, выходы которых соединены с единичными входами соответствующих разрядов второго регистра, второй выход аналого-цифрового преобразователя соединен с вторыми входами логических элементов третьей группы логических элементов ИЛИ-НЕ, нулевые и единичные выходы разрядов второго триггера соединены с первыми входами соответствующих логических элементов четвертой группы логических элементов ИЛИ-НЕ, вторые входы которых соединены с третьим выходом преобразователя аналог-код и первым входом третьего логического элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выходы логических элементов четвертой группы логических элементов ИЛИ-НЕ соединены с соответствующими каналами данных второго интерфейса ввода-вывода, соединенного также с шинами адресов и команд, а также шиной данных ЭВМ, к которым присоединены также третий и четвертый интерфейсы ввода-вывода, выводы выходов которых соединены с последовательно соединенными первыми и вторыми преобразователями кодов, индикаторами и преобразователями кодов в аналоговые величины, шины адресов, команд и данных микроЭВМ соединены также через пятый и шестой интерфейсы ввода-вывода с последовательно соединенными соответственно третьими и четвертыми преобразователями кодов, индикаторами и цифроаналоговыми преобразователями, выход третьего логического элемента ИЛИ-НЕ соединен с первым входом второго логического элемента И-НЕ, выход которого соединен с нулевым входом управляющего триггера, второй вход которого объединен с вторыми входами четырех групп логических элементов И-НЕ и с соответствующим выходом блока управления, к информационным входам пар измерительных ключей второй группы присоединены соответствующие переменные конденсаторы третьей группы переменных конденсаторов, роторы которых жестко закреплены на выходном валу редуктора устройства автоматического уравновешивания дополнительной мостовой измерительной схемы, к первой, второй и четвертой парам шин которой присоединены своими выходами измерительные ключи соответственно первой, второй и третьей пар измерительных ключей десятой группы пар измерительных ключей, к информационным входам пар которых присоединены обкладки соответственно шестого, седьмого и восьмого постоянных конденсаторов, а управляющие входы измерительных ключей десятой группы объединены и соединены с выходом второго логического элемента И-НЕ второй группы логических элементов И-НЕ, информационные выходы пятой группы измерительных ключей присоединены к первому выводу пятого индикатора, второй вывод которого соединен с общей шиной питания устройства, причем измерение расхода топлива осуществляется преимущественно в режиме "Сумма" при параллельном соединении емкостных датчиков соответствующих групп емкостных датчиков.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6