Акселерометр АТ1112 предназначен для измерения линейного ускорения и выдачи информации в виде постоянного напряжения, величина которого пропорциональна действующему ускорению, а знак соответствует направлению действия ускорения.
Датчики линейных ускорений предназначены для измерения линейных ускорений, возникающих при неустановившихся движениях ЛА. Измерение линейных ускорений необходимо для решения таких задач, как:
- определение предельно допустимых перегрузок при маневрировании,
- улучшение характеристик управляемости в горизонтальной плоскости,
- осуществление инерциальной навигации ЛА.
Для измерения линейных ускорений используют датчики, построенные на инерциальном методе. Инерциальный метод заключается в измерении силы, развиваемой инерциальной массой при её движении с ускорением. Датчики, основанные на этом принципе называются акселерометры.
Классификация датчиков ускорения:
По способу измерения силы:
- с механической пружиной,
- с электрической пружиной (устройство, которое создаёт момент, компенсирующий инерционный момент, возникающий под влиянием измеряемого ускорения).
По характеру зависимости между силой реакции подвеса и выходным сигналом:
- простые,
- интегрирующие – сигнал пропорционален скорости ЛА.
По характеру перемещения инерционной массы:
- осевые (инерционная масса поступательно),
- маятниковые (вращательно).
По способу подвеса инерционной массы
- с жёстким подвесом,
- гидравлическим подвесом,
- аэродинамическим подвесом,
- магнитным подвесом.
Чувствительным элементом осевого акселерометра служит инерционная масса, закреплённая двумя пружинами в корпусе прибора. Если ускорение отсутствует, то масса располагается в среднем положении. При наличии ускорения масса перемещается на некоторую величину до тех пор пока сила инерции от действия ускорения не уравновесится силой противодействия пружины. Величина перемещения массы, пропорциональная величине действующего ускорения, фиксируется в виде электрического сигнала с потенциометра.
Датчик АТ1112 на базе полупроводникового ЧИПа, имеющий лучшие точностные характеристики, чем у предыдущих поколений, и существенно меньший вес (40 г.) и габариты. Применение этого датчика является перспективным для систем управления, и в новых системах он уже применяется.
Конструкция представляет собой герметичный блок, в котором расположены:
- чувствительный элемент;
- усилитель-преобразователь;
- элементы выводного монтажа.
Чувствительный элемент выполнен из монокристал-лического кремния и представляет собой инерционную массу на упругом подвесе, соединенную стеклянной пластиной, на которой расположены обкладки емкостного дифференциального датчика угла. Принцип действия акселерометра основан на свойстве перемещения инерционной массы под действием измеряемого ускорения, вследствие чего изменяется емкость датчика.
Технические характеристики:
Диапазон измеряемых ускорений, g +/-10
Напряжение питания, В +/-12
Масса, г 40
Габариты, мм 20x30*16,5
Измеренный ненулевой сигнал датчика, при отсутствии линейного ускорения, составляет не более ±1,0% в диапазоне рабочих температур (на неподвижном основании).
Суммарная погрешность, включающая в себя: начальную выставку при нормальной температуре, нелинейность выходной характеристики, температурную погрешность не превышает ±2%.
Порог чувствительности не более 0,01% от диапазона измерения.
Полоса пропускания не более 50 Гц.
Сравнительный анализ акселерометров представлен в таблице 3:
| Условное наименова ние | Диапазон измерений | Погрешность | Напряжение питания | Габариты Вес | Диапазон рабочих температур | Исполнение | Наработка | |
| ДЛУ-26 (на базе ДЛУММ) | 3g | <3,5% | ± 12.6 В ±10% | 160г | -60÷+80ºС | моноблок | 105 ч/отк | |
| АТ1112 | 1g-15g | <1% | ± 15В | 30×31×16.5 40г | -60÷+60ºС (70ºС) | Твердотельный полупроводни ковый ЧИП. моноблок | 105 ч/отк | |
| CXL 02TG3 (трехосевой) | ± 2g | 3% | 3.3÷5.5 В пост. ток | 25×57×36.5 | -40÷+85ºС | На полупро-водниковом ЧИПе | 5·104 ч/отк | Crossbow Technol., США |
| ADXL 0.5TH | ± 1g (настраивается внешними резисторами) | 3% | 5В пост. ток | Корпус ТО-5 | -50÷+125ºС | На полупро-водниковом ЧИПе | 3·105 ч/отк | Analog Devices, США |
Таблица 3
Волоконный датчик ДУС в-5
Предназначен для измерения и контроля угловой скорости движущихся объектов.
Датчик является цельноволоконным вариантом кольцевого оптического интерферометра Саньяка, выполненного по сварной технологии и размещенного в герметичном корпусе.
Оптоволоконный ДУСв–5 , в котором отсутствуют вращающиеся гироскопы. Этот ДУС обладает существенно более высокой стабильностью (дрейф 15°/час), меньшим весом и габаритами.
Применение таких ДУСов, особенно более точных вариантов, может обеспечить не только нужды систем управления, но и нужды систем навигации.
Существуют датчики угловых скоростей:
- гироскопические (ДУС-35);
- на базе кремниевого чипа (чувствительный элемент на кольцевом микромеханическом вибрационном гироскопе);
- волоконно-оптические ДУСы на базе эффекта Саньяка (ДУСВ-5).
Достоинства и недостатки приведенных выше гироскопов:
Датчики угловых скоростей (ДУС гироскопические):
Недостатки:
- наличие вращающегося гироскопа;
- ограничение по сроку службы;
- трёхфазное напряжение питания гироскопа;
- габариты и вес велики;
- отсутствие кодового преобразования;
Достоинства:
- диапазон рабочих температур -60÷+60°С
ДУСы на базе кремниевых чипов с чувствительным элементом на кольцевом механическом вибрационном гироскопе
Недостатки:
- диапазон рабочих температур (-40÷+75°С);
- отсутствие кодового преобразования;
Достоинства:
- отсутствие вращающихся частей;
- отсутствие специальных источников питания;
- малый вес и габариты;
- возможность интегрального исполнения;
ДУСы волоконно – оптические на базе эффекта Саньяка
Недостатки:
- узок температурный диапазон;
- отсутствие кодового преобразования;
Достоинства:
- высокая чувствительность;
- высокая точность;
- отсутствие вращающихся гироскопов;
Корпус выполнен из алюминиевого сплава в виде цилиндрической призмы высотой 19,5 мм и диаметром 92 мм, имеет фланец с 4-мя отверстиями для крепления.
Является аналоговым преобразователем угловой скорости вращения в выходной электрический сигнал (напряжение). Выходное напряжение пропорционально угловой скорости и определяется как разность потенциалов между соответствующими контактами выходного разъема.
Начинает функционировать практически мгновенно после подачи всех напряжений. Последовательность подачи напряжений произвольная.
Отличается:
- малым весом и габаритами;
- быстрым запуском и выходом на рабочий режим;
- высокой чувствительностью;
- низким энергопотреблением;
- бесшумной работой;
- высокой надежностью;
- неограниченным количеством запусков;
- отсутствием погрешностей, присущих другим типам датчиков;
- устойчивостью к внешним воздействиям.
Структурно содержит в себе два основных модуля:
- чувствительный оптический модуль - волоконный оптический интерферометр включающий 100-метровый-чувствительный контур (катушку), два сварных волоконно-оптических ответвителя, волоконно-оптический поляризатор, пьезокерамический фазовый модулятор (ПЗТ), модуль суперлюминесцентного диода, фотоприемный модуль;
- электронный модуль - печатная плата, выполненная в технологии поверхностного монтажа, которая конвертирует сигнал оптического блока в напряжение, пропорциональное угловой скорости.
Технические характеристики:
Диапазон измеряемых скоростей, град/с +/-200
Рабочий диапазон частот 0 ... 1000 Гц
Ненулевой сигнал изделия, при отсутствии угловой скорости, не более ±1,0% от диапазона измерения.
Порог чувствительности не более 0,1 % от диапазона измерения. Нелинейность выходной характеристики не превышает:
при угловой скорости < 100°/сек 1 %
при угловой скорости > 100°/сек 20%
Вес, г 130
Время готовности не более, с 1
Напряжение питания, В ±12 ±0,6 / 5 ± 0,25
Средняя наработка на отказ, часов 15000
Ресурс, часов 25000
Срок службы, лет 25
Случайная составляющая ухода нулевого сигнала не более,°/час 5-15
Остаточный дрейф ДУСов представлен на рисунке 6:
|
|
Рисунок 6. Сравнительный анализ остаточного дрейфа ДУСов.
Сравнительный анализ Дусов представлен в таблице 4:
Таблица 4
| Производитель | Гирооптика | Гирооптика | Analog Devices | Авионика |
| Тип | 7ПСК(У)-360(1 )-027 | ДУС-ММ-360 | ADXRSЗОО | ДУСв-5 |
| Диапазон измерения, град/с | ±360 | ±360 | ±300 | ±200 |
| Спектральная плотность случайной составляющей нулевого сигнала, град/с/√Hz | — | 0,4 | 0,2 | 0,002 |
| Нелинейность масштабного коэффициента, % | 0,7 | 0,7 | 0,2 | 10-весь диапазон 2-половина диапазона |
| Стабильность нулевого сигнала, град/с | 30 | - | - | 0,005 |
| Нулевой сигнал, град/с | ±15 | - | - | ±1 |
| Дрейф нулевого сигнала, град/час | - | - | 1000 | 15 |
Внешний вид ДУСв-5 представлен на рисунке 7:
Рисунок 7. Внешний вид ДУСв-5.
Датчики температуры
Параметры полупроводникового p-n перехода в биполярных диодах имеют температурную зависимость. Если прямосмещенный переход соединить с генератором постоянного тока, то его выходное напряжение будет находиться в прямо пропорциональной зависимости от температуры. Калибровка таких датчиков проводится только по двум точкам.
Три датчика температуры, расположенные на ДУСах имеют следующие параметры:
1. Выходное напряжение прямо пропорционально относительной температуре: 100мВ/°К.
2. Диапазон рабочих температур -55 +125 °С.
3. Номинальное значение тока питания 10мА.
3. Точность определения температуры +2°С.
| Т,˚С | -50 | -40 | -30 | -20 | -10 | 0 | + 10 | +20 | +30 | +40 | +50 |
| U,В | -5,180 | -4,151 | -3,103 | -2,040 | -1,010 | 0,000 | 1,021 | 2,063 | 3,156 | 4,178 | 5,22 |
|
|
|
|
Рисунок 8. Электрическая схема 1,2,3 датчиков температуры.
Четвертый датчик температуры работает по такому же принципу, но имеет другую схему (Рисунок 9).
На рисунке 10 представлена зависимость температуры от напряжения.
|
|
Рисунок 9. Электрическая схема 4-го датчика температуры.
 | |||||||||
|
|
| |||||||
| |||||||||
Рисунок 10. Зависимость температуры от напряжения
Цифровой вычислитель .
Вычислитель предназначен для обработки сигналов датчиков первичной информации, входящих в состав системы и ИБД, и передачи информации по независимому последовательному каналу в центральный вычислитель системы.
Состав цифрового вычислителя:
- Центральный процессор Л1867ВМ2 (тактовая частота 16МГц, производительность 4 млн. коротких операций в сек.) с 544 16-ти разрядными словами ОЗУ и таймером на кристалле,
- ПЗУ 128К 16-ти разрядных слов, реализованное на 2-х микросхемах FLASH памяти и распределенное по 64К слов в областях памяти программ и данных,
- 16 канальный буфер масштабных операционных усилителей, с «предцифровыми» фильтрами на входе АЦП,
- 16-ти канальное 12-ти разрядное АЦП с частотой обновления информации 2,5 кГц,
- Мультиплексный канал обмена по ГОСТ 26765.52-87 (форматы обмена 1,2,4) может работать в модах оконечное устройство и контроллер,
- Канал обмена по РТМ 1495-75 изм. 3,
- Порт ввода - вывода разовых команд (8-входных и 8-выходных разовых команд с ТТL уровнями),
- порт по RS-232,
- БОЗУ с организацией 2КХ16 в области "глобальной" памяти с косвенной адресацией,
- Пультовое устройство в состав которого входят:
1. Технологический последовательный канал RS-232
2. Программатор для ПЗУ
3. Сторожевой таймер
Предусмотрена в режиме "Регулировка" по внешней команде запись в ПЗУ нулевых значений сигналов датчиков.
Конструктивно вычислитель выполнен на многослойных печатных платах с применением элементов поверхностного монтажа, расположенных на двух сторонах печатной платы.
Блок питания
Входящий в состав ИБД блок питания предназначен для запитки вычислителя и датчиков, входящих в конструкцию, а также датчиков входящих в систему.
Блок питания вырабатывает следующие виды напряжений: (12±0,6)В, минус (12±0,6)В, (5±0,25)В, минус (5±0,25)В.
Пульсация напряжений не более 50 мВ.
Токи, потребляемые ИБД-43:
12В - не более 180 mА,
минус 12В - не более 220 mА,
5В - не более 1 А,
минус 5В - не более 50 mА.
Общая потребляемая мощность (при КПД - 75%):
[12Вх(0Д8+0,22)А + 5Вх(1,О+О,О5)А] /0,75 -13,4 Вт
При первичном напряжении 27 В, потребляемый ток составляет: 13,4Вт/27В = 0,5 А.
Дата: 2019-04-23, просмотров: 783.
