CC BY
17
Abstract
Due to the development of mobile technology in recent years more and more people use their phones to access the Internet. However, such peculiarities of mobile devices, as small size of the display and touch interface make it inconvenient to view general websites on the screen. The authors suggested a solution to this problem - the creation of adaptive Website.
The adaptive web design is a technology of site creation that provides easy viewing on a variety of devices: desktops, laptops, tablets, smartphones.
The article concerns the development of an adaptive web site, oriented towards the users of mobile devices. The basic principles that have the greatest influence on the efficiency of the final product are: flexible grid, flexible images and media queries.
The results obtained were used to develop a training website
Keywords: mobile device, adaptive design, touch screen, touch interface
□
У статтi представлен варiанти вико-ристання фери- та феромагттних первин-них та вимiрювальних перетворювачiв у складi пристрогв систем навкацп та авюшки лтальних апаратiв
Ключовi слова: авюшка, фери- та феро-магттт перетворювачi, параметричт вимiрювальт перетворювачi, навиацшш системи
□-□
В статье представлены варианты использования ферри- и ферромагнитных первичных и измерительных преобразователей в составе устройств систем навигации и авионики летательных аппаратов
Ключевые слова: авионика, ферри- и ферромагнитные преобразователи, параметрические измерительные преобразователи, навигационные системы -□ □-
УДК 629.735.05:629.735.33-519
ЗАСТОСУВАННЯ ФЕРИ-ТА ФЕРОМАГН1ТНИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧ1В В СИСТЕМАХ НАВ1ГАЦМ ТА
АВ1ОН1КИ
В.Ю. Л а р i н
Доктор техычних наук, професор Кафедра аеронав^ацтних систем Нацюнальний авiацiйний уыверситет пр. Комарова, 1, м. Кшв, УкраТна, 03058 Контактний тел.: 050-830-53-63 E-mail: vjlarin@gmail.com
1. Актуальшсть дослщження
Шдвищення обсягу aBianepeBe3eHb та зростання загально! юлькоси лиальних апараив ускладнюе основне завдання авiацiйного транспорту - забезпе-чення безпеки польопв. Передбачаеться комплексне ршення вказано! проблеми, яке потребуе наполегливо! пращ велико! юлькосп спещалкпв з рiзних галузей науки i виробництва - вчених, iнженерiв-розробникiв, спещалкпв авiацiйних шдприемств та аеропорпв. Вказане завдання набувае гостро! необхщносп також внаслщок бурхливого розвитку безшлотного сектору повиряних суден.
Необхщний рiвень безпеки польопв може бути забезпечений не ильки створенням нових заходiв щодо оргашзацп повиряного руху, а i створенням нових пристро!в та систем нав^ацп i авюшки. Можна навиь сказати б^ьше - без створення якiсно нових
техшчних засобiв забезпечення безпеки польоив не можливо реалiзувати значну юлькють оргашзацш-них та процедурних заходiв. Враховуючи вказане, пошук ново! концепцп для створення навiгацiйних систем забезпечення безпеки польоив е дуже акту-альним.
2. Мета дослщження
Метою запропонованого дослщження е визначення перспектив розвитку та застосування самих надшних елеменпв магштно! вимiрювально'i технiки, а саме, фери- та феромагштних перетворювачiв в юнуючих навiгацiйних пристроях та пристроях авюшки, а також показати певш шляхи шдвищення ефективносп нових, створюваних та перспективних пристро!в вка-заних систем.
3. Аналiз лкературних джерел
Термiни "феримагштш перетворювачГ' та "феро-магнiтнi перетворювачГ' уперше були застосованi автором у [1]. Вказаш перетворювачi мають наступнi по-зитивнi властивостi - висока надшшсть, чутливiсть, динамiчний дiапазон, температурна стабiльнiсть та iншi.
огляд широкого розмайтя методiв та засобiв на-вiгацiйного забезпечення польотiв та систем авюшки показав, що найб^ьш надiйними в якостi чутливих елеменпв е засоби магнiтноi вимiрювальноi техшки.
Вiдома структура частотного перетворювача тиску, який використовуе феромагштний чутливий елемент, у виглядi металевоi струни, який при збудженш його електромагнiтним полем змшюе частоту власних ко-ливань при змт сили його натягу [2]. За допомогою використання та^ схеми визначення тиску отриму-ють частотний вихiдний сигнал.
Розроблена схема диференцшного манометра iз первинним перетворювачем у виглядi тонкостiнноi трубки (рис. 1).
Y
1
2 3
X
Рис. 1. Конструкция первинного перетворювача тиску у виглядi тонкостшноТ трубки
Чутливим елементом е пружна цилшдрична трубка 1, яка розд^яе внутршнш об'ем корпусу 2 на двi герметичнi порожнини Х i Y. В порожнину Х потра-пляе тиск р1, в порожнину Y - тиск р2. При цьому на трубку 1 дiе рiзнiсть тискiв ри = р1 - р2. Для створення коливань трубки 1 використовують електромагшт 3, сила тяжiння якого деформуе трубку у поперечному напрямь При наявност в обмотцi електромагнiта 3 електричного струму круглий поперечний перетин перетворюеться в перетин плоско овальноi форми. При цьому виникають поперечш коливання, частота яких залежить вщ дiючого на трубку надлишкового тиску ри [3]:
f = £, ■ 11 - ри
Ро
де fo - частота коливань при ри =0.
Феромагнiтний перетворювач 4 виконуе зчиту-вання коливань трубки. Його осердя повернуто на 90° по вщношенню до осердя електромагшта 3. Обидва осердя розташоваш в паралельних горизонтальних плоскостях.
Для вимiрювання швидкосп обертання широкого застосування в авюшщ набули феримагнiтнi перетво-рювачi iндукцiйного та магнiтоiндукцiйного принципу дп. Iндукцiйний метод засновано на використанш тахогенераторiв постiйного та змшного струму, коли поле постiйного магшту наводить електрорушiйну силу (ЕРС) в обмотщ. ЕРС залежить вiд частоти обертання магшту або обмотки. Магштошдукцшний метод полягае в руа електропроввдного тiла пiд дiею поля постшного магнiта, що обертаеться, за рахунок взаемоди поля iндукцiйних струмiв, що наводяться в тШ iз полем постшного магшту. В авюшщ лггальних апарапв застосовують магнiтоiндукцiйнi тахометри типу ТЭ (ТЭ-5-2, ТЭ-15, 2ТЭ-15-1, ТЭ-10-48 та iн.), та iндукцiйнi тахометри типу ИТЭ (ИТЭ-1, ИТЭ-2, ИТЭ-21). Вiдмiна мiж цими типами цих приладiв полягае в вщображення результатiв вимiрювання. Тахометри типу ТЭ вщображають швидкiсть обертання в обертах за мшуту, а тахометри типу ИТЭ ввдображають про-центи вщ максимальноi частоти обертання. Зовнiшнiй вигляд тахометра та його електрична схема наведеш на рис. 2 та рис. 3 вщповщно [4].
Рис. 2. Зовшшнш вигляд датчика-генератора ДТЭ-6 тахогенератора ИТЭ
Рис. 3. Схема електрична кшематична тахометра ИТЭ
На рис. 3 цифрами позначен таю елементи тахометра : 1 - ротор датчика-генератора; 2 - статорна обмотка генератора; 3 - ротор електродвигуна покажчика; 4 - статорна обмотка електродвигуна покажчика; 5
- гютерезисний диск; 6 - диск покажчика; 7 - магшт чутливого елементу; 8 - пружина-волосок; 9 - зубча-ста передача; 10 - шкала приладу; 11 - вга стр^ок; 12
- строка.
1ндукцшний метод вимiрювання також використовують в приладах визначення магштного курсу лиаль-ного апарату. Розглянемо принцип дп шдукцшного
4
перетворювача на феримагштному осердi. Структура шдукцшного перетворювача наведена на рис. 4.
Рис. 4. 1ндукцшний чутливий елемент на феримагштних осердях
Iндукцiйний перетворювач мiстить два однакових феримагнiтних стержш 1, яки виготовленi з перма-лою (сплав залiза iз шкелем). На обидва стержнi намотана первинна обмотка (обмотка живлення) 2, яка живиться змшним струмом певно! частоти ю та вторинна обмотка Информативна обмотка) 3 з якою знiмають вихiдний сигнал. Первинш обмотки намота-нi на стержш в рiзнi сторони. Створюванi первинними обмотками змшш магнiтнi потоки однаковi по вели-чiнi i протилежш по напряму, через що вони не наво-дять в шформативнш обмотцi ЕРС. Однак внаслiдок змшноси магнiтних потокiв, створюваних в стержнях, 1х магнiтна проникнiсть цс перюдично змiнюeться за таким законом:
цс = ц0 +ца cos2ю~t,
де ц0, - постiйна та змшна складовi магнiтноi проникностi.
Якщо iндукцiйний чутливий елемент розмще-но в плоскосп горизонту, то горизонтальна складова напруженосп магнiтного поля Землi НЗг створюе в стержнях шдукщю Вс, i вiдповiдно i постшш магнiтнi потоки
Фс = Вс ^ = H3rцccosфмS ,
де S - площа перетину стержшв.
При цьому напрям потокiв в обох стержнях одна-ковi, !х значення пропорцiйнi магнiтноi проникностi матерiалу стержнiв i косинусу кута фм мiж напрямом магнiтного меридiану i подовжнiми висями стерж-нiв. Внаслщок того, що магнiтна проникнiсть стержшв перюдично змшюеться iз-за змшноси магнiтних потокiв, створюваних змiнною напругою первинних обмоток, постiйнi магнiтнi потоки вщ дii магнiтного поля Землi в стержнях перетворюються в змшш. Щ потоки направленi в стержнях в однаковому напрямi та шдукують в сигнальнiй обмотцi ЕРС, внаслщок чого на виходi сигнально! обмотки з'являеться змiнна напруга.
и = .10-8 = и
в„х dt в,
а sin2rn~t,
(1)
де ивиха = kH3r cosфм ; ю - кiлькiсть витюв с шфор-мативнiй обмотцi; k - коефiцiент пропорцiйностi.
Амплiтудне значення вихщно! напруги в шформативнш обмотцi залежить вiд розташування стержшв
по вщношенню до магнiтного меридiану, який харак-теризуеться кутом фм .
З виразу (1) зрозумшо, що iндукцiйний чутливий елементна дае можлившть визначити знак розворо-ту стержшв по вщношенню до магштного меридiана [cos(±фм) = cos фм ] i не вирiшуе завдання визначення курсу в межах 0..360°, осшльки cos ф< змiнюеться в межах 0..90°.
В сучасних вимiрювачах курсу лiтального апарату використовують феромагнiтнi iндукцiйнi перетворювач^ якi мiстять три iндукцiйнi чутливi елементи, яки закрiпленi на платформi пiд кутом 60° один до одного. Платформа за допомогою карданова шдвюу утриму-еться в горизонтальному положенш. Первинi обмотки з'еднанi послщовно, а iнформативнi обмотки з'еднанi по схемi '^рки" або "трикутника" та за допомогою трьохдротово! лшп зв'язку електрично з'еднаш зi ста-торною обмоткою сельсину. Напруга з обмотки ротора сельсину через шдсилювач потрапляе на вхвд мало iнерцiйного електродвигуна, який обертае ротор сельсина в положення, при якому напруга, що наводиться в ньому, буде дорiвнювати нулю. Напрям лшп полюив ротора при цьому буде перпендикулярно напряму потоку статора. Напрям потоку статора визначаеться положенням чутливого елементу вiдносно поля Земл^ тобто магнiтним курсом Кожному повороту шдук-цiйного чутливого елементу на деякий кут вщносно магнiтного меридiану Землi (при змж курсу польоту лiтального апарату) буде ввдповщати поворот ротора сельсина на такий самий кут.
Похибки шдукцшних перетворювачiв шструмен-тального характеру пов'язаш з нестабiльнiстю напруги i частоти живлення, що, враховуючи сучасний рiвень розвитку елементiв силово! схемотехнiки легко усува-еться. Основна iнструментальна похибка пов'язана iз впливом температури оточуючого середовища, оскiль-ки характеристики пермало!в дуже сильно залежать вiд впливу температури. Методичш похибки шдукцш-них перетворювачiв iдентичнi методичним похибкам магнiтних компаав.
Iндукцiйнi перетворювачi також використовують для магштно! корекцп курсових систем. Феримагштш чутливi елементи використовують для вимiрювання вiдхилення головно! вiсi гiроскопа вщ плоскостi маг-нiтного меридiану. Феримагштш чутливi елементи зазвичай встановлюють в хвостовш частини лiтака, оскiльки там менше за всього на перетворювач вплива-тимуть поля залiзних деталей, приладiв i проводки.
4. Шляхи возможного застосування фери- та феромагштних перетворювачiв в иав'мацшиих системах та системах авюшки
Серед шляхiв подальшого розвитку вживаностi сучасних фери- та феромагштних перетворювачiв слiд видiлити два шляхи : удосконалення вже юнуючих систем iз фери- та феромагштними перетворювачами та створення ефективних нових систем та пристро!в iз вказаними датчиками.
Другий шлях набувае особливо! актуальностi при створенш систем авiонiки безпiлотних повггряних суден, оскiльки безпiлотна авiацiя знаходиться у стадп розвитку. Завдяки цьому у дослщниюв i розробниюв
систем нав^аци i авiонiки е широке поле для розробки якiсно нових принципових та конструктивних ршень.
На наш погляд у першу чергу зазначимо напрям по-дальшого розвитку систем магштометричного визначення курсу на основi феримагнiтних перетворювачiв. У [5] рекомендовано використання магшторезистив-них перетворювачiв. Принцип '¿х роботи засновано на вимiрюваннi напряму намагнiченостi внутршшх до-менiв шару пермалою тд дiею зовнiшнього магнiтного поля. В залежност вiд кута мiж напрямом струму i вектором намагнiченостi змшюеться опiр пермалоевоi плiвки. Чутливi елементи магшторезистивних магш-тометричних датчикiв в мжроелектронному виконан-нi розташованi по мостовш схемi для оцiнки кругових рухiв. Також мiкроелектроннi магнiтометри оснаще-нi мiнiатюрними пласкими котушками для генерацп магнiтного поля малоi величини з метою формування вкп легкого намагшчування, по якiй зорiентуються магштш вектори доменiв. Найбiльша чутливiсть перетворювача буде до полiв як направленi перпендикулярного до вкп легкого намагнiчування. Сучаснi маг-шторезистивш датчики (наприклад НМС 5843) мають розмiри усього 4x4x1,3 мм.
Феримагштш параметричш перетворювачi малих перемiщень, принцип дп яких засновано на явище самоiндукцii, та яки мають розширений динамiчний дiапазон до 45-50мм [6] можуть бути використаш для вимiрювання перемiщень рухомих механiзмiв лiтака та '¿х частин.
Феромагнiтнi перетворювачi (ФоМП) завдяки ушверсальноси розмiрiв чутливого елемента можуть бути використаш для вимiрювання параметрiв сил та '¿х похщних для рiзних динамiчних дiапазонiв. ФоМП
мають: високий piBeHb сигналу на виход^ що зменшуе piBeHb впливу дш електромагнiтних полiв вiд навко-лишнього обладнання та вiд високочастотних сигна-лiв; стабiльнiсть характеристики перетворення в межах ввд -25оС до + 90оС завдяки оптимальнш побудовi конструкцiï осердя чутливого елемента; можливють бути вбудованим в конструкцп, що пiдлягають контролю; взаемозамшшсть чутливого елемента з точки зору електричних i конструктивних характеристик; мiнiмiзацiя перетворювальних елементiв та простота зв'язку з мжропроцесорами, що мають АЦП, який передбачаю введення змiнноï напруги.
Виходячи з перерахованих властивостей можна з впевнешстю рекомендувати застосування Фомп в системах авюшки для визначення розходу палива тд час польоту; мюцеположення рiвнодiючоï сил, що забез-печить визначення та корегування при необхщносп напрямку польоту при застосуванш простих обчислю-вальних пристроïв на жорсткiй логiцi.
5. Висновки
Фери- та феромагштш перетворювачi, засноваш на рiзних принципах дiï, тривалий час використовуються в роботi систем нав^аци та авiонiки, зарекомендували себе як надшш, високоефективнi пристроï.
Подальший розвиток авiацiï, особливо ïï безтлот-ного сегменту, удосконалення конструкцп та схемотех-нiки перетворювачiв створюе умови для подальшого '¿х впровадження не пльки у вже вiдомi типи пристроïв навiгацiï та авiонiки, а також дозволяе створювати якiсно новi пристроï та системи.
Лiтература
1. Ларин, В.Ю. Основы построения приборов и систем c ферри- и ферромагнитными преобразователями [Текст] / В.Ю. Ларин. - Донецк : Вебер, 2007. - 367 с.
2. Браславский, Д.А. Авиационные приборы и автоматы [Текст] / Д.А. Браславский, С.С. Логунов, Д.С. Пельпор. - М. : Машиностроение, 1978. - 428 с.
3. Воробьев, В.Г. Авиационные приборы, информационно-измерительные системы и комплексы : учебник для вузов [Текст] / В.Г. Воробьев, В.В. Глухов, И.К. Кадышев. - М. : Транспорт, 1992. -399 с.
4. Приладове обладнання [Електронний ресурс] / Ав1ацшне та електронне обладнання ЛА. - Режим доступу - URL http://www. osaviation.narod2.ru/2223/ - 16.11.2012 р. — Загл. з екрану.
5. Распопов, В.Я. Микросистемная авионика : уч.пособие [Текст] / В.Я. Распопов. - Тула : Гриф и К, 2010. - 248 с.
6. Ларин, В.Ю. Новые методы исследований и разработки приборов и систем [Текст] / В.Ю. Ларин. - Донецк : Вебер, 2009. - 316 с.
Abstract
The article refers to the area of aircraft devices and navigation systems. It aims to analyze existing systems and devices of navigation and avionics, which contain in the structure ferrimagnetic and ferromagnetic primary and measurement transformers. It also aims to determine the ways of their improvement for the implementation in new and advanced navigation and avionics systems. The ferrimagnetic and ferromagnetic transformers are primary or measurement transducers, the sensors of which contain iron or its compounds and operate on the basis of magnetism or various magnetic effects: magneto-mechanical, magneto-striction, magnetoelastic, magneto-resistive, the-rmomagnetic, magnetooptical. The widespread application of these types of sensors was shown in the capacity of: meters of rotating velocity of motor shafts; pressure meters (frequency operation principle); devices to determine the course of the aircraft; devices to correct the inertial navigation systems. The application of modern integrated ferrimagnetic and ferromagnetic transformers for designing of high-quality devices of navigation avionics of UAVs was suggested
Keywords: avionics, ferrimagnitic and ferromagnetic transformers, parametric measuring transformers, navigation systems
