Тренажёрный имитатор интеллектуального цветного индикатора Российский патент 2023 года по МПК G09B9/08 

Изобретение относится к тренажерам и может быть использовано для выработки практических навыков по работе обучающихся с авиационным многофункциональным индикатором.

Известен тренажерный имитатор (Костин, П.С. Программно-моделирующий комплекс для полунатурного моделирования динамики маневренного самолета / П.С. Костин, Ю.О. Верещагин, В.А. Волошин // Журнал «Труды МАИ». 2015. №81. С. 1-30), содержащий устройство отображения пилотажно-навигационной информации программно-моделирующего комплекса для полунатурного моделирования динамики маневренного самолета, принятое за аналог и состоящее из центрального монитора, подключенного к персональному компьютеру, на котором установлена программа, отображающая имитационную модель информационного поля авиационных многофункциональных индикаторов.

Однако известный тренажерный имитатор на основе обычного монитора и персонального компьютера с программой имеет недостаток, связанный с невозможностью изменения отображаемых информационных кадров из-за отсутствия реализации интерфейса «человек-машина» (отсутствуют органы управления на обрамлении дисплея - кнопки, энкодеры и т.д.), в связи с чем при использовании такого тренажерного имитатора на учебных занятиях невозможно вырабатывать необходимые практические навыки по работе с авиационным многофункциональным индикатором, а именно - смене кадров, вводу данных, изменению режимов индикации, что очень важно для повышения качества подготовки летного состава.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и принятый автором за прототип является авиационный многофункциональный индикатор (патент РФ № RU 2181093C1, авторы Александров Г.И. и др.), содержащий жидкокристаллический экран ЖКЭ, блок датчиков параметров ЖКЭ и органов управления БД, блок исполнительных устройств БИУ, устройство совмещения и наложения изображений УСНИ, блок управления режимами работы БУР, адаптер ввода-вывода-управления информационным обменом АВВУ, устройство графического процессора УГП, устройство сглаживания изображений УСИ, блок исходных данных БИД, адаптер радиолокационной метеоинформации АРМ, адаптер информации о рельефе земной поверхности АРЗ, адаптер телевизионной информации АТИ, магистраль командно-информационного обмена МКИО, магистраль видеоинформации фонового изображения МВФИ, магистраль видеоинформации графического процессора МВГП.

Однако известный авиационный многофункциональный индикатор не может использоваться в качестве тренажера без дополнительного оборудования, к которому относятся бортовые взаимодействующие устройства БВУ и наземные взаимодействующие устройства НВУ, обеспечивающие электропитание и выдачу информационных сигналов на индикацию. Кроме того, в состав известного авиационного многофункционального индикатора входит большое количество устройств, в наличии которых нет необходимости для обучения летного состава работе с авиационным многофункциональным индикатором. Из-за этого известный авиационный многофункциональный индикатор при использовании в качестве тренажера имеет следующие недостатки: низкие массогабаритные показатели, большую стоимость и низкую надежность.

Целью изобретения является реализация в тренажерном имитаторе интеллектуального цветного индикатора интерфейса «человек-машина», а также улучшение массогабаритных показателей, снижение стоимости и повышение надежности.

Техническим результатом изобретения является создание тренажерного имитатора интеллектуального цветного индикатора (ТИИЦИ), реализация в нем интерфейса «человек-машина», улучшение массогабаритных показателей, снижение стоимости и повышение надежности.

Технический результат достигается тем, что предлагаемый ТИИЦИ, содержащий персональный компьютер (ПК) с программой, имитирующей работу информационного поля индикатора, корпус, на котором жестко закреплены дисплей и видеоплата, видеокабель, блок питания, дополнительно содержит USB-кабель, двадцать восемь кнопок, контроллер кнопок, двадцать восемь резисторов, соединенные последовательно, образуя делитель напряжения, при этом каждый резистор имеет первый и второй контакт, первый контакт первого резистора подключен к плюсовому контакту источника питания делителя напряжения, второй контакт каждого резистора, кроме последнего, подключен к первому контакту следующего резистора, а второй контакт последнего резистора подключен к минусовому проводу питания делителя напряжения, каждая кнопка имеет первый и второй контакты, которые замыкаются при нажатом положении и размыкаются при ненажатом положении кнопки, к первому контакту каждого резистора подключен первый контакт соответствующей ему кнопки, а вторые контакты всех кнопок соединены между собой и подключены к аналоговому входу контроллера кнопок, подключенному через USB-кабель к персональному компьютеру.

Предлагаемое изобретение ТИИЦИ содержит корпус 1, дисплей 2, видеоплату 3, резисторы 4 (28 шт.), кнопки 5 (28 шт.), контроллер кнопок 6, видеокабель 7, блок питания 8, USB-кабель 9, персональный компьютер 10.

На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого изобретения ТИИЦИ (без ПК), на фиг. 2 представлена его электрическая схема, на фиг. 3 представлена схема подключения дисплея ТИИЦИ к ПК.

Корпус 1 предлагаемого ТИИЦИ предназначен для крепления всех элементов, их точного расположения, а также размещения ТИИЦИ в учебной аудитории (с помощью подставки на столе или с помощью креплений на макете кабины воздушного судна). В корпусе 1 жестко закрепляются дисплей 2, видеоплата 3, резисторы 4, кнопки 5, контроллер кнопок 6. Видеокабель 7 (например, VGA или HDMI) предназначен для подключения видеоплаты 3 к видеовыходу ПК 10 (фиг. 1, 2, 3). Блок питания 8 предназначен для обеспечения необходимым уровнем напряжения постоянного тока низкого уровня (например 12 В, как показано на фиг. 2) видеоплаты 3, к которой подключен дисплей 2, от источника переменного тока напряжением 220 В 50 Гц. USB-кабель 9 предназначен для подключения контроллера кнопок 6 к USB-порту ПК 10 для передачи информации о положении кнопок 5.

Все резисторы 4 (R1-R28 на фиг. 2) имеют одинаковое сопротивление, они соединены последовательно и образуют делитель напряжения. Каждый резистор имеет два контакта (первый и второй), при этом первый контакт первого резистора подключен к плюсовому контакту источника питания делителя напряжения (5 В на фиг. 2), второй контакт каждого резистора, кроме последнего, подключен к первому контакту следующего резистора, а второй контакт последнего резистора подключен к минусовому проводу питания делителя напряжения (GND на фиг. 2). Каждая кнопка 5 имеет два контакта (первый и второй), которые замыкаются при нажатом положении и размыкаются при не-нажатом положении этой кнопки 5. К первому контакту каждого резистора 4 подключен первый контакт соответствующей ему кнопки 5, а вторые контакты всех кнопок 5 соединены между собой и подключены к аналоговому входу контроллера кнопок 6 (контакт АО на фиг. 2). Количество резисторов 4 (R1-R28) равно количеству кнопок 5 (К1-К28), как показано на электрической схеме ТИИЦИ (фиг. 2), каждой кнопке 5 соответствует свой резистор 4, к первому контакту которого подключен первый контакт соответствующей ему кнопки 5. Количество кнопок 5 и их расположение на корпусе 1 выполнено в соответствии с настоящим интеллектуальным цветным индикатором, в котором на обрамлении дисплея 2 расположены 28 кнопок: 8 сверху, 8 снизу, 6 слева и 6 справа.

В связи с тем, что каждая из кнопок 5 (К1-К28) подключена к первому контакту соответствующего ей резистора 4, а соединение всех резисторов 4 в делителе напряжения выполнено последовательно, при нажатии каждой из кнопок 5 формируется сигнал определенного уровня напряжения между минусовым контактом питания делителя напряжения (контакт GND на фиг. 2) и аналоговым входом контролера кнопок 6 (контакт АО на фиг. 2). Диапазон возможных значений напряжения на аналоговом входе составляет от 0 до 5 В постоянного тока. Аналого-цифровой преобразователь в контроллере кнопок 6 измеряет это напряжение и преобразует в код, представляющий собой целое число в диапазоне от 0 до 1024, т.е. дискретность измерений составляет 5/1024=0,0049 В, при этом напряжению 0 В соответствует код 0, а напряжению 5 В соответствует код 1024. При нажатии каждой кнопки 5 формируется свое значение кода, соответствующее напряжению на первом контакте того резистора 4 делителя напряжения, к которому подключен первый контакт соответствующей ему кнопки 5. При такой схеме подключения одновременное нажатие двух и более кнопок 5 не допускается, что не является критичным и соответствует нормальной работе с тренажерным имитатором.

В контроллере кнопок 6 определяется номер нажатой кнопки 5 (одной из кнопок К1-К28), в зависимости от величины напряжения, поступившего на аналоговый вход контроллера кнопок 6. При нажатии каждой из кнопок 5 на аналоговом входе контроллера кнопок 6 формируется напряжение, уровень которого входит в один из 29 поддиапазонов (28 поддиапазонов, соответствующих нажатому положению одной из кнопок 5 (К1-К28) и 1 поддиапазон, соответствующий ненажатому положению всех кнопок 5). В контроллере кнопок 6 уровень напряжения на аналоговом входе преобразуется в номер нажатой кнопки 5 с помощью алгоритма, определяющего номер поддиапазона, в который попадает уровень напряжения (в случае, если ни одна из кнопок не нажата этот номер равен 0). Информация о номере нажатой кнопки 5 передается из контроллера кнопок 6 через USB-кабель 9 в ПК 10, на котором установлена программа, в которой эта информация принимается и используется для смены индикации в соответствии с алгоритмами работы программы.

Работа ТИИЦИ возможна только с ПК 10 (имеющем видеовыход и USB-порт), на котором установлена программа, принимающая от контроллера кнопок 6 информацию о номере нажатой кнопки 5 и имитирующая работу информационного поля индикатора.

ТИИЦИ работает следующим образом. При подаче на вход блока питания 8 напряжения 220 В 50 Гц на выходе блока питания 8 формируется напряжение постоянного тока низкого уровня (например, 12 В) для питания видеоплаты 3 и дисплея 2, которые при этом вступают в работу. После подключения видеоплаты 3 через видеокабель 7 к видеовыходу ПК 10 (фиг. 3), на котором запущена программа, имитирующая работу информационного поля, на дисплее 2 отображается начальная индикация. При подключении контроллера кнопок 6 через USB-кабель 9 к USB-порту в ПК 10, обеспечивается питание делителя напряжения (источником питания делителя напряжения выступает USB-порт ПК 10), содержащего последовательно соединенные резисторы 4 (R1-R28). При этом вступает в работу контроллер кнопок 6, который определяет номер нажатой кнопки 5 и передает его в ПК 10 через USB-кабель 9. В программе, имитирующей работу информационного поля, в зависимости от номера нажатой кнопки 5 изменяется индикация, передаваемая посредством видеокабеля 7 на видеоплату 3 и отображаемая на дисплее 2, в соответствии с запрограммированными алгоритмами. Содержание информационных кадров и алгоритмы изменения индикации на информационном поле индикатора запрограммированы в разработанной программе, установленной на ПК 10.

Недостаток известного тренажерного имитатора (Костин, П.С. Программно-моделирующий комплекс для полунатурного моделирования динамики маневренного самолета / П.С. Костин, Ю.О. Верещагин, В.А. Волошин // Журнал «Труды МАИ». 2015. №81. С. 1-30), состоящий в отсутствии реализации интерфейса «человек-машина» устраняется тем, что предлагаемый ТИИЦИ содержит USB-кабель, двадцать восемь кнопок, контроллер кнопок, двадцать восемь резисторов, соединенные последовательно, образуя делитель напряжения, при этом каждый резистор имеет первый и второй контакт, первый контакт первого резистора подключен к плюсовому контакту источника питания делителя напряжения, второй контакт каждого резистора, кроме последнего, подключен к первому контакту следующего резистора, а второй контакт последнего резистора подключен к минусовому проводу питания делителя напряжения, каждая кнопка имеет первый и второй контакты, которые замыкаются при нажатом положении и размыкаются при ненажатом положении кнопки, к первому контакту каждого резистора подключен первый контакт соответствующей ему кнопки, а вторые контакты всех кнопок соединены между собой и подключены к аналоговому входу контроллера кнопок, подключенному через USB-кабель к ПК.

Недостаток прототипа, состоящий в невозможности использования в качестве технического средства обучения без дополнительного оборудования, к которому относятся бортовые взаимодействующие устройства БВУ и наземные взаимодействующие устройства НВУ, обеспечивающие электропитание и выдачу информационных сигналов на индикацию, устраняется тем, что в предлагаемом ТИИЦИ вместо БВУ и НВУ в качестве источника питания дисплея используется блок питания, в качестве источника питания делителя напряжения, образованного резисторами (R1-R28), используется USB-порт ПК, к которому делитель напряжения подключен через USB-кабель, в качестве источника информации вместо бортовых взаимодействующих устройств БВУ и наземных взаимодействующих устройств НВУ используется ПК с программой, имитирующей работу информационного поля, информация от которой выводится на дисплей через видеокабель.

Недостаток прототипа, состоящий в том, что он имеет низкие массогабаритные показатели, большую стоимость и низкую надежность, устраняется тем, что в предлагаемом ТИИЦИ вместо дополнительных устройств, которые содержатся в известном авиационном многофункциональном индикаторе, но в наличии которых нет необходимости для обучения летного состава работе с авиационным многофункциональным индикатором, а именно: устройство совмещения и наложения изображений УСНИ, блок управления режимами работы БУР, адаптер ввода-вывода-управления информационным обменом АВВУ, устройство графического процессора УГП, устройство сглаживания изображений УСИ, блок исходных данных БИД, адаптер радиолокационной метеоинформации АРМ, адаптер информации о рельефе земной поверхности АРЗ, адаптер телевизионной информации АТИ, магистраль командно-информационного обмена МКИО, магистраль видеоинформации фонового изображения МВФИ, магистраль видеоинформации графического процессора МВГП, бортовые взаимодействующие устройства БВУ и наземные взаимодействующие устройства НВУ, для формирования и выдачи необходимой информации на дисплей используется персональный компьютер с программой, имитирующей работу информационного поля индикатора.

Изобретение относится к тренажерам и может быть использовано для выработки практических навыков по работе обучающихся с авиационным многофункциональным индикатором. Тренажерный имитатор интеллектуального цветного индикатора (ТИИЦИ) содержит персональный компьютер (ПК) с программой, имитирующей работу информационного поля индикатора, корпус, на котором жестко закреплены дисплей и видеоплата, видеокабель, блок питания. ТИИЦИ также содержит USB-кабель, двадцать восемь кнопок, контроллер кнопок, двадцать восемь резисторов, соединенные последовательно, образуя делитель напряжения. При этом каждый резистор имеет первый и второй контакт, первый контакт первого резистора подключен к плюсовому контакту источника питания делителя напряжения, второй контакт каждого резистора, кроме последнего, подключен к первому контакту следующего резистора, а второй контакт последнего резистора подключен к минусовому проводу питания делителя напряжения, каждая кнопка имеет первый и второй контакты. К первому контакту каждого резистора подключен первый контакт соответствующей ему кнопки, а вторые контакты всех кнопок соединены между собой и подключены к аналоговому входу контроллера кнопок, подключенному через USB-кабель к персональному компьютеру. Расширяются функциональные возможности имитатора при обеспечении большей глубины имитации. 3 ил.

Тренажерный имитатор интеллектуального цветного индикатора, содержащий персональный компьютер с программой, имитирующей работу информационного поля индикатора, корпус, в котором жестко закреплены дисплей и видеоплата, видеокабель, блок питания, отличающийся тем, что он содержит USB-кабель, двадцать восемь кнопок, контроллер кнопок, двадцать восемь резисторов, соединяемые последовательно и образующие делитель напряжения, при этом каждый резистор имеет первый и второй контакт, первый контакт первого резистора подключается к плюсовому контакту источника питания делителя напряжения, второй контакт каждого резистора, кроме последнего, подключается к первому контакту следующего резистора, а второй контакт последнего резистора подключается к минусовому проводу питания делителя напряжения, каждая кнопка имеет первый и второй контакты, которые замыкаются при нажатом положении и размыкаются при ненажатом положении кнопки, к первому контакту каждого резистора подключается первый контакт соответствующей ему кнопки, а вторые контакты всех кнопок соединяются между собой и подключаются к аналоговому входу контроллера кнопок, подключаемому через USB-кабель к персональному компьютеру.