Датчик препятствия /варианты/
Изобретение относится к авионике - к приборам сигнализации об опасности сближения с землёй или с высоким препятствием. Технический результат заключается в уменьшении размеров антенны за счет выбора большой рабочей частоты и уменьшении мощности передатчика и чувствительности приёмника. Технический результат достигается за счёт датчика препятствия, который содержит радиопередатчик с направленной антенной, периодически выдающий импульсы излучения по команде мультивибратора, радиоприемник, электронный ключ, управляемый от реле времени, второе реле времени, усилитель, световой и/или звуковой индикатор; датчик может содержать два или несколько таких независимых датчиков; секторы антенн которых частично пересекаются в пространстве; датчик может иметь схему типа «бегущие огни» на несколько положений, циклически подключающую определенную антенну к соответствующему светодиоду. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к авионике - к приборам сигнализации об опасном сближении с землей или с высоким препятствием. Прибор по варианту 3 также можно использовать на боевых машинах для осторожного движения в дыму или при поврежденных приборах наблюдения.
Известны приборы сигнализации об опасном сближении с землей, состоящие из датчика высоты и сигнального устройства, см. Интернет www.war.ru - авионика самолета Су-27.
Так как практика показала, что даже самолеты, оборудованные самыми современными средствами предупреждения об опасном сближении с землей, все же разбиваются (Суперджет в Индонезии, три Миг-29 во Вьетнаме, два Су-25 в Чечне, и т.д.), то предлагается дополнительно использовать следующий прибор. В малой авиации он будет основным и единственно доступным по цене.
ВАРИАНТ 1. Датчик препятствия представляет собой предельно упрощенный маломощный радиолокатор, направленный только в одном направлении и настроенный только на ограниченную дальность. Он содержит радиопередатчик с направленной антенной, периодически выдающий импульсы излучения по команде мультивибратора, с выходом которого соединен, и содержит радиоприемник, соединенный с антенной через электронный ключ, управляемый от реле времени, соединенного с мультивибратором, причем выход приемника соединен со входом второго реле времени, выход которого соединен со входом усилителя, а выход усилителя соединен со световым и/или со звуковым индикатором.
Антенна, естественно, направлена прямо вперед или чуть ниже продольной оси самолета. Для того чтобы антенна была как можно меньше по размерам, следует выбирать большую рабочую частоту.
Так как требуемое расстояние до препятствия (например, гора) небольшое (например, 1 км), а площадь препятствия большая, то мощность передатчика и чувствительность приемника могут быть небольшие. Все устройство по размерам, весу и цене будет аналогично мобильному телефону.
Первое реле времени должно работать по алгоритму, показанному на фиг.2. Такой алгоритм проще всего обеспечить, используя два последовательно соединенных реле времени - включающее, то есть при подаче на него напряжения реле через какое-то время включается, и выключающее, то есть при подаче на него напряжения сигнал сразу появляется на выходе реле, а затем через заданное время отключается.
Второе реле времени должно быть выключающего типа, то есть при подаче на него импульса с приемника оно еще некоторое время, например 0,01 сек, имеет выходное напряжение.
Рекомендуемая частота мультивибратора - не менее 30 Гц.
Устройство может иметь индикатор работы в виде детектора на выходе передатчика. Детектор осуществляет небольшой отбор мощности на выходе передатчика, которая с помощью реле времени и усилителя подается на зеленый светодиод.
Пример устройства показан на фиг.1, где: 1 MB - мультивибратор, 2 И - передатчик (т.е. излучатель), 3 А - антенна, 4 РВ-1 - реле времени с диаграммой, показанной на фиг.2, 5 К - электронный ключ, 6 П - приемник, 7 РВ-2 - второе реле времени, 8 УС - усилитель, 9 С -красный светодиод.
Работает прибор так: мультивибратор MB периодически включает передатчик И и одновременно запускает реле времени РВ-1 с диаграммой, показанной на фиг.2. Реле времени РВ-1 отключается на время передачи излучения, и подключает антенну А на режим приема, причем на время, достаточное для прохождения сигнала до препятствия и обратно, считая от начала импульса (см. фиг.2). Если в течение этого времени приходит отраженный сигнал, то приемник П включает реле времени РВ-2 на время, чуть большее, чем частота мультивибратора (это нужно для того, чтобы светодиод горел не вполнакала, а в полную мощность). РВ-2 включает усилитель У, который питает светодиод С. Летчик получает сигнал о наличии препятствия и увеличивает тангаж до тех пор, пока светодиод не погаснет. Прибор также предупредит летчика о необходимости выхода из пикирования при приближении земли.
Если имеется индикатор работы, то он работает так: детектор осуществляет отбор мощности с выхода передатчика, а далее сигнал с детектора поступает на цепь, аналогичную РВ-2, УС, С, только светодиод берется зеленого цвета.
ВАРИАНТ 2. Данный прибор настолько простой и дешевый, что возможно применение двух, трех или более таких приборов с антеннами, две из которых направлены чуть вбок так, чтобы секторы трех антенных диаграмм частично перекрывались. В этом случае прибор превращается в простейший радиолокатор - он подсказывает направление обхода препятствия. Например, см. фиг.3, на которой горят два правых светодиода. Значит, препятствие надо облетать слева.
На фиг.4 показан вариант с девятью такими приборами, антенны которых расположены в пространстве квадратом с частичным перекрытием секторов антенн. Также расположены и светодиоды на панели летчика. Такой вариант прибора показывает не только направление облета препятствия, но и грубо показывает высоту препятствия. Например, на фиг.4 горят шесть нижнеправых светодиодов, грубо показывая высокий косой склон горы. Если бы горели только три нижнеправых светодиода (правый угол), то это также показывало бы на косой склон горы, но менее высокий.
ВАРИАНТ 3. Если предполагается иметь только три таких прибора, то с целью повышения надежности (тройное дублирование) можно использовать три независимых прибора, причем два крайних луча антенн должны частично перекрываться в середине (на случай выхода из строя среднего прибора). И этот вариант можно считать оптимальным. Но если желательно иметь больший сектор охвата прибора, то необязательно для приема сигналов с нескольких антенн иметь несколько приемопередатчиков. Можно использовать один передатчик и один приемник, по очереди соединяя их с каждой антенной и с соответствующим ей светодиодом с помощью электронных ключей (транзисторов или тиристоров).
Для этого прибор содержит генераторную схему типа «бегущие огни» на несколько положений, с выходами которой соединено по два электронных ключа на каждое положение - на подключении к антенне и на подключении к соответствующему ей индикатору, а также с суммирующим выходом которой соединено основное реле времени, соединенное с передатчиком, и с суммирующим выходом которой соединено реле времени №1, соединенное с электронным ключом, который соединяет антенну с приемником, причем выход приемника соединен со входом реле времени №2, выход которого соединен со входом усилителя, а выход усилителя соединен со световым и/или со звуковым индикатором.
Такой вариант прибора на несколько антенн по стоимости незначительно будет отличаться от одиночного прибора по варианту 1. Возможно увеличение числа антенн и соответствующих им светодиодов до 15 (3*5), 25 (5*5), 35 (5*7) или 49 (7*7). Прибор на 49 светодиодов можно назвать дисплеем на 49 пикселей. В этом случае прибор будет очень грубо, но все же показывать очертания препятствия. Однако не следует слишком увеличивать число «пикселей», так как для каждого «пикселя» требуется хоть и маленькая, но своя параболическая антенна.
Устройство с достаточно широким пространственным сектором охвата может иметь блокировку включения при определенном отрицательном тангаже, чтобы при полете на небольшой высоте или плавном пикировании не беспокоить летчика ненужным срабатыванием. Причем целесообразно отключать в этом случае не все «пиксели», а только нижнюю половину.
На фиг.5 показан такой прибор, где: 3 А1-А9 - девять антенн, направленных в пространстве квадратом с частичным перекрытием их секторов, 9 С1-С9 - девять соответствующих им светодиодов, 15 К1-К9 - электронные ключи, соединяющие соответствующую антенну с передатчиком 2 И и с приемником 6 П через электронный ключ 5 К, 25К11-К19 - электронные ключи, соединяющие усилитель с соответствующим светодиодом 9 С1-С9, 10 БЕГ - схема типа «бегущие огни» на девять положений, 11 Д1-Д9 - суммирующий выход схемы БЕГ, 12 РВ-0 - основное реле времени. Обозначения 4 РВ-1, 7 РВ-2 и 8 УС аналогичны схеме на фиг.1.
Работает прибор на фиг.5 так: схема БЕГ выдает бесконечную серию из девяти повторяющихся импульсов. Каждый импульс открывает пару ключей, например, К1 и К11, и одновременно запускает два реле времени РВ-0 и РВ-1. Реле времени РВ-0 на короткое время включает передатчик И, выдавая импульс излучения на антенну А1. Если отраженный сигнал приходит на антенну А1 в течение заданного ограниченного промежутка времени, соответствующего, например, расстоянию в 1 км, то ключ К в это время еще открыт, и сигнал поступает на приемник П и далее на реле времени РВ-2, усилитель УС, ключ К11 и на светодиод С1 (аналогично прибору на фиг.1). Летчик видит препятствие в определенном секторе.
Затем схема БЕГ принимает следующее положение, и цикл повторяется для антенны А2 и светодиода С2. И так далее.
Легкий, дешевый, простой и надежный прибор полностью исключит вероятность случайного столкновения с высоким препятствием.
1. Датчик сближения с препятствием, отличающийся тем, что содержит направленную в переднюю полусферу антенну и радиопередатчик, периодически выдающий импульсы излучения по команде мультивибратора, с выходом которого он соединен, и содержит радиоприемник, соединенный с этой антенной через электронный ключ, управляемый от первого реле времени, соединенного с мультивибратором, причем выход радиоприемника соединен со входом второго реле времени, выход которого соединен со входом усилителя, а выход усилителя соединен со световым и/или со звуковым индикатором наличия препятствия.
2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что антенна направлена прямо вперед или чуть ниже продольной оси самолета.
3. Датчик по п.1, отличающийся тем, что первое реле времени содержит два последовательно соединенных реле времени - включающее и выключающее, а второе из упомянутых в п.1 реле времени работает по алгоритму включения на некоторый промежуток времени.
4. Датчик по п.1, отличающийся тем, что датчик имеет индикатор работы в виде детектора на выходе радиопередатчика, который осуществляет отбор мощности на выходе радиопередатчика, которая с помощью реле времени и усилителя подается на зеленый светодиод.
5. Датчик сближения с препятствием, отличающийся тем, что содержит два или несколько независимых датчиков по п.1, секторы антенн которых частично пересекаются в пространстве.
6. Датчик сближения с препятствием, отличающийся тем, что содержит генераторную схему типа «бегущие огни» на несколько положений, с выходами которой соединено по два электронных ключа на каждое ее положение - на подключении радиопередатчика к направленной вперед антенне и на подключении к соответствующему этой антенне индикатору, а с суммирующим выходом упомянутой схемы соединено основное реле времени, соединенное с радиопередатчиком, и с суммирующим выходом которой соединено первое реле времени, соединенное с электронным ключом, который соединяет антенну с радиоприемником, причем выход радиоприемника соединен со входом второго реле времени, выход которого соединен со входом усилителя, а выход усилителя соединен со световым и/или со звуковым индикатором препятствия через упомянутые выше электронные ключи.
7. Датчик по п.6, отличающийся тем, что имеет блокировку включения всех или части индикаторов при определенном отрицательном тангаже.
