УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ1Изобретение относится к области автоматики и может быть применено в системах автоматического управления (САУ) полетом и посадкой летательных аппаратов.Известно устройство для автоматического контроля неисправностей автопилота, содержащее генератор колебаний низкой частоты, подключенный к входу усилителя сервопривода, и блок контроля колебания низкой частоты, соединенный с выходом усилителя. Сигнал . от генератора проходит через усилитель и по наличию сигнала переменного тока на выходе усилителя судят об исправности усилителя сервопривода. Такой вид контроля неприменим в тех случаях, когда имеется ряд усилителей, соединенных определенным образом друг с другом, и неисправность одного из них может привести не к пропаданию сигнала переменного тока на выходе суммирующего усилителя, а к появлению сигнала переменного тока с увеличенной амплитудой. Советский патент 1973 года по МПК G06G7/02 

шии на пропадание сигнала низкой частоты, и пороговый элемент 5, реагирующий на ноявлеиие сигнала низкой частоты с удвоенной амплитудой.

Работает устройство следующим образом.

На входы усилителей подаются сигналы постоянного тока для выполнения задач, поставленных перед контролируемой группой операционных усилителей.

Генератор / колебаний низкой частоты так подключается к входам коитролируемых усип-1

усилителей

лителей 2, что на выходе

(где п - общее количество усилителей) появляется сигнал переменного тока в фазе с сигп-

налом генератора, а на выходе усилителей - в противофазе.

Выходы контролируемых усилителей 2 соединены с входами сумматора 3, к выходу которого подключены пороговые элементы 4 и 5.

Рассмотрим работу устройства на примере группы усилителей, состоящей из пяти усилителей.

В этом случае на выходе двух усилителей

51

( 2) сигнал переменного тока в фазе с

i

сигналом генератора, а на выходе трех усилителей () - в противофазе. Примем

t

следующие соотнощения: f;i f;2 i7sinco/; -f/sinw

где t/i t/5 - выходные сигналы усилителей по переменному току, (/sinco - выходной сигнал генератора.

Выходной сигнал /вых. суммирующего устройства, следовательно, равен:

f/,+ /2+ /3+ 4+t/5 - t/sinco

Наличие сигнала переменного тока на выходе сумматора является признаком исправной работы усилителей и сумматора.

Пусть теперь откажет один из усилителей, выходной сигнал которого в противофазе с сигналом генератора (например, пятый усилитель), и его выходной сигнал станет равным нулю. Тогда соотношение сигналов;

Li ;2 t/sin(uJ; , - /sinoj/ . 0

Выходной сигнал сумматора в этом случае станет равным нулю, и сработает пороговый элемент 4, реагирующий на пронадание сигнала переменного тока. Пороговый элемент 4 сработает также в том случае, если откажут сумматор или генератор низкой частоты.

При отказе усилителей, выходной сигнал которых в фазе с сигналом генератора, на выходе сумматора появится сигнал с удвоенной амплитудой, который вызовет срабатывание порогового элемента 5, реагирующего на появление сигнала с удтюенной амплитудой. Пусть откажет первый усилитель, и его выходной сигнал станет равен нулю. Тогда соотношение сигналов;

/1 0; Uz Usmuit; /3 /4 /5 - f/sinw

Выходной сигнал сумматора равен; /Bb,x. f/i+t/2+ /3+L4+ /5 -2 ysinw

Появление сигнала с удвоенной амплитудой вызовет срабатывание порогового элемента 5.

В том случае, если число усилителей четное,

выходной сигнал сумматора быть равен

нулю при исправной работе усилителей. Это

приводит к тому, что не контролируется отказ

сумматора или генератора низкой частоты.

На фиг. 2 показана блок-схема устройства для контроля группы усилителей, состоящей из четного числа усилителей. Для того, чтобы имелась возможность контролировать не только иснравность усилителей, но и генератора и сумматора при четном числе каналов, выход генератора / подключен к входам усилителей и пепосредственно соединен с одним из входов сумматора. При этом генератор к усилителям подключен таким образом, что на выходе половины усилителей сигнал получается в фазе с сигналом генератора, а на выходе другой половины - в противофазе.

Подключение генератора к усилителям и сумматору но схеме фит. 2 приводит к тому, что число усилителей как бы стало нечетным

л + 1

и па входах сумматора сигнал в фазе с

t

л-1 сигналом генератора, а на входах - в

Zi

протиъофазе, поэтому ;работа контрольного устройства но фиг. 2 нропсходит аналогично рассмотренному устройству по фиг. 1, т. е. при отказах части усилителей сработает пороговый элемент 4, реагирующий на пропадание

сигнала низкой частоты, или пороговый элемент 5, реагирующий на появление сигнала с удвоенной амплитудой.

В некоторых случаях группа операционных усилителей может состоять из некоторого количества каналов, представляющих неразветвляющееся последовательное соединение нескольких операционных усилителей 2. Так, группы усилителей 2, изображенных на фиг. 1 и фиг. 2, могут представлять собой цепочки из

последовательно соединенных усилителей.

Каждая такая цепочка как бы эквивалентна

одному усилителю, поэтому такую цепочку

можно считать каналом.

На фиг. 3 изображено устройство для контроля группы, состоящей из нечетного числа каналов. В данном случае каналами являются цепочки усилителей 2 от точки Л до точки Л , от точки В до точки В , от точки В до точки С; от точки Д до точки Д , от точки Д до

точки Е , от точки f до точки f. Каналом

считается и одиночный операционный усилитель, включенный между неразветвля1он1имися точками группы усилителей (иапринер, между точка.ми Н и Я ).

На входы усилителей каналов подаются сигналы постоянного тока для выполнения задач, поставленных перед группой операционных усилителей.

На вход каждого канала подается сигнал от генератора / колебаний низкой частоты. Если часть каналов имеет общие усилители, как например, каналы ДЛ Л , КА ВВ , КА ВС , то к генератору подключается первый из общих усилителей (например, точка /С). Выходные каналы группы усилителей соединены с сумматоро.м 3, к выходу которого подключены пороговые элементы 4 и 5.

Работа устройства для контроля группы усилителей, состоящей из нечетного количества каналов, аналогична работе устройства по фиг. 1, каждый канал в группе усилителей которого состоит из одиночных усилителей. Как и в том случае, необходимо, чтобы на ходе -г- каналов, подключенных к сумматоj

ру, сигнал был в фазе с сигналом генератора,

п+1,

а на выходе -- каналов - в противофазе.

На фиг. 4 приведена схема устройства для контроля группы усилителей, состоящей из четного количества каналов. Работа устройства по схеме на фиг. 4 аналогична работе устройства по фиг. 2.

Рассмотрим работу предлагаемого устройства на примере контролируемого вычислителя командных сигналов системы автоматического управления траекторным движением летательного аппарата, блок-схема которого приведена на фиг. 5.

Устройство содержит генератор I колебаний низкой частоты, усилители 2i-2, суммирующее устройство (усилитель) 3, пороговый элемент 4, реагирующий на пропадание сигнала переменного тока, и пороговый элемент 5, реагирующий на появление сигнала переменного тока с удвоенной амплитудой.

Операционные усилители представляют собой собственно вычислитель командных сигналов системы автоматического управления движения летательного аппарата по глиссаде. На вход усилителя 2; подается сигнал углового отклонения Sr от равносигнальной зоны глиссадного маяка. С выхода усилителя 2i сигнал ЕГ через усилитель 2з поступает на суммирующий усилитель 3, на второй вход которого с усилителя 29, подключенного к усилителю 2,, поступает сигнал производной отклонения ег от равносигнальной зоны. На третий вход усилителя 3 от усилителя 2/, поступает сигнал тангажа. Суммирующий усилитель 3 подключен

к апериодическому звену , выполнен Тр+1

ному на усилителе 25, являющемуся выходом вычислителя. Все указанные сигналы поступают в виде сигналов постоянного тока.

Таким образом, группой контролируемых усилителей являются усилители 2, 22, 2з, 2;,, З и 25.

Контроль осуществляется путем подключе 1ия генератора к усилителям 2i, 2з, 2. На фиг. 5 зигзагообразными линиями показан путь прохождения сигналов переменного тока. На выходе усилителя 2ч сигнал долмсен быть к примеру в фазе с сигналом генератора, а на

выходе усилителей 2з и 24 в противофазе.

Частота контрольного сигнала переменного тока выбрана на порядок больше частоты изменения медленно меняющихся управляющих сигналов постоянного тока. Вычислитель выполнен на усилителях, которые позволяют пропустить контрольный сигнал переменного тока без изменения, разделив его на частотном диапазоне операционного усилителя от сигнала постоянного тока. Сигнал постоянного тока

может быть на входе операционного усилителя любым по амплитуде и это не приводит к искажению контрольного сигнала переменного тока, который контролирует работу операционного усилителя.

Таким образом, на входе суммирующего операционного усилителя 5 имеются сигналы

и ч, - Ки sin шг; Ui, -KU sin сог

t/2 :-/ir sin

гле t/2;, ,, U- - выходные сигналы переменного тока усилителей 2 2,

f/sinco/ - выходной сигнал генератора /,

К - передаточный коэффициент усилителей по переменному току.

Выходной спгнал L,H,IX. усилителя 3 (а практически и усилителя 25) будет равен:

f/,,,,.. L-2, +Uz,+U2. KUsmaf

Последовательно соединенные усилители 3 и 2s предста вляют собой по сути суммирующее устройство 5, изображенное на фиг. 1-4.

На входе пороговых элементов 4 и 5, следовательно, при исправной работе усилителей

2ь 22, 2, 24, 5 и 2 будет сигнал KUsm&t.

При отказе генератора 1 или усилителей 2з или 24, или 5, или 25 сигнал на входе пороговых элементов 4 и 5 станет равным нулю, и пороговый элемент 4, сработав, выдает сигнал

отказа.

При отказе усилителей 2i и 2z сигнал на входе пороговых элементов станет равным 2/(t/sincaf, и пороговый элемент 5, сработав, выдает сигнал отказа.

Таки.м образом, отказ любого из усилителей вычислителя приводит к выдаче сигнала отказа, так как в этом случае вычислитель перестает выполнять свои функции. Опасным случаем является такой, когда вычислитель стаповится неконтролируемым, т. е. откажет гене7

ратор низкой частоты. В данном случае опасность устраняется тем, что нри отказе генерара ннзкой частоты также выдается сигнал отказа, следовательно, предлагаемое устройство для контроля группы онерациопных уси;1ителей существенно повышает достоверность результатов контроля.

Предмет изобретения

Устройство для контроля операционных усилителей, содержащее генератор низкой часто8

ты, к усилители, выходы которых соединены со входами сумматора, к выходу которого нодключен нороговый элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности результатов контроля, в него введен другой нороговый элемент, подключенный к выходу сумматора параллельно первому пороговому элементу, а усилители разделены на две группы, причем инвертирующие входы усилителей одной группы соединены с неинвертирующими входами другой группы и с выходом генератора низкой частоты.

9иг. 2

-ОЗКХЬ

ёых