Бортовая система регистрации параметров полета

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в бортовых системах сбора, регистрации и хранения полетных данных. Технический результат – повышение надежности. Для этого система взаимодействует с потенциометрическими датчиками полетной информации, установленными на борту летательного аппарата. В состав системы входят модуль сопряжения, содержащий ограничительные резисторы, блок преобразования параметров, содержащий модуль измерения, и стабилизированный источник опорного напряжения, а также блок регистрации параметров и блок накопления информации. Питание потенциометрических датчиков производится от стабилизированного источника опорного напряжения через ограничительные резисторы модуля сопряжения, причем точка электрического соединения незаземленного контакта каждого потенциометрического датчика с соответствующим ограничительным резистором подключена к одному из дополнительных измерительных входов блока преобразования параметров. Короткое замыкание потенциометрического датчика не приводит к короткому замыканию стабилизированного источника напряжения, поскольку последовательно с каждым потенциометрическим датчиком включен соответствующий ограничительный резистор. Кроме того, мощность источника опорного напряжения выбрана превышающей свое номинальное значение, чтобы надежно обеспечить режим стабилизации опорного напряжения при коротком замыкании любого из потенциометрических датчиков. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в бортовых многоканальных системах летательных аппаратов для измерения, регистрации и хранения полетных данных, а также для эксплуатационного контроля авиационного оборудования.

Известна многоканальная контрольно-измерительная система, получающая измерительную информацию от потенциометрических датчиков контролируемых параметров, запитанных от стабилизированного источника напряжения (см. Авт. Св. СССР №542388, УДК 621.316.722.1, опубл. 1977). Недостатком этой системы является избыточная сложность и низкая надежность устройства защиты стабилизированного источника опорного напряжения от перегрева и выхода из режима стабилизации в случае короткого замыкания одного из потенциометрических датчиков.

Также известна система регистрации данных, в состав которой входят блок сбора и обработки информации, к которому подключены датчики контролируемого летательного аппарата, в том числе - потенциометрические датчики, а также бортовые накопители информации (см. патент РФ №2427802, МПК G01D 9/00, опубл. 2011). В случае короткого замыкания одного из потенциометрических датчиков факт замыкания устанавливается в известной системе с помощью тестовых сигналов, которые периодически поступают с выхода модуля контроля на вход модуля сбора и преобразования, входящих в состав блока сбора и обработки информации. При выявлении короткого замыкания сигнал об отказе потенциометрического датчика поступает из модуля контроля в бортовые накопители и регистрируется ими. Недостаток известной системы заключается в том, что выявление и регистрация факта короткого замыкания потенциометрического датчика не могут предотвратить многократного увеличения тока стабилизированного источника, питающего потенциометрические датчики, перегрева источника и его последующего отказа.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению и принятой за прототип является бортовая система регистрации параметров полета СДК-8 производства ПАО «Техприбор», г. Санкт-Петербург (см. Руководство по технической эксплуатации 6Т1. 412.001 РЭ, ПАО «Техприбор»). Эта система предназначена для приема, регистрации и хранения информации, формируемой взаимодействующими с системой датчиками параметров полета, в том числе - потенциометрическими датчиками.

В состав системы СДК-8 входят блок преобразования параметров, к потенциометрическим измерительным входам которого подключены подвижные контакты потенциометрических датчиков, а также соединенный с ним блок регистрации параметров, подключенный к блоку накопления информации.

Блок преобразования параметров содержит стабилизированный источник опорного напряжения, предназначенный для питания потенциометрических датчиков.

Недостатком системы СДК-8 является низкая надежность ее работы в нештатном режиме - при коротком замыкании хотя бы одного из потенциометрических датчиков.

Этот недостаток вызван тем, что короткое замыкание любого потенциометрического датчика приводит к резкому возрастанию тока стабилизированного источника опорного напряжения от номинального значения I_ном до максимальной величины I_кз, причем возрастание тока может быть более, чем десятикратным: I_кз/I_ном>10.

Подобное увеличение тока приводит к быстрому перегреву и последующему отказу стабилизированного источника опорного напряжения, в результате чего все потенциометрические датчики становятся обесточенными и система СДК-8 не в состоянии регистрировать контролируемые параметры полета.

Задачей изобретения и его техническим результатом является повышение надежности предложенной системы при ее работе в нештатном режиме - в случае короткого замыкания любого из потенциометрических датчиков параметров.

Для решения поставленной задачи бортовая система регистрации параметров полета, взаимодействующая с потенциометрическими датчиками параметров и содержащая стабилизированный источник опорного напряжения, к выходу которого подключены своими незаземленными контактами упомянутые датчики, блок преобразования параметров, число потенциометрических измерительных входов которого равно числу потенциометрических датчиков, а также подключенный к нему блок регистрации параметров, соединенный с блоком накопления информации, причем подвижный контакт каждого потенциометрического датчика подключен к одному из потенциометрических измерительных входов блока преобразования параметров, дополнена новыми элементами, связями и ограничительным условием.

Предложенная система отличается от прототипа тем, что в ее состав дополнительно введен модуль сопряжения, содержащий ограничительные резисторы, число которых равно числу потенциометрических датчиков, а в состав блока преобразования параметров дополнительно включен модуль измерения, число входов которого вдвое больше числа потенциометрических датчиков. Кроме того, блок преобразования параметров снабжен дополнительными измерительными входами, число которых равно числу ограничительных резисторов, каждый из потенциометрических датчиков подключен к выходу стабилизированного источника напряжения своим незаземленным контактом через соответствующий ограничительный резистор, а точка электрического соединения каждого ограничительного резистора с соответствующим потенциометрическим датчиком подключена к одному из дополнительных измерительных входов блока преобразования параметров, причем мощность стабилизированного источника опорного напряжения соответствует условию:

Р=k⋅P_ном,

где Р - мощность, расходуемая источником опорного напряжения при коротком замыкании одного из датчиков,

k - безразмерный коэффициент запаса по мощности (k≥1), а

Р_ном - номинальное значение мощности упомянутого источника в штатном режиме работы предложенной системы.

В состав предложенной системы также может быть введен модуль контроля, включенный последовательно со стабилизированным источником опорного напряжения и содержащий выход, соединенный с соответствующим входом блока регистрации параметров.

Устройство и работа предложенной системы в штатном и нештатном режимах поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена структурная схема системы, взаимодействующей с потенциометрическими датчиками параметров, а на фиг. 2 приведен фрагмент структурной схемы системы, содержащей модуль контроля.

На чертежах приняты следующие обозначения:

1 - потенциометрический датчик параметров,

2 - стабилизированный источник опорного напряжения,

3 - блок преобразования параметров,

4 - ограничительный резистор,

5 - модуль сопряжения,

6 - модуль измерения,

7 - блок регистрации параметров,

8 - блок накопления информации,

9 - модуль контроля.

Каждый из n взаимодействующих с предложенной системой потенциометрических датчиков 1 подключен своим незаземленным контактом к стабилизированному источнику опорного напряжения 2, находящемуся в блоке преобразования параметров 3, через один из п ограничительных резисторов 4, содержащихся в модуле сопряжения 5. Подвижный контакт каждого потенциометрического датчика 1 подключен к одному из потенциометрических измерительных входов блока преобразования параметров 3 и, далее, - к одному из входов модуля измерения 6, входящего в состав блока преобразования параметров 3, а точка электрического соединения незаземленного контакта каждого из потенциометрических датчиков 1 с соответствующим ограничительным резистором 4 соединена с одним из дополнительных измерительных входов этого блока. Каждый из дополнительных измерительных входов блока преобразования параметров 3 также подключен к соответствующему входу модуля измерения 6, а сам блок 3 соединен двусторонней информационной линией связи с блоком регистрации параметров 7, соединенного с помощью аналогичной линии с блоком накопления информации 8. Блок накопления информации 8 также снабжен двусторонней информационной линией связи с взаимодействующим наземным комплексом наземной обработки полетных данных.

В состав блока преобразования параметров 3 может входить модуль контроля 9, включенный последовательно со стабилизированным источником опорного напряжения 2. Модуль 9 содержит выход, подключенный к соответствующему входу блока регистрации параметров 7.

Предложенная система работает следующим образом.

В штатном режиме, когда все взаимодействующие с системой потенциометрические датчики 1 исправны, каждый из них запитывается от стабилизированного источника опорного напряжения 2, находящегося в блоке преобразования параметров 3, стабилизированным напряжением через соответствующий ограничительный резистор 4 модуля сопряжения 5, соединенный с незаземленным контактом потенциометрического датчика 1. При этом сопротивление нагрузки источника 2 равно своему номинальному значению.

Соответственно, ток I стабилизированного источника опорного напряжения 2 и мощность этого источника в штатном режиме также равны своим номинальным значениям.

При изменении параметров полета, контролируемых потенциометрическими датчиками 1, с их подвижных контактов снимаются изменяющиеся во времени информативные сигналы в форме напряжений постоянного тока, пропорциональных значениям контролируемых параметров. Эти напряжения подаются на измерительные потенциометрические входы блока преобразования параметров 3 и, далее, -на входы модуля измерения 6 для измерения и последующего преобразования в частотную форму, необходимую для регистрации информационных сигналов в блоке регистрации параметров 7 и запоминания в блоке накопления информации 8.

Поскольку питание потенциометрических датчиков 1 производится через ограничительные резисторы 4, то фактическое значение напряжения, питающего эти датчики, оказывается меньшим значения опорного напряжения на выходе источника 2 на величину, зависящую от соотношения сопротивлений потенциометрического датчика 1 и ограничительного резистора 4.

Например, в наиболее распространенном случае, когда сопротивления потенциометрических датчиков 1 равны сопротивлениям ограничительных резисторов 4, значения информативных сигналов, снимаемых с подвижных контактов потенциометрических датчиков 1, уменьшаются в 2 раза.

Для восстановления этих значений до уровня, соответствующего питанию датчиков 1 непосредственно от источника опорного напряжения 2, в модуле измерения 6 производится умножение значения каждого из информативных сигналов, сформированных потенциометрическими датчиками 1, на коэффициент восстановления сигнала, который в приведенном примере равен числу 2.

В нештатном режиме работы системы сопротивление нагрузки стабилизированного источника опорного напряжения 2 при коротком замыкании одного из потенциометрических датчиков 1 уменьшается.

Соответственно, ток I стабилизированного источника опорного напряжения 2 в режиме короткого замыкания датчика 1 повышается по сравнению со своим номинальным значением что сопровождается увеличением потребляемой мощности.

В предложенной системе короткое замыкание любого потенциометрического датчика 1 не приводит к короткому замыканию источника 2, т.к. последовательно с каждым датчиком 1 включен ограничительный резистор 4. Поэтому короткое замыкание датчика 1 не может вызвать выхода из строя источника 2, однако оно может вызвать существенное нагревание этого источника и его выход из режима стабилизации опорного напряжения.

Для предотвращения подобной ситуации источник 2 должен быть рассчитан на нормальную эксплуатацию при мощности, соответствующей нештатному режиму работы предложенной системы при коротком замыкании потенциометрического датчика 1:

где Р - значение мощности стабилизированного источника опорного напряжения 2, обеспечивающее его надежную работу при коротком замыкании одного из потенциометрических датчиков 1,

k - безразмерный коэффициент запаса по мощности (k≥1), а

Р_ном - номинальное значение мощности источника 2 в штатном режиме работы предложенной системы.

Значение коэффициента к зависит от числа n потенциометрических датчиков 1 и в случае, когда сопротивления этих датчиков равны сопротивлениям ограничительных резисторов 4, округленно составляет:

при n=1,5: k=1,5; при 5≤n≤10: k=1,2; при n>10: k=1.

Выполнение условия (1) является необходимым для надежной работы предложенной системы в нештатном режиме эксплуатации.

Так как при выполнении этого условия стабилизированный источник опорного напряжения 2 нормально функционирует в нештатном режиме, предложенная система продолжает надежно регистрировать и хранить в памяти параметры полета за исключением параметра, потенциометрический датчик 1 которого отказал в результате короткого замыкания.

Если в состав предложенной системы дополнительно введен модуль контроля 9, то при возрастании потребляемой мощности выше номинального значения в этом модуле формируется сигнал отказа датчика 1, который поступает с выхода модуля контроля 9 на соответствующий вход блока регистрации параметров 7, регистрируется в этом блоке и запоминается в блоке накопления информации 8.

Таким образом, в предложенной бортовой системе регистрации параметров полета успешно решена поставленная задача повышения надежности работы системы в нештатном режиме - при коротком замыкании одного из взаимодействующих с ней потенциометрических датчиков 1.

1. Бортовая система регистрации параметров полета, взаимодействующая с потенциометрическими датчиками параметров и содержащая стабилизированный источник опорного напряжения, к выходу которого своими незаземленными контактами подключены упомянутые датчики, блок преобразования параметров, число потенциометрических измерительных входов которого равно числу потенциометрических датчиков, а также подключенный к нему блок регистрации параметров, соединенный с блоком накопления информации, причем подвижный контакт каждого потенциометрического датчика соединен с одним из потенциометрических измерительных входов блока преобразования параметров, отличающаяся тем, что в ее состав дополнительно введен модуль сопряжения, содержащий ограничительные резисторы, число которых равно числу потенциометрических датчиков, а в состав блока преобразования параметров дополнительно включен модуль измерения, число входов которого вдвое больше числа потенциометрических датчиков, при этом блок преобразования параметров снабжен дополнительными измерительными входами, число которых равно числу ограничительных резисторов, каждый из потенциометрических датчиков подключен к выходу стабилизированного источника опорного напряжения своим незаземленным контактом через соответствующий ограничительный резистор, точка электрического соединения каждого ограничительного резистора с соответствующим потенциометрическим датчиком подключена к одному из дополнительных измерительных входов блока преобразования параметров, а каждый из входов модуля измерения соединен с одним из потенциометрических или дополнительных измерительных входов блока преобразования параметров, причем мощность стабилизированного источника опорного напряжения соответствует условию: Р=k⋅P_ном, где Р - мощность стабилизированного источника опорного напряжения в режиме, соответствующем короткому замыканию одного из потенциометрических датчиков,

k - безразмерный коэффициент запаса по мощности (k≥1), а

Р_ном - номинальное значение мощности стабилизированного источника опорного напряжения в штатном режиме работы бортовой системы.

2. Бортовая система по п. 1, отличающаяся тем, что в ее состав дополнительно введен модуль контроля, включенный последовательно со стабилизированным источником опорного напряжения и содержащий выход, подключенный к соответствующему входу блока регистрации параметров.