Устройство для определения направления ветра Советский патент 1988 года по МПК G01P13/00 

ф1/г.1

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к системам определения направления вфтра.

Целью изобретения является повышение точности и достоверности из- мфрения по борту вертолета,

: На фиг. 1 изображена функциональ- нфя схема устройства для определения- направления ветра; на фиг. 2 - функциональная схема запоминающего блока; на фиг. 3 - временные диаг- РФ.ММЫ,, поясняющие принцип работы устройства для определения направле- HifiH ветра; на фиг. 4 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы запоминающего блока

; На фиг. 3 обозначены: а - напряжение датчика температуры выходящих двигателя (кривая 1)j пропор- целовальное текущей температуре выхо- |1щих газов двигателя,, напряжения, з0.помненные четвертым (кривая 2) и вторым (кривая 3) запоминающими бло нами, пропорциональные экстремальным. значениям температур; б - напряжение атчика курса, пропорциональное курсу вертолета при развороте (кривая 4),, напряжения, запомненные третьим (кривая 5) и первый (кривая 6) запо- ьшнающими блоками, пропорциональное курсам вертолета, соответствующим экстремальным значениям температуры, напряжение, запомненное пятым (кривая 7) запоминающим бхюком, пропорционэльное начальному курсу змерения; в - сигнал начала, измеения; г - сигнал RS-триггера; д - импульсы генератора тактовых им- нульсов; е, ж - выходные сигналы первого и второго компараторов; з -- выходной сигнал схемы сравнения.

На фйг 4 обозначены; а - напряжение датчика температуры выходящих газов двигателя (кривая 1, см также фиг. За) и напряжение на выходе преобразователя код-напряжениеэ запомненное вторым запоминающим блоком (кривая 3,. см, также фиг. За); б - выходной сигнал ко№1аратора; в - тактовые импульсы (см. также фиг. Зд) г - вьпсодной сигнал RS-триггера, д - импульсы стробируемого. генератора; е - сигнал на управляющем входе запоминающего блока (см. также фиг. Зг).

Устройство для определения направления, ветра содержит первый 1, второй

186222

2, третий 3 и четвертый 4 запоминающие блоки минимальной температуры, пятый 5 запоминающий блок, измери- тель 6 температуры выходящих газов двигателя, первый 7 и второй 8 компараторы, первую схему 9.сравнения, измеритель 10 курса вертолетаj первый блок 11 индикации направления,

10 вторую схему 12 сравнения, детектор 13 допусковой зоны, схему 14 совпадения, второй блок 15 индикации достоверности информации, RS-триг- гер 16, управляемый генератор 17

5 тактовых импульсов.

Запоминающий блок (фиг. 2) имеет информационный вход 18, вход 19 тактовых импульсов, вход 20 установки в нулевое состояние, вход

20 21 управляющего сигнала и выход 22. Запоминающий блок содержит RS-триг

75

0

5

0

5

O

5

гер 23, стробируемый генератор 24 импульсов, счетчик 25 импульсов, преобразователь 26 код-напряжение, компаратор 27, схему 28 совпадения и формирователь 29 импульсов.

Устройство для определения нап- - равления ветра работает следующим образом.

При включении устройства (фиг. 3, момент tp) на его вход поступает сигнал начала измерений (фиг. Зв). Этот сигнал подается на вход 20 установки нулевого состояния всех запоминающих блоков 1-5 и запомненная в них ранее информация сбрасывается, а подача этого сигнала на вход 19 тактовых импульсов пятого запоминающего блока 5 приводит к запоминанию им значения начального курса измерений в момент tp, поступающего на информационный вход 18 с измерителя 10 курса. Кроме того, сигнал начала измерений поступает на RS-триггер 16 и переводит его в единичное состояние (фиг. Зг), которое открывает управляемый генератор 17 тактовых импульсов (фиг. Зд). Эти импульсы подаются на входы 19 тактовых импульсов четырех запоминающих блоков 1-4 и они запоминают сигналы на своих информационных входах 18 в этот момент, если есть разрешаюашй сигнал с компараторов 7 или 8 на входах 21 управляющего сигнала. Компараторы 7 и 8 сравнивают величину напряжений сигналов текущей температуры выходящих газов двигателя, поступа- ЮЩ1-ГУ. с измерителя 6 температуры, и

314

выходного сигнала (выход 22) четвертого запоминающего блока А минимальной температуры или второго запоминающего блока 2 соответственно. Первый компаратор 7 выдает разрешающий сигнал (фиг. Зе), если напряжение с измерителя 6 температуры (фиг. За, кривая 1) меньше, чем выходное напряжение четвертого запоминающего блока 4 минимальной температуры (фиг. За, кривая 2). Второй компаратор вырабатывает разрешающий сигнал (фиг. Зж), если напряжение измерителя 6 температуры (фиг. За, кривая 1) больше, чем выходное напряжение второго запоминающего блока 2 (фиг. За, кривая 3). Так как в момент включения to запоминающие блок 1-5 устанавливаются в нулевое состояние, то на выходе второго 3 запоминающего блока 2 напряжение принимает минимальное значение, а на выходе четвертого запоминающего блока 4 минимальной температуры максимальное значение. Так как у четвертого запоминающего блока минимальной температуры преобразователь 26 код-напряжение подключен к нулевым плечам триггерного счетчика 25 импульсов, т и первый 7 и второй 8 компараторы выдадут разрешающие сигналы, и в моменты прихода тактовых импульсов четыре запоминающих блока 1-4 будут запоминать сигналы, поступающие на их информационные входы 18 в эти моменты. Это будет продолжаться до тех пор, пока сигнальЕ текущего значения температуры (фиг. За, кривая 2 и 3) не сравняются. Для четвертого запоминающего блока 4 минимальной температуры это произойдет в момент t, (фиг. 3), при этом первый компаратор 7 переключится из-за того, что сигнал текущей температуры (кривая 1) станет больше, чем сигнал запомненный запоминающим блоком максимальной температуры, и на нем запомнится некоторое значение температуры, соответствующее моменту t,. В момент t сигнал второго запоминающего блока 2 (кривая 3) сравняется с сигналом текущей температуры (кривая 1), но второй компаратор 8 не переключится, так как сигнал текущей температуры (кривая 1) продолжает возрастать и все время опережает сигнал, запомненный вторым запоминающим блоком 2 в мо0

5

0

622

мент прихода тактовых импульсов, т.е. запоминающий блок отслеживает увеличивающийся входной сигнал. Второй компаратор 8 переключится только в момент tj, когда сигнал текущей температуры (крива.я 1), измеренный измерителем 6, станет уменьшаться. Таким образом, на втором запоминающем блоке 2 будет запомнено максимальное значение температуры. На запоминающем блоке 4 минимальной температуры до момента t будет запомнено промеж точное значение температуры на момент включения. В момент t текущая температура ( . вая 1) станет меньше, чем запомненная четвертым запоминающим блоком 4 минимальной температуры (кривая 2), и первый компаратор 7 снова пере- ключит ся и выдаст разрешающий сигнал (фиг. Зе) на запоминание. Теперь четвертый запоминающий блок минимальной температуры будет отсле5 живать уменьшающийся входной сигнал до момента t, когда текущая температура (кривая 1) станет возрастать и превысит наименьшее запомнен- мое значение температуры (кривая 2). В этот момент первый компаратор 7 снова переключится и пропадет разре- щающий сигнал на входу 21 управляющего сигнала запоминаюп1их блоков 1-4.

Эти же управляющие сигналы с первого 7 и второго 8 компараторов поступают на управляющие входы 21 третьего 3 и первого 1 запоминающих блоков соответственно и управляют запоминанием сигнала, поступающего с измерителя 10 курса на их информационные входы 18 пропорционально текущему курсу вертолета (фиг. 36, кривая 4). Таким образом, первый запоминающий блок 1 запомнит курс вертолета в момент времени t (фиг. Зб, кривая 6), соответствующий максимуму температуры выходящих газов двигателя, а третий запоминающий блок 3- запомнит курс в момент tg (фиг. 36, кривая 3), соответствующий минимуму температуры. Выходные сигналы третьего 3 первого 1 запоминающих блоков, соответствующих курсам вертолета против ветра и по ветру, поступают для отображения на первый блок 11 индикации, представляющий собой двухстрелочный указатель курса. Так как курс по ветру и

0

5

0

5

0

против

180 с точностью.

5 . 1 него должен отличаться на

определяемой инструментальной погрешностью аппарату- р|ы, то для контроля правильности .i и|змерёний запомненные значения курса С: выходов 22 третьего 3 и первого II запоминающих блоков поступают т а кже на вторую схему 12 сравнения Hia выходе которой сигнал равен раз- н|ости входных сигналов на обоих ее выходах. Этот разностный сигнал пос- TJynaeT на детектор 13 допусковой э|оны, представляющий собой диапазон- йый компаратор, срабатывающий, если выходной сигнал лежит в диапазоне от 1;80°- G { до 180° +Gif, где GV - инструментальная погрешность измере- Чия курса аппаратурой. Этим обеспечивается защита измерений от случайного запоминания курсов, соответствующих ложным экстремумам темпера- Туры. Если разностный сигнал второй (jxeMbi 12 сравнения находится в заданном диапазоне, то детектор 13 допус 1|:овой зоны срабатывает и его сигнал поступает на один из входов схемы 14 Совпадения, на другой вход которой Поступает сигнал окончания измерений с первой схемы 9 сравнения.

Первая схема 9 сравнения сравнивает сигнал текущего курса вертолета (см. фиг. 36, кривая 4), поступающий от измерителя 10 курса и сигнал начального курса измерений (фиг. 36, кривая .7), запомненный I пятым запоми- нанщим блоком Ь в момент включения начала измерений tg. После поворота вертолета на 360° эти сигналы сравняются (фиг. 3, момент t ) и первая схема 9 сравнения вьфаботает импульс окончания измерения (фиг. За). При наличии сигналов на обоих входах схемы 14 совпадения на ее выходе появится сигнал достоверности информации, который отобразится на втором блоке 15 индикации достоверности информации, представ- ляняцем собой, например, сигнальную лампочку или бленкер. Импульс окончания измерений поступает также на второй вход RS-триггера 16 и устанавливает его в нулевое состояние (фиг. Зг). Поэтому генерация тактовых импУльсов управляемым генератором 17 прекращается. Для повторения измерений необходимо снова подать на вход устройства сигнал начала .измерений.

0

15

20

25

18622 .6

Запоминающий блок 4 работает следующим образом.

Перед началом работы на вход 20 установки нулевого состояния поступает импульс и счетчик 25 импульсов обнуляется. При этом на входе преобразователя 26 код-напряжение запоминающего блока 4 устанавливается максимальное напряжение, так как входы преобразователя 26 подключены к нулевым плечам треггерного счетчика 25 импульсов. В запоминающих блоках 1, 2, 3, 5 преобразователь 26 подключен к единичным плечам триггеров счетчика 25 и поэтому на выходе преобразователя 26 при поступлении импульса на вход 20, т.е. при обнулении счетчика 25 импульсов, устанавливается минимальное напряжение. При этом по мере заполнения счетчика

25выходной сигнал преобразователя

26параллельного кода в напряжение в запоминающем блоке 4 будет уменьшаться от максимального значения до нулевого, а в запоминающих бло.ках 1, 2 , 3, 5 - увеличиваться от минимального (нулевого) значения до максимального. Выходное напря30 жение преобразователя 26 код-напряжение поступает на компаратор 27 где сравнивается с сигналом информационного входа 18. Если напряжение преобразователя 26 больще для запоминающего блока 4 или меньше для запоминающих блоков 1, 2, 3, 5, чем входной сигнал на входе 18, то компаратор 27 выдает разрешающий сигнал (фиг. 4б) на схему 28

ад совпадения. Если одновременно на схему 28 совпадения поступает также разрешающий сигнал (фиг. 4е и фиг. Зг) с входа 21 управляющего сигнала, то очередной тактовый им45 пульс, поступаюшяй от управляемого генератора 17 тактовых импульсов на вход 19 тактовых импульсов (фиг. 4в и фиг. Зд), проходит через схему 28 совпадения и устанавливает в единичное состояние RS-триггер 23 (фиг. 4г). Разрешающий сигнал с единичного плеча RS-триггера 23 поступает на стробируемый генератор 24 импульсов и последний начинает вырабатывать счетные импульсы (фиг. 4д). Трйггерный счетчик 25 импульсов считает эти импульсы и по мере его заполнения изменяется (уменьшается в запоминающем блоке 4

35

50

55

или увеличивается в запоминающих блоках 1, 2, 3, 5) выходное напряжение преобразователя 26 код-напряжение (фиг. 4а, кривая 3). В момент времени t, когда напряжение преобразователя 26 (фиг. 4а, кривая 3) превысит напряжение на входе 18 (фиг. 4а, кривая 1), компаратор 27 срабатывает (фиг. 46) и пропадет разрешающий сиг- нал на входе схемы 28 совпадения, тактовые импульсы через нее проходить не будут. Одновременно по от- рицательно.му фронту выходного сигнала компаратора 27 формирователь 29 импульсов вырабатывает импульс, который установит RS-триггер 23 в нулевое состояние, и стробируемый генератор 24 перестанет вырабатывать счетные импульсы, т.е. на счетчике 25 им- пульсов запомнится код, пропорциональный напряжению на входе 18 запоминающего блока в момент времени t.

Формула изобретения

35

1. Устройство для определения направления ветра, содержащее первьй, вто-о рой и третий запоминающие блоки и изме- ЗО ритель температуры, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и достоверности измерения, в него дополнительно введены четвертый запоминающий блок - минимальной температуры и пятый запоминающий блок - измеритель курса, первый и второй компараторы, первая и вторая схемы сравнения, детектор допусковой зоны совпаденияууправ- до ляемый генератор тактовых импульсов, RS-триггер, первый и второй блоки индикации, причем первый, второй, третий и четвертый запоминающие блоки объединены своими управляющими .с входами попарно и связаны соответственно с вьЬсодами первого и второго компараторов, первые входы которых вместе с информационными входа ми первого и второго запоминающих блоков соединены с измерителем температуры, а вторые входы компараторов подключены к выходам первого второго запоминающих блоков при этом информационные входы тре50

55

тьего, четвертого и пятого запомина

ю 15 е20

25

35

о ЗО до .с 50

55

ющих блоков и первый вход первой схемы сравнения с измерителем курса, выходы третьего и четвертого запоминающих блоков соединены с входами первого блока индикации и второй схемы сравнения, выход которой связан с последовательно соединенными етектором допусковой зоны, схемой совпадения и вторым блоком индикации, входы тактовых импульсов первых четырех запоминающих блоков соединены с выходом управляемого генератора тактовых импульсов, управляющий вход которого подключен к выходу RS-триггера, S-вход которого соединен с шиной установки нулевого состояния всех запоминающих блоков и входом тактовых импульсов пятого запоминающего блока, а R-вход связан с вторым входом схемы совпадения и с выходом первой схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом пятого запоминающего блока.

2.Устройство по п. 1, о т л и- чающееся тем, что каждый запоминающий блок содержит последовательно соединенные схему совпадения, RS-триггер, стробирующий генератор импульсов, триггерный счетчик импульсов, преобразователь код-напряжение, компаратор, выход которого связан через формирователь импульсов с R-входом RS-триггера и первым входом схемы совпадения, причем второй вход схемы совпадения является управляющим В5СОДОМ запоминающего блока, а третий - его входом тактовых импуль,сов, кроме того, второй вход компа- :ратора является информационным вхо- дом запоминающего блока, второй вход ;триггерного счетчика импульсов - входом установки нулевого состояния... а выход преобразователя код - напря ;г

жение - выходом запоминающего

блока.

3.Устройство по пп. 1 к 2, о т- личающееся тем, что в четвертом запоминающем блоке минимальной температуры, преобразователь код - напряжение связан с инверсными выходами триггерного счетчика импульсов, а в остальных запоминающих блоках соединен с прямыми выходами триггерного счетчика импульсов.

Изобретение относится к измерительной технике и может Использоваться в авиации. Цель изобретения - повышение точности и достоверности измерений. В запоминающих блоках 1, 2 хранится информация о максимальной и минимальной температурах газа перед турбиной, в запоминающих блоках 3, 4 - информация о курсах вертолета, соответствующих моментам проявления этих температур. Информация о курсах поступает в запоминающие блоки от измерителя 10 курса и отображается на блоке 11 индикации, а информация о температуре - от измерителя 6 температуры. Информация о начальном курсе вертолета, хранящаяся в запоминаю1цих блоках поступает на схему 9 сравнения, на второй вход которой поступает информация с измерителя 10 курса. При повороте вертолета на 360 ° схема 9 сравнения вырабатывает сигнал об окончании цикла измерения. Компаратор 13 вырабатывает сигнал достоверности информации в случае наличия экстре- мельных температур на курсах в 180°. 2 З.П., ф-лы, 4 ил. (Л

LlШiililMlllШJllжu

to

tif

e

f.f

ФигЛ