Відмовостійкий блок вимірювачів параметрів руху мультироторного літального апарата

Відмовостійкий блок вимірювачів параметрів руху мультироторного літального апарата, що містить три датчики кутової швидкості, два акселерометри для вимірювання лінійних прискорень, реалізовані в одному корпусі мікросхеми, головний вимірювальний мікроконтролер, який відрізняється тим, що містить додатковий акселерометр, 3 На фіг., приведена функціональна схема відмовостійкого блоку вимірювачів параметрів руху мультироторного літального апарата. Відмовостійкий блок вимірювачів параметрів руху мультироторного літального апарата містить датчик кутової швидкості відносно осі X з вбудованим датчиком температури 1, датчик кутової швидкості відносно осі Y з вбудованим датчиком температури 2, датчик кутової швидкості відносно осі Z з вбудованим датчиком температури 3, акселерометр, який вимірює лінійні прискорення відносно осі X 4, акселерометр, який вимірює лінійні прискорення відносно осі Y 5, акселерометр, який вимірює лінійні прискорення відносно осі Z 6, інтегрований компас-висотомір у площині XZ 7, інтегрований компас-висотомір у площині XY 8, восьмиканальний аналого-цифровий перетворювач 9, головний вимірювальний мікроконтролер 10, модуль зв'язку з комп'ютером по інтерфейсу USB 11, дублюючий вимірювальний мікроконтролер 12, центральний обчислювальний модуль 13. На фіг. введені позначення: ωХ, ωY, ωZ - кутові швидкості мультироторного літального апарата (МЛА) відносно осей X, Y та Z зв'язаної системи координат; U , U , U - вихідні сигнали датчика куX Y Z тової швидкості (ДКШ) у вигляді напруги постійного струму, пропорційної значенням кутових швидкостей; аX, aY, аZ - лінійні прискорення МЛА відносно осей X, Y та Z зв'язаної системи координат; Ua , Ua , Ua - вихідні сигнали акселерометX Y Z рів у вигляді напруги постійного струму, пропорційної значенням лінійних прискорень; UTX , UTY , UTZ - сигнали вбудованих датчиків температури ДКШ у вигляді напруги постійного струму (відповідно, встановлених по осям X, Y та Z зв'язаної системи координат); ТДКШ-Х, ТДКШ-Y, ТДКШ-Z - дискретні сигнали активації режиму самотестування ДКШ (відповідно, встановлених по осям X, Y та Z зв'язаної системи координат); ТА - дискретні сигнали активації режиму само тестування акселерометрів (сигнал діє одночасно на три акселерометри); ψ - кут між напрямком на північ і віссю X зв'язаної системи координат при розворотах МЛА у горизонтальній площині;  - кут між напрямком на північ і віссю Y зв'язаної системи координат при розворотах МЛА відносно вертикальної осі; Р - повний тиск повітряного середовища; DψX, DψZ, DP - набір цифрових даних, які видаються інтегрованим компасом-висотоміром у площині XZ (IKB-XZ): значення напруженості магнітного поля Землі по осі чутливості X, пропорційне куту ψ; значення напруженості магнітного поля Землі по осі чутливості Y, пропорційне куту ψ; значення повного тиску повітряного середовища; D X , D Y , DP - набір цифрових даних, які видаються інтегрованим компасом-висотоміром у площині XY (IKB-XY): значення напруженості магнітного поля Землі по осі чутливості X, пропорцій 65275 4 не куту  ; значення напруженості магнітного поля Землі по осі чутливості Z, пропорційне куту  ; значення повного тиску повітряного середовища. Блок працює наступним чином. При дії кутових швидкостей ωХ, ωY, ωZ, лінійних прискорень аX, aY, aZ, зміні кутів рискання ψ, крену  , а також повного тиску повітряного середовища Р відповідно на датчики кутової швидкості з вбудованими датчиками температури 1-3, акселерометри, які вимірюють лінійні прискорення 4-6 та інтегровані компаси-висотоміри 7, 8, на виходах датчиків кутових швидкостей та акселерометрів формуються сигнали у вигляді напруги U , U , U , Ua , Ua , X Y Z X Y Ua Z , а на виході інтегрованих компасів висотомірів - набір цифрових даних D , D , x z D x , D  y , DP. Далі вихідні сигнали з акселерометрів, які вимірюють лінійні прискорення 4-6 поступають на восьмиканальний аналого-цифровий перетворювач (АЦП) 9, котрий під керуванням головного вимірюючого мікроконтролера 10 перетворює їх у цифрову форму і по каналу послідовного зв'язку передає до центрального обчислювального модуля 13. Сигнали з датчиків кутових швидкостей з вбудованими датчиками температури 1-3 поступають на аналого-цифровий перетворювач 9, який під управлінням головного вимірювального мікроконтролера 10 перетворює ці сигнали в цифрову форму і по каналу послідовного зв'язку передає в головний вимірювальний мікроконтролер 10. У процесі своєї роботи головний вимірювальний мікроконтролер 10 формує дискретні сигнали ТДКШ-Х, ТДКШ-Y, ТДКШ-Z, ТА, котрі подаються на відповідні датчики кутової швидкості з вбудованими датчиками температури 1-3 і акселерометри, які вимірюють лінійні прискорення 4-6, і короткочасно активує режим самотестування. Завдяки цьому існує можливість періодично перевіряти достовірність інформації з окремих датчиків діагностувати працездатність ДКШ і акселерометрів. Дублюючий вимірювальний мікроконтролер 13, котрий має у своєму складі аналого-цифровий перетворювач, виконує перетворення сигналів U , U , U , X Ua X Y Z , Ua , Ua у цифрову форму. Y Z До головного вимірювального мікроконтролера 10 підключений модуль 11 для зв'язку з комп'ютером по інтерфейсу USB, який використовується для передачі даних на комп'ютер і отримання команд від комп'ютера при тестуванні вимірювального блока в наземних умовах. Головний і дублюючий вимірювальний мікроконтролери 10, 12 через спеціальні послідовні інтерфейси підключені до інформаційної шини МЛА, через яку вони обмінюються інформацією з центральним обчислювальним модулем 13. Таким чином, підвищення точності, стабільності й надійності мультироторного літального апарату досягається завдяки можливості самотестування датчиків кутової швидкості з вбудованими датчиками температури 1-3 і акселерометрів, які вимірюють лінійні прискорення 4-6, сигналами від 5 головного вимірювального мікроконтролера 10 за допомогою блока самотестування, реалізованого на його основі, а також завдяки тому, що центральний обчислювальний модуль 13 виконує порівняння інформації, отриманої від головного 10 та дублюючого вимірювальних мікроконтролерів 12, Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 65275 6 виконує ряд непрямих обчислень і приймає рішення про достовірність отриманої інформації й необхідні параметричні підстроювання або зміну структури вимірювальних та перетворюючих апаратних засобів. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601