CC BY
17
Секция «Техническая эксплуатация электросистем и авионики»
УДК 62-527.7
МОДЕРНИЗАЦИЯ СТЕНДА ПРОВЕРКИ АВТОПИЛОТА ВОЗДУШНОГО СУДНА ЯК-40
Е. О. Цыганков
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: z-94@mail.ru
Мы предлагаем модернизировать их добавлением узла проверки изодромного звена канала высоты вычислителя тангажа на основе микроконтроллера.
Ключевые слова: Модернизация, Як-40, Кремень-40, Кремень-72.
MODERNIZATION TESTING STANDS AUTOPILOT AIRCRAFT YAK-40
E. O. Tsygankov
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochiy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
E-mail: z-94@mail.ru
We offer to Upgrade them by adding a node checks PID level height calculator pitch channel based microcontroller.
Keywords: Modernization, Yak-40, Kremen'-40, Kremen'-72.
Самолет Як-40 не имеет блока демпфирующих гироскопов (датчиков угловых скоростей), а дифференцирование входных сигналов осуществляется RC-звеньями в самих вычислителях автопилота, что снижает точность дифференцирования. Кроме этого в RC-цепочках применяются электролитические конденсаторы К-52 и К53, которые «славятся» своей нестабильностью и частыми отказами.
Аппаратура «Кремень-72» обеспечивает в канале высоты только проверку направления сигнала от датчика АН и передаточного числа от датчика АН, а для проверки дифференцирующего звена этого не достаточно. Много случаев, когда при проверке на стенде снятый по причине колебаний по высоте вычислитель, оказывается исправным. Поэтому необходимо модернизировать стенд, в результате чего можно будет проводить проверку RC-звеньев в динамическом режиме.
Основная идея модернизации. Необходимо спроектировать узел проверки изодромного звена канала высоты вычислителя тангажа. Данный узел можно выполнить в нескольких вариантах, в связи с имеющимися у нас ресурсами и популяризацией микроконтроллеров будем рассматривать вариант на микроконтроллере STM32F103C8T6. Данный микроконтроллер выбран по причине дешевизны (150р за отладочную плату по состоянию на 01.02.2017), высоких характеристик в своей ценовой категории, доступности документации и примеров использования.
Блок схема узла
Задачи блока питания - осуществить питание блока преобразователя входных сигналов отладочной платы и блока индикации.
Задачи блока преобразователя входных сигналов - преобразование входного сигнала в удобную для обработки форму и защиты от повышенного напряжения отладочной платы.
Задачи отладочной платы - вычисление разности фаз и передача данных в блок индикации.
Задачи блока индикации - отображение полученных данных.
Блок преобразования входных сигналов. Поскольку входные сигналы не входят в рамки 0 - 5 В то их необходимо преобразовать с помощью компаратора.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2017. Том 2
Напряжение питания компаратора - 5 В, опорное напряжение одинаково для двух каналов и задается подстрочным резистором. На вход податься входной сигнал.[1]
В качестве компаратора была использована микросхема LM293 - так как она экономически доступна. Допустимо использовать любые компараторы с близкими по значению параметрами и имеющие тип выхода «открытый коллектор» (Open Drain).
Рис. 1. Блок схема узла
Блок индикации. В качестве индикатора для отображения информации о сдвиге фаз можно использовать любой дисплей или например использовать несколько семи сегментных индикаторов. Хотя у микроконтроллера присутствуют 32 вывода GPIO (Их будет достаточно для подключения 4 семи сегментных индикатора, но тогда будет превышен суммарный ток на выводах микроконтроллера или не будет возможности использовать данный микроконтроллер например для сбора информации о всей работе стенда.).
Для использования семи сегментных индикаторов предлагается использовать сдвиговый регистр с напряжением логической единицы 3,3 В. В нашем случае был использован готовый модуль на трех сдвиговых регистрах 74HCT945N в этом случае необходимо использовать шину SPI. Все 3 микросхемы соединены последовательно выводы Clock и SS общий, MISO 1й микросхемы к MOSI 2й микросхемы и тд. последний вывод MISO не подключать или через резистор 10 Ком подключить на землю.
Сегменты индикатора подключаться к выводам сдвигового регистра через резистор 560 Ом в установленном порядке: Q0 - a, Q1- b и тд., Q7 - не используется. Таким образом, мы получаем 24 битный регистр.
Также можно использовать светодиодные индикаторы тока и напряжения вместо стрелочных - они занимают меньше места и зачастую имеют возможность передачи данных на микроконтроллер, большую точность и яркость - более быстрое восприятие результата.[3]
Заключение. При модернизации стенда, для проверки RC-звеньев в динамическом режиме был спроектирован узел проверки изодромного звена канала высоты вычислителя тангажа, работающий на микроконтролере, который повысит качество проверки вычислителя автопилота.
Данная модернизация поможет повысить качество стенда и предоставляет возможность производить в будущем более глубокие улучшения стенда.
Так же можно разработать полностью цифровой вариант стенда на компьютере с использованием данного микроконтролера, но данное решение является более трудозатратным и является по сути созданием нового стенда.
Библиографические ссылки
1. Защита ОУ по входу - Алексенко А.Г. с соавт. Применение прецизионных аналоговых микросхем.- М.: Радио и связь, 1985.- 2-е изд.- С.38-40.
2. STM32F103x8, STM32F103xB Datasheet [Электронный ресурс] URL: http://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/datasheet/33/d4/6f/1d/df/0b/4c/6d/CD0016 1566.pdf/files/CD00161566.pdf/jcr:content/translations/en.CD00161566.pdf (дата обращения: 21.08.2015)
3. Микушин А.В., Сажнев А.М., Сединин В.И. Цифровые устройства и микропроцессоры. СПб, БХВ-Петербург, 2010.
© Цыганков Е.ьО, 2017
