ЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК ДЛЯ ПЕРИФЕРИЙНЫХ ПРИБОРОВ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Российский патент 2021 года по МПК B64C13/02 B64D43/00 

Изобретение касается электронного блока электронного прибора, который соединяет периферийные приборы, такие как, например, датчики или исполнительные элементы, летательного аппарата. Электронный блок включает в себя три отличающихся друг от друга обобщенных интерфейса для соединения блока с по меньшей мере одним периферийным прибором и по меньшей мере один, в частности последующий (расположенный за ними) цифровой модуль обработки данных, при этом электронный блок может соединяться с периферийным прибором через по меньшей мере один интерфейс.

Блок может предпочтительно представлять собой модуль, который применяется в дистанционной электронике или, соответственно, выполнен в виде части дистанционной электроники и/или соединен с таковой. Кроме того, возможно, чтобы блок применялся в другом приборе или, соответственно, в другом устройстве летательного аппарата или, соответственно, был выполнен в виде части соответствующего устройства.

Из уровня техники известны части электронной системы дистанционного управления или, соответственно, Remote Electronic Units (REU) (дистанционные электронные блоки), которые служат для того, чтобы обеспечить в летательных аппаратах децентрализованную системную архитектуру, в частности в области управления полетом и шасси. При этом требуется, чтобы части системы дистанционного управления или, соответственно, соответствующие блоки частей системы дистанционного управления могли считывать или, соответственно, активировать множество разных датчиков или, соответственно, исполнительных элементов.

Множество различных периферийных приборов приводит к тому, что должно предоставляться соответствующее множество подходящих интерфейсов, что приводит к удорожанию и усложнению частей системы дистанционного управления и вместе с тем также желаемой децентрализированной системной архитектуры, а также ее разработки.

Помимо этого, повторное применение частей системы дистанционного управления, к сожалению, сильно ограничено, так как для каждой цели применения части системы дистанционного управления ее электроника индивидуальна и таким образом возможно лишь плохое соединение с другими периферийными приборами. Так как в соответствии с современными концепциями в зависимости от считываемого или, соответственно, генерируемого сигнала разрабатывается и применяется определенный интерфейс, для выполнения децентрализованной системной архитектуры должно, таким образом, предоставляться соответствующее множество разных интерфейсов.

В связи с этим задачей изобретения является уменьшить количество разных необходимых интерфейсов части системы дистанционного управления до минимума, при этом одновременно для разных функций должно применяться одно и то же аппаратное обеспечение системы дистанционного управления.

Эта задача в соответствии с изобретением решается с помощью электронного блока для периферийных приборов, таких как датчики или исполнительные элементы летательного аппарата, с признаками п.1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения. Соответственно этому предусмотрен блок, имеющий по меньшей мере три отличающихся друг от друга обобщенных интерфейса для соединения блока с по меньшей мере одним периферийным прибором и по меньшей мере один, в частности последующий (расположенный за ними)цифровой модуль обработки данных. Блок может соединяться с периферийным прибором через по меньшей мере один интерфейс. В соответствии с изобретением предусмотрено, что один интерфейс представляет собой цифровой выход, имеющий, в частности опциональную, обратную связь, один интерфейс - аналоговый выход, и один интерфейс - аналоговый вход. Последующий цифровой модуль обработки данных может быть выполнен в виде элемента дополнительного регулирования (подстройки).

Благодаря полученной с помощью такого блока улучшенной гибкости предпочтительно повышается возможность повторного применения части системы дистанционного управления или, соответственно, блока, и благодаря этому экономятся затраты на разработку в будущих проектах.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления возможно, чтобы цифровой выход был предназначен для подачи сигналов с варьируемой шириной импульса, сигналов с варьируемой частотой и/или сигналов для возбуждения датчиков и/или выполнения возврата сигналов для верификации состояния переключения и/или применения в качестве цифрового входа при возврате сигналов. При этом цифровой выход в одном из предпочтительных вариантов осуществления может быть выполнен так, что он может функционировать также как цифровой вход.

В другом предпочтительном варианте осуществления возможно, чтобы аналоговый выход был выполнен для подачи сигнала с варьируемым напряжением и/или частотой и/или формой сигнала. При этом форма сигнала может включать в себя предпочтительно синусоидальный сигнал, прямоугольный сигнал или другие формы сигнала.

В другом предпочтительном варианте осуществления возможно, чтобы аналоговый вход был предназначен для выполнения измерения тока, измерения напряжения, измерения частоты, измерения сопротивления и/или цифрового измерения состояния.

В другом предпочтительном варианте осуществления возможно также, чтобы периферийный прибор представлял собой LVDT (линейно регулируемый дифференциальный трансформатор) или, соответственно, дифференциальный трансформатор, RVDT (измерительный преобразователь вращательных перемещений) или, соответственно, сельсин, резольвер (вращающийся трансформатор) или, соответственно, преобразователь координат или датчик углового положения, пассивный индуктивный датчик приближения, сервоклапан, потенциометр, магнитный клапан, аналоговый датчик, датчик температуры и/или датчик давления. При этом может быть предусмотрено, чтобы с блоком мог соединяться всегда только один отдельный периферийный прибор или же больше одного отдельного периферийного прибора. В другом предпочтительном варианте осуществления возможно, чтобы цифровой модуль обработки данных представлял собой FPGA (вентильная матрица, программируемая пользователем) или микроконтроллер.

В другом предпочтительном варианте осуществления может быть предусмотрено, чтобы LVDT, резольвер, пассивный индуктивный датчик приближения и/или сервоклапан могли соединяться с блоком через аналоговый выход и аналоговый вход. Альтернативно может быть предусмотрено, чтобы сервоклапан мог соединяться с блоком только через аналоговый выход. Может быть предусмотрено, чтобы при этом цифровой выход не применялся для соединения блока с упомянутыми периферийными приборами.

В другом предпочтительном варианте осуществления может быть предусмотрено, чтобы пассивный индуктивный датчик приближения, аналоговый датчик и/или датчик температуры могли соединяться с блоком через цифровой выход и аналоговый вход. При этом может быть предусмотрено, чтобы аналоговый выход не использовался для соединения упомянутых периферийных приборов.

В другом предпочтительном варианте осуществления может быть предусмотрено, чтобы блок мог конфигурироваться посредством программирования (настройки) с помощью перемычек.

Кроме того, в другом варианте осуществления может быть предусмотрено, чтобы аналоговый выход включал в себя фильтр нижних частот и/или усилитель, и/или чтобы цифровой модуль обработки данных включал в себя ШИМ-модулятор (PDM - широтно-импульсная модуляция).

Другие подробности и преимущества изобретения пояснены на примерах осуществления, изображенных на фигурах. При этом показано:

фиг.1: схематичный вид возможностей соединения предлагаемого изобретением блока с различными периферийными приборами; и

фиг.2: схематичный вид соединения предлагаемого изобретением блока с сервоклапаном.

На фиг.1 в левой области показаны схематично изображенные, отличающиеся друг от друга три интерфейса блока. Справа от них также схематично показаны различные периферийные приборы.

Периферийные приборы могут представлять собой датчики или исполнительные элементы летательного аппарата, которые могут соединяться через блок, например, с бортовым компьютером летательного аппарата.

Для каждого из периферийных приборов путем соответствующего вертикального позиционирования его мест соединения в области цифрового выхода, аналогового выхода и/или аналогового входа отображено, как он может соединяться с блоком.

Периферийные приборы в примере осуществления фиг.1 преимущественно соединены с блоком каждый раз посредством двух из трех интерфейсов. Как показано в правой области фиг.1, описанный в качестве примера сервоклапан может быть соединен с блоком только через аналоговый выход. Опционально существует возможность соединения сервоклапана с блоком как через аналоговый выход, так и через аналоговый вход. Другие периферийные приборы могут быть соединимы с блоком через ровно два из трех интерфейсов.

При соединении предлагаемого изобретением блока с аналоговым датчиком может быть предусмотрено, чтобы питание аналогового датчика осуществлялось через цифровой выход. В зависимости от того, должно ли регистрироваться напряжение или сила тока аналогового датчика, аналоговый датчик может соединяться с различными полюсами аналогового входа.

При применении только трех обобщенных интерфейсов, а также следующей за ними цифровой обработки данных посредством блока 7 обработки данных или, соответственно, элемента 7 дополнительного регулирования, можно считывать и активировать множество самых разных датчиков или, соответственно, активировать электронные элементы управления и исполнительные элементы. Присвоение обобщенным интерфейсам какой-либо функции, такой как, например, обработка данных LVDT, может осуществляться посредством FTGA или микроконтроллера.

Благодаря предопределенным функциям и простым конфигурациям, например, с помощью программирования с помощью перемычек, FTGA или, соответственно, микроконтроллер могут применяться в качестве универсально используемого блока обработки данных и управления.

Посредством описанного здесь изобретения может выполняться универсально используемый Remote Electronic Data Concentrator (дистанционный концентратор электронных данных). Другой пример осуществления включает в себя реализацию изобретения вместе с Flight Control Computer (компьютер управления полетом), который осуществляет обработку данных одного или нескольких датчиков, таких как, например, резольвер, RVDT, потенциометр, датчики температуры индуктивные выключатели приближения при помощи описанных интерфейсов.

Другой возможный пример осуществления включает в себя обработку данных пассивных индуктивных датчиков приближения для использования в авиации с применением описанного здесь изобретения. Другой возможный пример осуществления включает в себя активирование сервоклапанов с применением описанных здесь универсальных интерфейсов.

Как показано на фиг.2, аналоговый выход 2 может создавать дифференциальное напряжение, варьируемое по частоте и амплитуде. При этом посредством соответствующего ШИМ-модулятора 3 может создаваться высокочастотный ШИМ-модулированный (PDM, pulse density modulation - широтно-импульсная модуляция) сигнал, который может фильтроваться фильтром низких частот и усиливаться. Таким образом может реконструироваться желаемая форма сигнала. Путем измерения тока может определяться ток через подключенный клапан, и посредством элемента дополнительного регулирования или, соответственно, блока 7 обработки данных ШИМ-сигнала настраиваться заданный командой ток 1.

Аналоговый выход 2 может включать в себя по меньшей мере один, в частности включенный последовательно с по меньшей мере одним усилителем, фильтр 4. Аналоговый вход 6 может включать в себя аналоговый входной фильтр, который, в частности, может быть включен параллельно с устройством для измерения тока.

Элемент 7 дополнительного регулирования или, соответственно, блок 7 обработки данных может включать в себя элемент регулирования/управления, которое может быть включен последовательно с ШИМ-модулятором. Элемента 7 дополнительного регулирования может также быть соединен через аналогово-цифровой преобразователь с аналоговым входом 6.

Преимуществами предлагаемого изобретением устройства являются его универсальная применимость в сочетании с различными периферийными приборами. При этом упрощается также возможность повторного применения блока с различными периферийными приборами.

Кроме того, обеспечивается уменьшение количества и сложности компонентов аппаратного обеспечения, что приводит к соответствующим преимуществам в затратах и весе.

Благодаря применению трех обобщенных интерфейсов обеспечивается уменьшение количества разных необходимых интерфейсов для системы летательного аппарата в целом. Это тоже приводит к уменьшению соответствующих затрат.

В зависимости от варианта осуществления блока, может также достигаться уменьшение занимаемой устройством площади, и, благодаря ограничению тремя интерфейсами, уменьшаются издержки по разработке новых периферийных приборов, управляемых или, соответственно, подключаемых посредством блока.

Электронный блок для периферийных приборов содержит по меньшей мере три отличающихся друг от друга обобщенных интерфейса для соединения блока с по меньшей мере одним цифровым модулем обработки данных, при этом блок выполнен с возможностью соединения с периферийным прибором через по меньшей мере один интерфейс, представляющий собой цифровой выход с обратной связью, один интерфейс – аналоговый выход и один интерфейс – аналоговый вход. Обеспечивается упрощение и повышение надежности системы дистанционного управления летательного аппарата. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Электронный блок для периферийных приборов, таких как датчики и/или исполнительные элементы летательного аппарата, включающий в себя по меньшей мере три отличающихся друг от друга обобщенных интерфейса для соединения блока с по меньшей мере одним периферийным прибором и по меньшей мере один, в частности, последующий цифровой модуль обработки данных, при этом блок выполнен с возможностью соединения с периферийным прибором через по меньшей мере один интерфейс, отличающийся тем, что один интерфейс представляет собой цифровой выход, имеющий, в частности, опциональную, обратную связь, один интерфейс - аналоговый выход, и один интерфейс - аналоговый вход, и тем, что цифровой модуль обработки данных представляет собой FPGA или микроконтроллер.

2. Электронный блок по п.1, отличающийся тем, что цифровой выход предназначен для подачи сигналов с варьируемой шириной импульса, сигналов с варьируемой частотой и/или сигналов для возбуждения датчиков и/или выполнения возврата сигналов для верификации состояния переключения и/или применения в качестве цифрового входа при возврате сигналов.

3. Электронный блок по п.1 или 2, отличающийся тем, что аналоговый выход выполнен для подачи сигнала с варьируемым напряжением и/или частотой и/или формой сигнала.

4. Электронный блок по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что аналоговый вход предназначен для выполнения измерения тока, измерения напряжения, измерения частоты, измерения сопротивления и/или цифрового измерения состояния.

5. Электронный блок по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что периферийный прибор представляет собой LVDT, RVDT, резольвер, пассивный индуктивный датчик приближения, сервоклапан, потенциометр, магнитный клапан, аналоговый датчик, датчик температуры и/или датчик давления.

6. Электронный блок по меньшей мере по п.5, отличающийся тем, что LVDT, резольвер, пассивный индуктивный датчик приближения и/или сервоклапан выполнены с возможностью соединения с блоком через аналоговый выход и аналоговый вход, или сервоклапан выполнен с возможностью соединения с блоком только через аналоговый выход.

7. Электронный блок по меньшей мере по п.5, отличающийся тем, что пассивный индуктивный датчик приближения, аналоговый датчик и/или датчик температуры выполнены с возможностью соединения с блоком через цифровой выход и аналоговый вход.

8. Электронный блок по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что блок выполнен с возможностью конфигурирования посредством программирования с помощью перемычек.

9. Электронный блок по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что аналоговый выход включает в себя фильтр нижних частот и/или усилитель, и/или цифровой модуль обработки данных включает в себя широтно-импульсный модулятор.