Електронний синхроскоп

Електронний синхроскоп, що містить імпульсний тахогенератор, тригер, блок управління, високочастотний генератор еталонних імпульсів, індикатор, дешифратор, лічильник та подільник, який відрізняється тим, що в нього додатково введено імпульсний тахогенератор, два тригери, сім ключів, лічильник-подшьник, лічильник-накопичувач, лічильник та два подільники, причому виходи двох імпульсних тахогенераторів з'єднані з першими подільниками з однаковими коефіцієнтами поділення через послідовно включені формувачі імпу льсів та перші ключі, виходи яких з'єднані з першим та другим тригерами, один з яких через другий ключ зв'язаний з входом другого подільника, а вихід другого тригера через третій ключ зв'язаний з входом першого лічильника, вихід якого через четвертий ключ зв'язаний з одним з входів лічильника-накопичувача, вихід якого, у свою чергу, зв'язаний з входом третього тригера, вихід якого через п'ятий ключ приєднаний до лічильникаподільника, вхід якого зв'язаний з виходом другого подільника, а другий вхід лічильника-накопичувача зв'язаний з одним з виходів високочастотного генератора еталонних імпульсів через шостий ключ, другий вихід генератора з'єднаний з другим входом другого ключа, а третій вихід - з другим входом третього ключа, виходи другого подільника та вихід п'ятого ключа з'єднані зі спільним входом лічильника-подільника з змінним коефіцієнтом поділення, вихід якого через сьомий ключ зв'язаний з входом другого лічильника, вихід якого через дешифратор зв'язаний з цифровим індикатором Винахід відноситься до вимірювальної техніки та може бути використаний у авіаційній промисловості для синхронізації обертів силових рушійних установок та їх агрегатів ВІДОМІ авіаційні тахометри [див Волкоедов А П , Паленый Э Г Оборудование самолетов Учебник для авиационных техникумов - 2-е изд перераб и доп - М Машиностроение, 1980 229с (crop 66-67)], які складаються з датчика та індикатора Датчик встановлений безпосередньо на авіадвигуні та є індукторним генератором змінного трифазного струму Індикатор встановлений на приладній дошці пілота або бортінженера та складений з синхронного електродвигуна, магнітоіндукційного вимірювального вузла та демпфера При обертанні ротора датчика від вала авіадвигуна через знижувальний редуктор у статорній обмотці індукується трифазний змінний струм, частота якого пропорційна частоті обертання вала авіадвигуна Генераторний струм поданий на статорну обмотку синхронного двигуна індикатора, який зв'язаний із вимірювальним вузлом Вимірю вальний вузол виконаний у вигляді двох дисків, на яких змонтовані ПОСТІЙНІ магніти, що роз'єднанні діамагнітним диском При обертанні постійних магнітів до діамагнітного диска прикладений обертаючий момент, величина якого залежить від частоти обертання вала авіадвигуна Завдяки обертаючому моменту деформується, пропорційно до нього, пружина, що забезпечує поворот стрілки індикатора відносно їхньої спільної осі обертання При цьому, кут повороту стрілки пропорційний частоті обертання вала авіадвигуна Для заспокоєння стрілки передбачений демпфер, який складений також з двох дисків, на одному з яких встановлені ПОСТІЙНІ магніти, що також знаходяться на одному валу зі стрілкою В уніфікованих тахометрах для полегшення відліку показників шкала індикатора проградуйована у відсотках до максимальної частоти обертання авіадвигуна До недоліків описаного індикатора відноситься наявність великої КІЛЬКОСТІ електромеханічних елементів, таких як електродвигун, диски, магніти, о CM 2409 та ін , що значно ускладнює його конструкцію, виготовлення та настройку Окрім цього, такий індикатор не має можливості відображувати інформацію про співвідношення частот при одночасному обертанні валів двох двигунів, що необхідно для виконання режиму їхньої синхронізації Для синхрон/зацн частот обертання двох двигунів, що встановлені на літальному апараті, використовують так звані синхроскопи Відомий синхроскоп [див Aircraft Instruments Principles and Applications Second edition/EHJ Pallet T Eng (CEI), AMRAeS, FLAET with a foreword by Air Cdre Sir Vernon Brown Reprinted in India by HIMALAYAN BOOKS, New Delhi - 110001 Distributed by The English Book Store The Aviation People 17-L Connaught Circus New Delhi 110001 (India), p 414 (crop 252 255, фіг 10 12, 10 13)], що уявляє собою статор та ротор, до яких пофазово підключені трифазні обмотки від статорних обмоток датчиків частоти обертання ВІДПОВІДНО ведучого та підлеглого двигунів, та намагнічену стрілку у вигляді планки-пропелера Ротори генераторів у вигляді постійних магнітів закріплені на валах двигунів При обертанні роторів у статорних обмотках генераторів індукується є р с Під ДІЄЮ ТОКІВ є р с , що протікають по фазних обмотках статора та ротора синхроскопа, формується результуюче магнітне поле, під дією якого стрілка-пропелер, що закріплена на СПІЛЬНІЙ осі з ротором, встановлюється у визначене положення по відношенню до вертикальної позначки Відхилення планки-пропелера від вертикалі вліво свідкує про те, що частоту обертів підлеглого двигуна треба збільшити, на що вказує на шкалі надпис "INCREASE", при відхиленні вправо - частоту обертів підлеглого двигуна треба зменшити, про що свідкує надпис "DECREASE" До недоліків такого пристрою треба віднести наявність рухомих елементів у індикаторі (синхроскопі), його низьку точність та незахищеність до впливу ЗОВНІШНІХ електромагнітних полів, а також складність та трудомісткість при його виготовленні Відомий електронний тахометр, який обраний у якості прототипу [див А с №909638, М Кл3, G01P3/489, видане 28 02 82 Бюлетень №8], який складений з імпульсного тахогенератора, що має у собі датчик та вихідний тригер, диференціюючий елемент, додатковий тригер, ключ, лічильник, блок індикації, що складений з регістра пам'яті, дешифратора та індикатора, високочастотний кварцовий генератор еталонної частоти, подільник частоти та блок управління Лічильник з'єднаний з виходом імпульсного тахогенератора через ключ, управляючі входи якого підключені до виходів додаткового тригера та блоку управління Перший вхід додаткового тригера з'єднаний з вихідним тригером імпульсного тахогенератора через диференціюючий елемент, другий вхід підключений до блоку управління Другий вхід додаткового тригера з'єднаний із входом установки нуля подільника частоти Блок управління з'єднаний із входом "Перепис" регістра пам'яті та входом установки нуля лічильника До недоліків даного пристрою відноситься неможливість отримання інформації про співвідно шення частот при одночасному обертанні валів двох двигунів Задача винаходу - підвищення точності та надійності за рахунок вилучення складних електромеханічних елементів, що обертаються, при проектуванні пристроїв (синхроскопів) виміру та відображення інформації про співвідношення частот при одночасному обертанні двох валів авіаційних двигунів або їх агрегатів зі збереженням переваг цифрових тахометрів Поставлена задача вирішується завдяки тому, що в електронному синхроскопі, що вміщує імпульсний тахогенератор, тригер, блок управління, високочастотний генератор еталонних імпульсів, індикатор, дешифратор, лічильник та подільник, що в нього додатково введено імпульсний тахогенератор, два тригери, сім ключів, лічильникподільник, лічильник-накопичувач, лічильник та два подільника, згідно з винаходом, виходи двох імпульсних тахогенераторів з'єднані з першими подільниками з однаковими коефіцієнтами поділення через послідовно включені формувачі імпульсів та перші ключі, виходи яких з'єднані з першим та другим тригерами, один з яких через другий ключ зв'язаний з входом другого подільника, а вихід другого тригера через третій ключ зв'язаний з входом першого лічильника, вихід якого через четвертий ключ пов'язаний з одним з входів лічильника-накопичувача, вихід якого, у свою чергу, зв'язаний зі входом третього тригера, вихід якого через п'ятий ключ приєднаний до лічильникаподільника, вхід якого зв'язаний з виходом другого подільника, а другий вхід лічильника-накопичувача зв'язаний з одним з виходів високочастотного генератора еталонних імпульсів через шостий ключ, другий вихід генератора з'єднаний з другим входом другого ключа, а третій вихід - з другим входом третього ключа, виходи з другого подільника та вихід п'ятого ключа з'єднані зі спільним входом лічильника-подільника з змінним коефіцієнтом поділення, вихід якого через сьомий ключ зв'язаний з входом другого лічильника, вихід якого через дешифратор зв'язаний з цифровим індикатором На фіг 1 відображена загальна функціональна схема побудови електронного синхроскопа, на фіг 2 - часові діаграми його роботи, на фіг 3 - часові діаграми виробітки сигналів блоком управління Електронний синхроскоп вміщує два імпульсних тахогенератора 1 та 1', формувачі імпульсів 2 та 2', перші ключі 3 та 3', перші подільники частоти 4 та 4', перший тригер 5 та другий тригер 5', другий ключ 6 та третій ключ 6', високочастотний генератор еталонної частоти 7, другий подільник 8 з коефіцієнтом поділення к, що дорівнює 100, лічильник-подільник 9, перший лічильник 10, четвертий ключ 11, лічильник-накопичувач 12, шостий ключ 13, третій тригер 14, сьомий ключ 15, другий лічильник 16, дешифратор 17, цифровий індикатор 18, блок управління 19 та п'ятий ключ 20 Імпульсні тахогенератори 1 та 1', вхід одного з яких ВІДПОВІДНИМ чином зв'язаний з валом ведучого двигуна (або його агрегату), а вхід іншого - з валом підлеглого двигуна, на виході з'єднані з формувачами імпульсів 2 та 2', виходи яких зв'язані з одними з входів перших ключів 3 та 3' Виходи 2409 перших ключів 3 та 3' зв'язані з одними з входів перших ПОДІЛЬНИКІВ частоти 4 та 4' Вихід першого подільника частоти 4 з'єднаний з одним з входів першого тригера 5, а вихід першого подільника частоти 4' з'єднаний з одним з входів другого тригера 5' Вихід З першого тригера 5 з'єднаний з одним з входів другого ключа 6, вихід якого з'єднаний з одним з входів другого подільника частоти 8, вихід якого зв'язаний з одним з входів лічильникаподільника 9 Вихід лічильника-подільника 9 з'єднаний з одним з входів сьомого ключа 15, вихід якого з'єднаний з одним з входів другого лічильника 16 Вихід другого лічильника 16 зв'язаний з входом дешифратора 17, вихід якого зв'язаний з входом цифрового індикатора 18 Вихід другого тригера 5' з'єднаний з одним з входів третього ключа 6', вихід якого зв'язаний з одним з входів першого лічильника 10 Вихід першого лічильника 10 з'єднаний з одним з входів четвертого ключа 11, вихід якого зв'язаний з одним з входів лічильника-накопичувача 12 Вихід лічильниканакопичувача 12 з'єднаний з одним з входів третього тригера 14, вихід якого зв'язаний з входом п'ятого ключа 20 Вихід п'ятого ключа 20 з'єднаний виходом другого подільника частоти 8 Один з виходів високочастотного генератор еталонної частоти 7 з'єднаний з одним з входів другого ключа 6, другий з виходів з'єднаний з одним з входів третього ключа 6', а третій з виходів зв'язаний з одним з входів шостого ключа 13 Вихід шостого ключа 13 зв'язаний з одними з входів лічильника накопичувача 12 та п'ятого ключа 20 Перший вихід блоку управління 19 зв'язаний з одними з входів перших ключів 3 та 3', з одними з входів перших ПОДІЛЬНИКІВ частоти 4 та 4', з одними з входів перших тригерів 5 та 5', з одним з входів лічильника-подільника 9, з одним з входів першого лічильника 10 та з одним з входів лічильниканакопичувача 12 Другий вихід з блоку управління 19 зв'язаний з одним з входів четвертого ключа 11, а третій вихід з'єднаний з одним з входів шостого ключа 13, з одним з входів третього тригера 14 та з одним з входів сьомого ключа 15 Пристрій працює наступним чином При обертанні валів імпульсних тахогенераторів 1 та 1' на їхніх виходах виробляються імпульси напруги, частоти слідкування яких ВІДПОВІДНО пропорційні частотам обертання ведучого U та підлеглого f2 двигунів Проходячи формувачі 2 та 2', імпульси набувають необхідну форму для подальших з ними операцій На фіг 2 сигнали, що знімаються з виходів формувачів, представлені у вигляді осцилограми ІЬ, на якій х1 (або т 2 ) визначають періоди слідування лічильних імпульсів (т-і = 1/f-),T2 = 1 / f2) ПРИ видачі з виходу 19/1 блоком управління 19 першого сигналу управління U-I9/2 (фіг 3), блоки 8, 9, 10, 12, 16 встановлюються у початкове становище, а ключі 3 та 3' відмикаються, та через них ЛІЧИЛЬНІ імпульси поступають на подільники 4 та 4', а тригери 5 та 5' встановлюються у становище "високого рівня" Коефіцієнти поділення ПОДІЛЬНИКІВ 4 та 4' як по каналу ведучо го, так і по каналу підлеглого двигунів прийняті однаковими ВИХІДНІ сигнали тригерів забезпечують дозвіл проходження через ключі 6 та 6' високочастотним імпульсам від генератора еталонної частоти 7 до ВІДПОВІДНИХ входів блоків 8 та 10 Блок 8 уявляє собою подільник з коефіцієнтом поділення к, який дорівнює 100 Таким чином, від моменту подачі на схему сигналу управління U19/1 до виходу з ПОДІЛЬНИКІВ 4 та 4' імпульсу, що встановлюють тригери 5 та 5' у нульове становище, на вхід блока 8 поступає КІЛЬКІСТЬ N-i, відповідна до частоти обертання ведучого вала, а на вхід блока 10, за такий самий проміжок часу, - КІЛЬКІСТЬ імпульсів N2, що пропорційна до частоти обертання підлеглого вала Так як блок 8 уявляє собою подільник з коефіцієнтом поділення к=100, то з його виходу до блока 9 поступить КІЛЬКІСТЬ імпульсів, що дорівнює Ni/ЮО На цьому процеси, що відповідають першому такту управління (сигналу U19/1) закінчуються При видачі блоком управління другого такту (сигналу U19/2), що знімається з його виходу 19/2, здійснюється відмикання ключа 11 та перепис у додатковому коді інформації з лічильника 10 до лічильниканакопичувача 12 N2 = N-N 2 = AN, де N - ємність лічильника-накопичувача 12 На даній операції закінчується дія сигналу Ui9/2, після чого блок управління по виходу 19/3 виробляє третій такт управляючого сигналу U-ig/з Цим сигналом відмикається по одному зі своїх входів ключ 13, а тригер 14 встановлюється у становище "високого рівня", що забезпечує відмикання ключа 20 та проходження через нього імпульав від генератора високої частоти 7 з виходу ключа 13 Ці самі імпульси водночас поступають до входу лічильника-накопичувача 12, який в даний момент виконує роль накопичувача При КІЛЬКОСТІ імпульсів, що дорівнює N 2 = N-AN, на виході лічильника-накопичувача 12 буде вироблений імпульс переповнення, тригер 14 встановиться в нульове становище та проходження імпульсів через ключ 20 до входу лічильникаподільника 9 припиниться При цьому, з виходу лічильника-подільника 9 буде видано число, що дорівнює та уявляє собою відхилення обертів підлеглого двигуна від обертів ведучого у відсотках Оскільки з видачі такту U19/3 ключ 15 відімкнений, то дане число 7 поступить до входу лічильника 16 До виходу лічильника 16 підключений дешифратор 17, що видає інформацію на цифровий дисплей 18 Таки чином, дана схема забезпечує високий ступінь точності, так як коефіцієнти ПОДІЛЬНИКІВ 4 та 4' можуть обиратися у широкому діапазоні, цифрову індикацію та не потребує великої трудомісткості при її виготовленні Окрім цього зі схеми були вилучені усі електромеханічні елементи 2409 Jj — * І 3' 5' I 6' 7 19/1 1 - 2 - 3 4 5 •^4 6 ^ЩІІІІІІІІІІІІІІІІІІІІНІНІІІІІІІІІІІІ I 8 •-19Л шипим » ЛЛ/100 10 11 j 19/1 -у 19/1 12 j 19/2 19/1 14 13 19/3 1 5 K- 19/3 16 19 17 T 19/1 19/1 20 | 19/3 19/2 U,, Фіг. З Комп'ютерна верстка С Волобуєв Підписне Тираж 38 прим Міністерство освгги і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8 м Київ, МСП 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім і Хохлових, 15, м Київ, 04119