Устройство для контроля положения троса внешней подвески вертолета

Устройство для контроля положения троса внешней подвески вертолета

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: на вертолетах при транспортировании грузов и проведении строительно-монтажных работ. Сущность изобретения: устройство содержит чувствительный элемент 7, соосно соединенный с тросом внешней подвески вертолета, неподвижные электроды 3, 4, 5, 6, коммутаторы 11, 12, генератор 13 переменного тока, фазовращатель 14, фазочувствительный детектор 15, компаратор 16 напряжения, формирователь 17 логических сигналов, регистр 18 последовательных приближений, цифроаналоговый преобразователь 19,блок 20 управления , регистры 21, 22 памяти, дешифраторы 23, 24, блок индикации. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4751701/10 (22) 26.07.89 (46) 15.07,92, Бюл. и 26 (71) Краснодарский филиал Государственного научно-исследовательского института гражданской авиации (72) Н.Д,Пустовалов и И.И.Инюткин (53) 528.526,4 (088.8) (56) Техническое описание вертолета Ка-32Т

321.000 ТО, 1983, Авторское свидетельство СССР

М 487809, кл. В 64 О 1/08, 1972, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОЛО КЕНИЯ ТРОСА BeEm EA ПОДВЕСКИ

BE PTOJlETA

„„5U „, 1747900 А1 (я)5 G 01 С 9/00, В 64 0 1/08 (57) Использование; на вертолетах при транспортировании грузов и проведении строительно-монтажных работ, Сущность изобретения: устройство содержит чувствительный злемент 7, соосно соединенный с тросом внешней подвески вертолета, неподвижные электроды 3, 4; 5, 6, коммутаторы 11, 12, генератор 13 переменного. тока, фазовращатель 14, фазочувствительный детектор 15, компаратор 16 напряжения, формирователь 17 логических сигналов, регистр

18 последовательных приближений, цифроаналоговый преобразователь 19. блок 20 управления, регистры 21, 22 памяти, дешифраторы 23, 24, блок индикации, 1 ил.

1Т47900

Изобретение относится к авиационному приборостроению и может быть использовано на вертолетах при транспортировании грузов и проведении строительномонтажных работ, Известно устройство для контроля положения троса внешней подвески вертолета, содержащее чувствительный элемент,. выполненный в виде карданного подвеса, к которому жестко прикреплен один из концов троса, при этом подвижные оси кэрданного подвеса с помощью гибких связей соединены с движками двух потенциометров, которые подключены к генератору переменного тока. а также с помощью дистанционной электрической связи соединены со стрелочным (магнитоэлектрическим) индикатором, Недостатком известного устройства является низкая точность преобразования углов отклонения троса внешней подвески в показания. В известном устройстве в качестве первичных датчиков, преобразующих угловые отклонения троса в электрические сигналы, используются потенциометры, которые имеют сравнительно большой порог . чувствительности, а следовательно. ограниченные точностные характеристики. Это обусловлено наличием скользящего контакта (щетки) в потенциометре. вызывающего электрические шумы, а также ступенчатостью функции преобразования потенциометра (так как потенциометр состоит из обмотки нанесенной на каркас и щетки, перемещающейся по обмотке), Кроме того, сопротивления потенциометров зависят от температуры окружающей среды, что обуславливает дополнительную .погрешность преобразования угловых отклонений троса.

Известно устройство для контроля положения троса внешней подвески вертолета, содержащее чувствительный элемент, выполненный, например, в виде кольца. свободно надетого на трос и соединенного гибкими связями и подвижными валиками, жестко закрепленными с соответствующими четырьмя потенциометрами, попарно закрепленными в двух взаимно перпендикулярных вертикальных плоскостях симметрично относительно оси чувствительного элемента, при этом потенциометры подключены к генератору переменного тока. а также с помощью дистанционной электрической связи подключены к соответствующим двигателям. которые соединены с блоком индикации.

Недостатком известного устройства является низкая точность преобразования уг лов отклонения троса внешней подвески в показания, В качестве первичных датчиков, преобразующих угловые отклонения троса в электрические сигналы, используются потенциометры, которые имеют сравнительно большой порог чувствительности, а следовательно, ограниченные точностные характеристики. Это обусловлено наличием скользящего контакта (щетки) в потенциометре, вызывающего электрические шумы, а также ступенчатостью функции преобразования потенциометра (так как потенциометр состоит из обмотки нанесенной на

10 каркас и щетки, перемещающейся по обмотке). Сопротивления потенциометров также зависят от температуры окружающей среды, что обуславливает дополнительную погрешность преобразования угловых отклонений троса, Кроме того, в устройстве электрические сигналы, снимаемые с потенциометров, преобразуются в показания посредством двигателей, которые имеют большую по20 грешность вариации (из-за наличия механических люфтов), что вызывает дополнительЦель изобретения — повышение точности.

Для достижения поставленной цели в устройство для контроля положения троса

30 внешней подвески вертолета. содержащее чувствительный элемент, выполненный с возможностью соосного соединения с тросом внешней подвески, четыре неподвижных электрода. попарно закрепленных в двух взаимно перпендикулярных плоско35 стях симметрично относительно оси чувствительного элемента, генератора переменного тока, соответственно подключенный к неподвижным электродам, блок обработки

40 и блок индикации, дополнительно чувствительный элемент и неподвижные электроды выполнены в виде пластин и расположены с зазором друг относительно друга, генератор переменного тока подключен к непод45 вижным электродам через введенный коммутатор, а блок обработки выполнен в виде фазовращателя, фазочувствительного детектора, компарэтора напряжения, формирователя логических сигналов, регистра

50 последовательных приближений, цифроаналогового преобразователя, первого и второго регистров памяти, первого и второго дешифраторов и блока управления, при этом первый вход компаратора напряжения подсоединен к чувствительному элементу, второй вход к выходу цифроаналогового преобразователя, а выход к первому входу формирователя логических сигналов, выход которого подключен к первому входу регистра последовательных приближений, выхоную погрешность преобразования устрой25 ства, 174 7900

50 лх - ыз»

С4- Сз

»Rex, и7у- ЫЗ

С5- Се

1, 1 +ОУС5 Rex )(l

»8sx, (2) ды которого подключены к соответствующим входам цифроаналогового преобразователя и первого и второго регистров памяти, выходы которых через соответственно первый и второй дешифраторы подключены к соответствующим входам блока индикации, первый выход блока управления подключен к управляющему входу коммутатора, второй выход — ко второму входу формирователя логических сигналов, третий и четвертый выходы соответственно — ко входам сброса и управления регистра последовательных приближений, а пятый и шестой выходы — ко входам синхронизации nepeoro и второго регистров памяти, соответствующие входы которых подключены к выходу фазочувствительного детектора, первый вход которого подсоединен к подвижному чувствительному элементу. а второй вход подключен через фаэовращатель к прямому выходу генератора переменного тока.

В соответствии с предложенным техническим решением емкастной датчик имеет две пары неподвижных одинаковых плоских электродов, расположенных над общим плоским электродом,.прикрепленным к тросу. При такой конструкции емкостного датчика угловые отклонения троса преобразуются в угловое отклонение общего электрода относительно других электродов, что обуславливает изменение значений емкостей датчика. При этом каждая пара плоских электродов датчика питается противофазными сигналами от генератора. в результате на общем электроде датчика формируется сигнал, амплитуда которого пропорциональна разности емкостей, образованной каждой парой неподвижных электродов и общим электродом, Это позволяет получить высокую чувствительность датчика к угловым перемещениям троса. Причем амплитуды сигналов на общем электроде датчика будут пропорциональны величинам отклонения троса по координатам х и у, а ,фазы 0 и 180 этих сигналов относительно выходных сигналов генератора питания будут указывать знаки (направления) отклонения троса по координатам х и у (координаты х и у совпадают с линиями, соединяющими противоположные неподвижные электроды датчика). 8 устройстве фазы сигналов. снимаемых с общего электрода датчика, преобразуется в коды с помощью фазочувствительного детектора, а амплитуды этих сигналов преобразуются в коды с помощью компенсационного преобразователя "переменный ток-код". Полученные коды поступают в индикаторный блок, отображающий информацию о положении троса. Укаэанное техническое решение позволило повысить точность преобразования углов отклонения троса внешней подвески вертолета в показания.

На чертеже приведена схема предлага5 емого устройства для контроля положения троса внешней подвески, Устройство содержит емкостный датчик

1, помещенный в корпус (экран) 2 и оснащенный отдельными электродами 3 — 6, а

10 также общим электродом 7, экранированные (соединительные) провода 8, карданный подвес 9, трос 10, коммутаторы 11 и 12, генератор 13 переменного тока, фазовращатель 14, фазочувствительный детектор 15, 15 компаратор 16 напряжений, формирователь

17 логических сигналов, регистр 18 последовательных приближений (РПП), цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 19, блок 20 управления, регистры 21 и 22 памяти, де20 шифраторы 23 и 24. блок 25 индикации.

Корпус 2 емкостного датчика 1 жестко закреплен на корпусе вертолета. Емкост ной датчик 1 размещен в корпусе 2 и имеет четыре плоских одинаковых электрода 3 — 6, 25 расположенных в одной плоскости и неподвижно закреплен в корпусе 2, Общий электрод 7 емкостного датчика 1 также имеет плоскую форму. жестко соеди30 нен с подвижной частью карданного подвеса 9 и расположен под электродами 3 — 6, Генератор 13 переменного тока имеет два выхода — прямой и инверсный, амплитуды сигналов Uig и Ид на которых одина1 ll

35 ковы, а их фазы отличаются на 180О. В зависимости от положения подвижных контактов коммутаторов 11 и 2 прямой и инверсный выходы генератора 13 переменного тока могут одновременно подключаться со40 ответственно к электродам 3, 4 и 5, 6 емкостного датчика 1. B силу того что напряжения 01з и U

45 пропорциональные разности соответствующих емкостей Сз, Са и С5, С5(соответственно при одном и другом положении подвижных контактов коммутатора 11 и 12), а именно:

1747900 к S : S где Сз=-, . С =- — ;а= —

0 Ð О к

Сь - щ —, Св = =-, Ь = 2 9 к S r. S, I в — частота колебаний генератора 13 переменного тока;

Rex — результирующее входное сопротивление компаратора 16 напряжения и фазочуаствительного детектора 15 (к которым подключен общий. электрод 7); . е — диэлектрическая проницаемость газа а зазоре между электродами датчика (для воздуха г. = 1);

S — площадь одного из электродов 3, 4, 5 или 6;

d — начальный зазор между общим электродом 7 и электродами 3.— 6; а и Ь вЂ” приращения зазора d вследствие отклонения троса по координатам х и у (для малых углов 5 — 10 перемещение электродов можно считать плоско параллельным).

Направления координат х и у совпадают с линиями, соединяющими противоположно лежащие электроды 3 — 6;

l — расстоянйе между центрами электродов3,4и5,6; а и/3 — углы наклона троса соответственно по координатам х и у. . Устройство работает следующим образом, При нейтральном положении общего электрода относительно электродов 3 — 6 (т,е, плоскость общего электрода 7 расположена параллельно плоскости электродов 3—

6) емкости Сз, С4, С5 и Св будут равны между собой, а спедоватепьно; согласно (1) и (2), на общем электроде 7 будет нулевой сигнал по амплитуде, При угловых отклонениях троса

10 общий электрод 7 будет отклоняться, что повлечет изменение емкостей Сз, С4, Сь и Се и обусловит появление сигналов на общем электроде 7.

Управление работой устройства осуществляется импульсами, подаваемыми с 1-го — 6-го выходов блока 20 управления соответственно на входы управления коммутаторов

11 и 12, на вход формирователя 17 логических сигналов, на входы сброса и управления РПП 19 и на входы синхронизации регистров 21 и 22 памяти, Процесс преобразования отклонений троса 10 в показания блока 25 индикации состоит из двух одинаковых циклов.

В первом цикле осуществляется преобразование величины и направления отклонения троса 10 по координате х а цифровой эквивалент Nx. Для этого с первого выхода руется импульс, который поступает на вход сброса РПП 18 и выходы последнего устанавливают в нулевое состояние. а значит, .нулевое значение принимает сигнал на вы35 ходе ЦАП 19, После этого осуществляется уравновешивание (компенсация) сигнала U7» (поступающего с общего электрода 7 емкостного датчика 1 на первый вход компаратора 16

40 напряжений) выходным (компенсирующим) сигналом О 19 ЦАП (поступающий на второй вход компаратора 16 напряжений).

В первом такте уравновешивания с третьего выхода блока 20 управления на

45 вход управления РПП 18 поступает первый импульс и на первом выходе РПП 18 появляется единичный сигнал. который включает первый (старший) разряд ЦАП 19. При этом компенсирующий сигнал U1g на выходе ЦАП

50 19 получает скачкообразное приращение по величине. соответствующее весу старшего разряда ЦАП 19. Если при этом амплитуда сигнала компенсации U1g ЦАП 19 оказывается меньше амплитуды сигнала 07» (т.е. U щ<

55 < U7»), то на выходе компаРатоРа 16 напРЯжения присутствует сигнал (недокомпенсация сигнала U7x); Если же в результате включения старшего разряда ЦАП 19 оказываетсЯ. что Ощ > U7x, то на выходе компаратора 16 напряжения сигнал отсутствует

30 блока 20 управления на подвижные контакты коммутаторов 11 и 12 поступает сигнал и электроды 3 и 4 емкостного датчика 1 через эти коммутаторы подключаются соответственно к инверсному и прямому выходам генератора 13 переменного тока, С общего

ЭЛЕКтрОда 7 СИГНаЛ U7», ЧЕРЕЗ ЭКраНИрОВаНные (соединитепьные) провода 8 поступают на вход компаратора 16 напряжений. Этот сигнал также поступает на информационный вход фазочуаствительного детектора

15, на вход опорного сигнала которого через фазовращатель 14 подается выходное напряжение генератора 13. Фазовращатель

14 сдвигает на 90 фазу выходного напряжения генератора 13 переменного тока и тем самым формирует опорный сигнал для фазы чувствительного детектора 15, В фазочувствитепьном. детекторе 15 осуществляется сРавнение фаэ сигналов U7x и U

5

20

30 светодиодные панели и другие. дающие воэ35 можность с высокой степенью разрешения

40 в предложенном устройстве погреШность

45 преобразования отклонений троса е показа50 (перекомпенсация сигнала 07х). После этого на четвертом выходе блока 20 управления появляется импульс. который поступает на второй вход формирователя 17 логических сигналов и на выходе этого блока формируется сигнал лог."1" или "0" в зависимости от того, присутствует или отсутствует сигнал на выходе компаратора 16 напряжений. С выхода формирователя 17 логических сигналов лог. "1" или "0" поступает на вход данных РПП 18 и записывается в первый (старший ) разряд этого РегистРа.

При этом старший разряд ЦАП 19 фиксируется в состоянии "1" или "0".

Во втором такте уравновешивания на третьем выходе блока 20 управления формируется второй импульс, на втором выходе

РПП 18 появляется единичный сигнал. который включает второй разряд ЦАП 19 и, тем самым, вызывает приращение напряжения компенсирующего сигнала 01д в соответст2 вии с весом второго разряда. В зависимости от того, оказывается ли амплитуда сигнала компенсации U

16 напряжений будет присут- ствовать или . отсутствовать сигнал, а следовательно, на выходе формирователя 17 логических сигналов устанавливается сигнал лог. "1" или "0".

Этот сигнал записывается во второй разряд

РПП 18 и второй разряд ЦАП 19 фиксируется в состоянии "1" или "0". Аналогичным образом выполняются все последующие такты уравновешивания.

Процесс уравновешивания выходного сигнала 07х датчика 1 сигналом компенсации 01д ЦАП 19 завершается за и тактов, где и — число разрядов ЦАП 19: По окончанию уравновешивания выходной код РПП 18 будет соответствовать амплитуде сигнала 07х, а следовательно, будет соответствовать величине отклонения троса 10 по координате х, Затем на пятом выходе блока 20 управления формируется импульс, который поступает на вход синхронизации регистра 21 памяти, в результате. этого выходные коды

РПП, 18 и фазочувстеительного детектора 15 записываются в регистр 21 памяти, При этом выходной код РПП 18 указывает на величину отклонения троса 10 по координате х. а выходной код фазочуестеительного детектора 15 — знак (направление) отклонения троса 10 по этой координате. С выходе регистра 21 памяти код N< поступает в дешифратор 23, где осуществляется преобра- 5 эование кода М, по функции, 1 линеаризирующей зависимости: угол отклонения троса -+ код Nx, Выходной код N> дешифратора 23 подается на соотеетствующие входы управления блока 25 индикации

Во втором цикле осуществляется и реобразование величины и направления отклонения троса 10 по координате у в цифровой эквивалент Ny. Для этого с первого выхода блока 20 управления на подвижные контакты коммутаторов 11 и 12 поступает сигнал и электроды 5 и 6 датчика 1 через эти коммутаторы 11 и 12 подключаются соответственно к прямому и инверсному выходам генератора 13 переменного тока, После этого устройство работает аналогично, как и е первом цикле преобразования. По завершению процесса преобразования выходные коды ЦАП 19 и фазочувствительного детектора 15 синхронно с импульсом формируемым на шестом выходе блока 20 управления записываются в регистр 22 памяти. с выхода которого код Ny поступает в дешифратор 24, где линеэризируется зависимость угол отклонения троса

- код Ny и выходной код Ny дешифратора 24 подается на входы управления блока 25 индикации.

Коды N» и Ny, поступающие на входы блока 25 индикации, формируют на экране последнего визуальное изображение, отражающее угловое положение троса 10 относительно вертолета. В качестве блока 25 индикации могут быть использованы, например. электронно-лучевая трубка, индикаторы матричные гаэоразрядные, отображать информацию.

В предложенном устройстве в первичном (емкостном) датчике отсутствуют трущиеся токовые контакты, Поэтому оно свободно от погрешности (обусловленной нестабильностью сопротивления контактного соединения) свойственной устройству-прототипу с потенциометрическими датчиками, При этом ния складывается в основном из нелинейности функции преобразования емкостного датчика, нестабильности амплитуды колебаний генератора погрешности электронной схемы, преобразующей выходные сигналы емкостного датчика B K04.

Устранение влияний нелинейности функции преобразования емкостногд датчика достигается за счет введения дешифраторое. В дешифраторах осуществляется преобразование кодов N< и Ny значения (которых пропорциональны амплитудам выходных сигналов емкостного датчика) по зависимостям, линеаризующим функцию преобразования емкостного датчика.

1747900

5

10 мирователя логических сигналов, регистра последовательных приближений, цифроаналогового преобразователя, первого и второго регистров памяти, первого и второго дешифраторов и блока управления, при

20 этом первый вход компарэтора напряжения присоединен к чувствительному элементу, второй вход — к выходу цифроаналогового преобразователя, а выход — к первому входу формирователя логических сигналов, выход

35 которого подключен к первому входу регистра последовательных приближений. выход которого подключен к соответствующим входам цифроаналогового преобразователя, а также первого и второго регистров памяти, выходы которых через соответственно первый и второй дешифраторы подключены к соответствующим входам блока индикации, первый выход блока управления подключен к управляющему входу коммутатора, второй выход — к второму входу формирователя логических сигналов, третий и четвертый выходы — соответственно к входам сброса и управления регистра последовательных приближений, а пятый и шестой выходы — к входам синхронизации первого и второго регистров памяти, соответствующие выходы которых подключены к выходу

40 фазочувствительного детектора, первый вход которого подсоединен к подвижному чувствительному элементу, а второй вход через фазовращэтель — к прямому выходу генератора переменного тока.

Составитель О,Свинин

Техред M.Moðãeíòàn Корректор Э.Лончэкова

Редактор А.Долинич

Заказ 2493 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". r Ужгород, ул.Гагарина, 101

Обеспечение достаточно высокой стабильности амплитуды колебаний генератора не представляет практических трудностей. а следовательно. составляющая погрешность обусловленная нестабильностью генератора является весьма незначительной.

Электронная схема устройства представляет собой уравновешивающий преобразователь амплитуды переменного тока в код, Погрешность преобразования такой схемы зависит в основном от погрешности функции преобразования элемента, формируюЩего уравновешивающий (компенсирующий) сигнал, а именно от погрешности (нелинейности и погрешности квантования) функции преобразования ЦАП, При этом указанные погрешности, например, для

БИС ЦАП К594, К572 составляют не более

0,025%, т.е. являются Достаточно малыми.

Таким образом, предлагаемое устройство обладает повышенной точностью преобразования углов отклонения троса в показания.

Предложенное устройство не обладает существенно лучшими габаритно-массовыми характеристиками (т,е. является более компактным), так как не содержит громоздких элементов, таких как двигатели сельсины.

Благодаря повышению точности предложенное устройство позволяет повысить эффЕктивность строительно-монтажных работ, выполняемых с помощью вертолета зэ счет сокращения времени монтажа и транспортирования, э также за счет выполнения полетов с грузом на внешней подвеске в более оптимальном режиме и, кроме того, оно позволяет повысить безопасность полетов на строительно-монтажных работах.

Формула изобретения

Устройство для контроля положения троса внешней подвески вертолета, содержащее чувствительный элемент. выполненный с возможностью соосного соединения с тросом внешней подвески, четыре неподвижных электрода, попарно закрепленных в двух взаимно перпендикулярных вертикальных плоскостях симметрично относительно оси чувствительного элемента, генератор переменного тока, подключенный к неподвижным электродам. блок обработки. и блок индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, чувствительный элемент и неподвижные электроды выполнены в виде пластин и расположены с зазором относительно друг друга, генератор переменного тока подключен к неподвижным электродам через введенный коммутатор. а блок обработки выполнен в виде фазовращателя, фазочувствительного детектора, компаратора напряжения, фор