Устройство вывода, ввода и хранения информации

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САМАРСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА С.П. КОРОЛЕВА»





Институт авиационной техники

Кафедра эксплуатации авиационной техники





ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

БАКАЛАВРА





ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА



Совершенствование технологического процесса технического обслуживания системы управления концевыми закрылками самолета Ан-124







Выпускник                      Свечников Алексей Владимирович                                  _                                        

(фамилия, имя, отчество)

Руководитель                                                                     (    Зайцев А. А.   )

(фамилия, И.О.) 

Нормоконтролёр ____________________________(____________________)

(фамилия, И.О.)





Самара 2018

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 

«САМАРСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА С.П. КОРОЛЕВА» 



Кафедра Эксплуатации авиационной техники



«УТВЕРЖДАЮ»

                                                                Заведующий кафедрой ЭАТ

_________________/   М.А. Ковалев /

          «___» ___________ 2017 г.



Задание на выпускную квалификационную работу (ВКР)



Студенту Свечникову Алексею Владимировичу 3503 группы

1.Тема ВКР: «Совершенствование технологического процесса технического обслуживания системы управления концевыми закрылками самолета Ан-124» утверждена приказом по университету от «19» сентября 2017 г. № 14111-ст

2.Исходные данные к ВКР: Схема электрическая, принципиальная системы управления концевыми закрылками; техническое описание.

3.Перечень вопросов, подлежащих разработке в ВКР:

1. Анализ существующих методов контроля системы управления концевыми закрылками.

2. Разработка функциональной схемы контрольно-проверочной аппаратуры системы управления концевыми закрылками

3.Разработка принципиальной схемы контрольно-проверочной аппаратуры системы управления концевыми закрылками

4. Разработка алгоритма работы                                                                    _

4.Консультанты по разделам ВКР: 

Раздел ВКР: разрабатываемые вопросы/ _______________________________________________________________

должность, степень                                               подпись                                                                     И.О. Фамилия

5. Дата выдачи задания: «01» сентября 2017г.



6. Срок представления на кафедру законченной ВКР: «18» января 2017 г. 

Руководитель ВКР

доцент, к.т.н.______                                                                   /Зайцев А. А.. /

должность, степень                                                               подпись                                                                            И.О. Фамилия

Задание принял к исполнению                                            / Свечников А.В. /

                                                                                           подпись студента                                                         И.О. Фамилия студента




РЕФЕРАТ

Пояснительная записка: 39 с., 11 рис., 17 таблиц, 5 приложений,  8 источников.

Графическая документация: 4 листа формата А1, 1 лист формата А3.



 	 КОНТРОЛЬНО-ПРОВЕРОЧНАЯ АППАРАТУРА, ГИДРОПРИВОД, ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СХЕМЫ, ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ, ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ, СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ КОНЦЕВЫМИ ЗАКРЫЛКАМИ, АВТОМАТИЗАЦИЯ.

В данном дипломном проекте решается задача разработки контрольно-поверочной аппаратуры для проверки механизма концевых выключателей гидропривода системы   работы системы за минимальное количество времени и предупредить излишние затраты, связанные с эксплуатацией системы.

Исходными данными для дипломного проекта являются: 

Руководство по технической эксплуатации Ан-124-100 1.4001.0000.000.000 РЭ1 [Текст] – Ульяновск, 1993 – 622 с.




СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ	6

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ	8

1.	АНАЛИЗ БЛОКА КОНЦЕВИКОВ ГИДРОПРИВОДА	9

1.1.	Общее сведения	9

1.2.	Описание гидропривода	10

1.3.	Работа гидропривода в системе управления концевых закрылков	12

1.4.	Анализ существующих инструментальных и аппаратных средств и технологического процесса обслуживания	14

2.	РАЗРАБОТКА АППАРАТНОЙ ЧАСТИ КПА	16

2.1.	Разработка функциональной схемы	16

2.2.	Выбор элементной базы	17

		2.2.1.	Устройство вывода, ввода и хранения информации	17

		2.2.2.	Блок согласования и коммутации	18

		2.2.3.	Вычислительное устройство и АЦП	20

		2.2.4.	Двигатель и схема управления	22

		2.2.5.	Схема управления клапанами гидропривода	24

2.3.	Описание принципиальной схемы	24

2.4.	Конструкция	25

3.	РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ КПА	26

3.1.	Описание алгоритма работы	26

3.2.	Интерфейс КПА	26

3.3.	Алгоритм проверки	26

4.	МЕТОДИКА ПРОВЕРКИ	27

4.1.	Проверка в лаборатории	27

4.2.	Проверка на ВС	30

ЗАКЛЮЧЕНИЕ	33

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ	34

ПРИЛОЖЕНИЕ А	35

ПРИЛОЖЕНИЕ Б	36

ПРИЛОЖЕНИЕ В	37

ПРИЛОЖЕНИЕ Г	38

ПРИЛОЖЕНИЕ Д	39





ВВЕДЕНИЕ

Самолет АН-124 скоростной реактивный дозвуковой самолет, предназначен для перевозки грузов массой до 120 т на магистральных авиалиниях при эксплуатации на бетонированных ВПП длиной 2500 м и более с крейсерской скоростью 700-800 км/ч

Самолет представляет собой свободнонесущий моноплан с верхнерасположенным стреловидным крылом, однокилевым стреловидным оперением и двенадцатиопорным шасси.

Под крылом установлены четыре турбовентиляторных двигателя Д-18Т, высота нижней точки крайнего двигателя при полной заправке 1,4 м. Шасси имеет две носовые опоры и десять основных (по пять с обеих сторон борта) с двумя колесами на каждой опоре. Имеется механизм регулирования высоты грузового пола, который позволяет опускать ВС либо передней, либо задней частью на высоту до грузового пола не более 1.4 м от земли.

Передние опоры шасси убираются в носовой кок фюзеляжа, основные – в обтекатели, расположенные по бокам фюзеляжа, с использованием объема подпольного пространства. В этих же обтекателях установлены две вспомогательные силовые установки ТА-12, аккумуляторные отсеки и панели системы централизованной заправки.

Фюзеляж ВС – двухпалубный. Нижняя палуба представляет собой грузовую кабину со швартовочными узлами на грузовом полу. На верхней палубе фюзеляжа в носовой части расположена кабина пилотов. За центропланом крыла, на верхней палубе размещена кабина для сопровождающих грузы (на 88 человек).

Механизация крыла состоит из секционированных предкрылков (по шесть секций на консоли), однощелевых выдвижных закрылков (по три секции на каждой консоли), 12 симметричных секций интерцепторов. Первые четыре секции работают в тормозном режиме на пробеге, вторые четыре – в тормозном режиме и в глиссадном для экстренного снижения, а четыре внешних – только в помощь элеронам в полете и в тормозном режиме при пробеге. Поперечное управление обеспечивается двухсекционными элеронами, причем на взлетно-посадочных режимах работают все секции, а в крейсерском полете только внутренние. 

При взлете закрылки отклоняются на угол 30°, при посадке на 40° (30°). Предкрылки отклоняются на 17°.



Рисунок 1 - Самолет Ан-124 "Руслан"

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВПП – взлетно-посадочная полоса

ВС – воздушное судно

КПА – контрольно-проверочная аппаратура

БУКЗ – блок управления и контроля закрылков

ГП – гидропривод

АЦП – аналого-цифровой преобразователь

МК – микроконтроллер

ТКС – температурный коэффициент сопротивления

ПЛИС – программируемая логическая интегральная схема

РЭ – руководство по эксплуатации





АНАЛИЗ БЛОКА КОНЦЕВИКОВ ГИДРОПРИВОДА

Общее сведения

Из различных видов вспомогательных силовых систем наибольшее распространение на летательных аппаратах получили электрические и объемные гидравлические системы. Области применения этих систем на летательных аппаратах четко разграничены: гидравлические системы в основном используются как силовые устройства и приводы (по аналогии с человеком — «мышечная» система), а электрические — как командные устройства («нервная» система). Гидравлические агрегаты и устройства применяются на современных летательных аппаратах настолько широко, что многие из этих аппаратов буквально ими насыщены.

В настоящее время гидравлические системы применяются в системах управления летательных аппаратов (самолетов, вертолетов, управляемых снарядов и др.), в механизмах поворота крыла или двигателя на самолетах с вертикальным взлетом, для уборки и выпуска шасси, тормозных щитков, изменения формы и геометрии крыла, управления двигателями и воздушными винтами, реверса тяги двигателей, в качестве привода для топливных насосов, электрогенераторов и воздушного компрессора для привода бортовой холодильной установки, спецоборудования на самолетах сельскохозяйственной авиации, радиолокационных установок и установок вооружения, для запуска авиадвигателей и в системах заправки самолетов топливом в воздухе и других целях.  

Широкое применение гидравлических приводов на современных летательных аппаратах обусловлено преимуществами этих приводов, основными из которых являются малые габариты и вес, приходящиеся на единицу мощности. Последний параметр часто оценивается также весовой отдачей (удельной мощностью), под которой понимается отношение мощности к весу. Габариты современного гидравлического ротативного мотора составляют всего лишь 12—13% габаритов электродвигателя той же мощности; вес насосов и гидравлических моторов составляет от 10 до 20% веса электрических агрегатов подобного назначения такой же мощности. В частности, вес гидравлического насоса, работающего при числах оборотов ~3000 в минуту и давлениях 200—250 кГ/см2, не превышает 0,20 кг на 1 кет мощности (удельная мощность составляет 5 квт/кг). Следует отметить, что приведенные значения веса и объема (габаритов) гидравлических агрегатов не являются минимально предельными. Продолжаются дальнейшие работы по увеличению удельной мощности (снижению веса на единицу мощности) гидроагрегатов. Последнее обусловлено тем, что выигрыш в весе гидроагрегата дает значительный выигрыш в общем весе летательного аппарата. Так, например, каждый килограмм перетяжеления насоса или иного гидроагрегата влечет за собой по расчетам увеличение веса конструкции самого аппарата и его двигателя, а также увеличение веса топлива по отношению к самолетам на 6—8 кг (в случае сохранения их летных характеристик и прочности неизменными). Гидравлические приводы отличаются надежностью и долговечностью (срок службы насосов и гидромоторов доведен до нескольких тысяч часов под нагрузкой). 

Гидравлические двигатели вращательного движения отличаются от электрических жесткостью скоростных характеристик под нагрузкой, а также допускают неограниченную по времени работу при сколь угодно малых скоростях, сохраняя при этом постоянство заданных характеристик зависимости угловой скорости от нагрузки [Башта Т.М. - Гидравлические приводы летательных аппаратов [Текст] – Москва: Машиностроение, 1967 – 499 с.].



Описание гидропривода

Гидропривод ГП-400, установленный на самолете АН-124, используется в системах управления закрылками, предкрылками. Место установки в системе управления и контроля закрылками: в техотсеке на лонжероне №4 центроплана. Тип привода – гидравлический с электродистанционным управлением. Для обеспечения работы и контроля на привод устанавливается механизм концевых выключателей в состав которого входят: концевые выключатели B, В1, В2, В3, В4, В5. Для передачи сигнала положения на мнемоиндикатор системы управления и контроля закрылков устанавливается потенциометрический датчик положения R2. Непосредственно исполнительным механизмом, который управляет работой привода являются клапаны выпуска, уборки и давления для каналов основного и резервного управления. Сигналы, передаваемые в системы управления механизацией крыла механизмом концевых выключателей и датчиками для мнемосхем указаны в Таблица 1. Циклограмма срабатывания концевых выключателей в зависимости от хода подъемника изображена на рисунке 2. 

Таблица 1 – Сигналы передаваемые механизмом концевых выключателей

Датчик

Тип сигнала

Система выпуска и уборки закрылков

переключатель В

дискретный

Расторможен / заторможен

переключатель В1

дискретный

?зк < ?пос основное упр.

переключатель В2

дискретный

?зк < ?пос резервное упр.

переключатель В3

дискретный

?зк > 0° основное упр.

переключатель В4

дискретный

?зк > 0° резервное упр.

переключатель В5

дискретный

?зк ? ?взл основное упр.

потенциометр R2

аналоговый

Rпол мнемоиндикатор





Рисунок 2 – Циклограмма срабатываний концевых выключателей



Работа гидропривода в системе управления концевых закрылков

Рассмотрим работу ГП в системе выпуска концевых закрылков, работа ГП в системе управления внутренних закрылков идентична. Электрическая схема подключения механизма концевых выключателей ГП к системе управления и контроля закрылками изображена в приложении А.

При установке РУЗП на выпуск закрылков задающие сигналы Uдэ, пропорциональные положению рычага, поступают с блока задающих резисторов рычага (БР РУЗП) в оба БУКЗ. Одновременно в БУКЗ поступают:

- с гидроприводов (ГП) - сигналы их заторможенного или расторможенного состояния;

- с левых и правых блоков резисторов (БРлев и БРправ) - сигналы обратной связи Uдос и асимметрии положения Uдап, пропорциональные количеству оборотов трансмиссионного вала;

- с обоих противоуборочных тормозов (ПУТлев и ПУТправ) - сигналы их заторможенного или расторможенного состояния.

Кроме того, с ГП поступают сигналы, пропорциональные положению внутренних ?зв и концевых ?зк закрылков на индикаторы положения закрылков и сигнал на подготовку к включению табло «ПРЕДКР. ЗАКР. ПРОВЕРЬ» и «ВЗЛЕТ ЗАПРЕЩЕН», которые загораются при установке тех или иных закрылков не во взлетное положение (?зв или ?зк ? ?взл), обжатых амортизаторах основных опор шасси и переводе РУД любого из двигателей во взлетное положение.

Табло «ПРЕДКР. ЗАКР. ПРОВЕРЬ» загорается также по сигналу БАСК при невыдерживании экипажем интервала времени между выпуском предкрылков и выпуском закрылков на посадочный угол.

В результате рассогласования между Uдз и Uдос БУКЗ выдают управляющие сигналы на клапаны давления и выпуска основного управления ГП. Клапаны срабатывают, ГП растормаживаются, и их приводные валы начинают вращаться в сторону, соответствующую выпуску закрылков.

Вращение приводных валов ГП передается на все агрегаты, связанные с ними трансмиссионными валами, в том числе и на винты шариковинтовых подъемников. При вращении винта гайка, связанная с кареткой закрылков, движется вдоль винта и перемещает основное звено закрылков, шарнирно связанное с кареткой.

По мере вращения приводных валов рассогласование между Uдз и Uдос уменьшается и при его уменьшении до определенной величины БУКЗ разрывают цепи управления клапанами давления и выпуска, ГП затормаживаются.

При установке РУЗП на уборку закрылков рассогласование между Uдз и Uдос вновь увеличивается.

БУКЗ выдают управляющие сигналы на клапаны давления и уборки ГП. ГП растормаживаются и их приводные валы начинают вращаться в сторону, соответствующую уборке закрылков, пока рассогласование опять не уменьшится до определенной величины.



Анализ существующих инструментальных и аппаратных средств и технологического процесса обслуживания

В процессе обслуживания ГП используется пульт ПП-СЭУЗ-2с выполненный на устаревшей элементной базе, что сказывается на надежности, массе, эргономике этого устройства. Масса данного пульта 14 кг. Методика проверки имеет низкую технологичность. В методике проверки механизма концевых выключателей ГП присутствует множество ручных операций, требующих повышенного внимания со стороны обслуживающего персонала, что приводит к большей вероятности ошибок связанных с человеческим фактором, увеличению времени и трудозатрат на проверку, повышенной утомляемости обслуживающего персонала, высоким требованиям к безотказной работе системы «человек-машина». Некоторые из параметров, например, износ контактов концевых выключателей, дорожек потенциометрических датчиков невозможно проверить, используя данную методику проверки и КПА. Точность регулирования механизма концевых выключателей при использовании пульта ПП-СЭУЗ-2с зависит от опыта работы, мастерства обслуживающего персонала, что также вносит дополнительную возможность влияния человеческого фактора на качество обслуживания и как следствие безопасность полетов. ГП являются неотъемлемой частью воздушных судов. Применение ГП для управления механизацией крыла позволяет значительно повысить надежность системы, при этом значительно снизить вес. ГП-400 устанавливается на нескольких типах воздушных судов. Повышение требований к безопасности полетов приводит к повышению требований к технологиям обслуживания воздушных судов, квалификации персонала. При этом в условия современной экономики особенно актуально стоит вопрос снижения затрат на обслуживание. 

Поскольку отказ работы системы выпуска, уборки механизации, одним из критических элементов которой является ГП и механизм концевых выключателей на земле вызывает невозможность взлета воздушного судна, необходимо иметь возможность оценивать степень износа данного блока. Простой воздушного судна очень дорого обходится авиаперевозчикам и возможность избежать внеплановый простой, заранее заменив изношенные блоки имеет исключительную актуальность. Отказ же системы выпуска и уборки механизации в воздухе значительно снижает безопасность посадки и может привести к повреждению воздушного судна во время этой операции.

Исходя из этого требуется разработать КПА, которая позволяла бы выполнять проверку с минимальными трудозатратами, имела малый вес, высокую эргономичность, вызывала минимальную утомляемость обслуживающего персонала, соответствовала уровню современного развития техники и позволяла автоматизировать процесс обслуживания. При этом крайне желательно оценивать степень износа механизма концевых выключателей, чтобы иметь представление о возможности отказа данного блока, задолго до его возникновения. 



РАЗРАБОТКА АППАРАТНОЙ ЧАСТИ КПА

Разработка функциональной схемы

Предполагается производить испытания объекта контроля в лабораторных условиях перед установкой на ВС, а также проводить обслуживание на ВС без демонтажа. Для этого КПА должна иметь возможность генерации сигналов, которые ГП получает от БУКЗ и других элементов системы управления механизацией с параллельным контролем углов срабатывания концевых выключателей и проверке на соответствие, указанным в руководстве по эксплуатации. Также для удобства обслуживающего персонала КПА должна выдавать дополнительную информацию по текущей проверке, инструкции, которые необходимо выполнять для ее завершения. 

Для контроля износа концевых выключателей будет использоваться измерение переходного сопротивления контактов. Для контроля износа дорожек потенциометрических датчиков будет использоваться измерение сопротивления с построением характеристики положение вала – сопротивление, которое косвенно будет измеряться АЦП в виде напряжения при подаче питания на датчик. Функциональная схема КПА изображена в приложении Б.

Для реализации двух типов проверки лабораторной и без демонтажа предполагается использовать дополнительные модули. При лабораторной проверке КПА подает управляющие сигналы через схему управления на электродвигатель, который вращает вал гидропривода вместе с механизмом концевых выключателей и резистивным датчиком положения. Также для контроля положения вала и резистивного датчик угла будет использоваться оптический датчик положения.



Выбор элементной базы

Устройство вывода, ввода и хранения информации

Устройства ввода и вывода информации - это основа эргономики, внешнего вида и удобства использования любого устройства. В разрабатываемой КПА требуется выводить графики и текстовую информацию. Графики требует высокого разрешения экрана и высокой производительности вычислительного устройства. Возможностью вывода графической информации обладают жидкокристаллические дисплеи. На рынке представлено большое количество различных моделей, имеющие различные интерфейсы подключения, разрешение, размер и другие параметры.

Определимся с размером будущего устройства. Опыт использования устройств с графическим интерфейсом подсказывает, что устройства с диагональю менее 6 дюймов неудобны в использовании, особенно при необходимости работать с графикой. Однако нужно помнить, что разрабатываемая КПА требует портативности и слишком большой размер будет неудобен в использовании, но теперь уже по причине большого веса устройства, что плохо сказывается на эргономике. Исходя из этих соображений примем размер экрана равным 7 дюймов.  

Основные интерфейсы подключения дисплея: LVDS, RGB, 8080/6080, SPI или I2C (при условии наличия контроллера). Наличие контроллера на плате дисплея снимает нагрузку с вычислительного устройства, при этом дисплей с контроллером практически не отличается по цене от дисплея без контроллера. Также на рынке существуют высоко интегрированные решения в виде электронных модулей, которые помимо дисплея, контроллера дисплея содержат также еще и сенсорную панель вместе с контроллером. Сенсорный экран открывает огромные возможности при работе с графическими данными, позволяет создавать интуитивно понятные интерфейсы. Такой электронный модуль решает сразу 3 задачи – ввод, обсчет графики и вывод информации.

Под данные требования был выбран электронный модуль ER-TFTM070-3.3. Характеристики модуля приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Характеристики модуля

Параметр

Значение

Разрешение экрана

800 x 480

Контрастность

500:1

Тип сенсора

Резистивный/емкостной

(в зависимости от комплектации)

Тип контроллера дисплея

RA8875

(вывод на экран кривых, заливка областей) 

Интерфейс подключения

8080/6080, SPI, I2C

Напряжение питания

5 В/ 3,3 В

(в зависимости от комплектации)

Дополнительно

Разъем micro SD-карты

Дополнительным плюсом данного устройства является наличие интерфейса и разъема карты памяти, что решает еще одну из задач проекта – хранение отчетов о проверке.



Блок согласования и коммутации

Замкнутая контактная пара механизма концевых выключателей имеет сопротивление порядка 0,1-0,2 Ом. Измерение таких сопротивлений возможно несколькими способами: мостовая схема, измерение падения напряжения при включении на контактную группу источника тока (напряжение умножается с помощью операционного усилителя) и другие. В проекте будет использована схема с источником тока. Падение напряжения при токе в 1А на контактной группе согласно закону Ома, будет составлять:

U=I?R=0,1..0,2 Ом ? 1А = 0,1...0,2В

Откуда следует что АЦП, с помощью которого, производится измерение должен иметь высокую чувствительность и как можно большую разрядность. 

В качестве источника тока выбрана микросхема КРЕН14ЕН12А, представляющая из себя линейный стабилизатор. Для точной установки тока на плате будет предусмотрен многооборотный подстроечный резистор с низким ТКС, регулировка которого будет производится при сборке устройства.

Измерение переходного сопротивления необходимо производить по 12 каналам (6 концевых переключателей с нормально замкнутыми и нормально разомкнутыми контактами). Для того чтобы избежать необходимости использования дорогостоящей АЦП по 12 каналам используем схему коммутации на двухканальных реле. Поскольку ток коммутации небольшой выбираем миниатюрные реле IM01GR с максимальным током 2А, напряжение питания обмотки 3В. Внешний вид и внутренняя схема реле представлена на рисунке 3.



Рисунок 3 – Внешний вид и схема реле

Для управления обмотками реле используем микросхему ULN2803, представляющую из себя массив из восьми составных транзисторов Дарлингтона, параллельно выходам которой включены защитные диоды, предохраняющие выхода от ЭДС самоиндукции обмоток реле. Структура микросхемы изображена на рисунке 4. 



Рисунок 4 – Структура микросхемы ULN2803



Вычислительное устройство и АЦП

В качестве вычислительного устройства можно использовать как различные готовые решения: программируемые логические контроллеры, промышленные компьютеры, так и встраиваемые: МК, микропроцессоры, ПЛИС, процессорные модули. Готовые решения имеют высокую цену, избыточную для проекта производительность большой вес и габариты. Из встраиваемых решений больше всего подходит МК, по причине малых размеров, наличия развитой периферии и наличия большого количества встроенных контроллеров интерфейсов.

АЦП имеется в составе практически любого современного микроконтроллера, однако точность, чувствительность и разрядность этого блока обычно невысокие. Как альтернативный вариант возможно использование отдельной микросхемы АЦП, данные с которой считываются по интерфейсу SPI. При более детальном анализе рынка был найден МК К1986ВК214 отечественного производства, имеющий в составе ?? АЦП с разрядностью 24 бита, высокой чувствительностью, встроенным операционным усилителем по входу и возможностью дифференциальных измерений. На МК использовано ядро ARM Cortex-M0, производительность которого достаточна для проектируемого КПА. Характеристики МК представлены в таблице 3. 

Таблица 3 - Основные характеристики К1986ВК214

Ядро:

ARM 32-битное RISC ядро Cortex™-M0, тактовая частота до 36 МГц; 

Умножение за один цикл.

Память:

Встроенная энергонезависимая память программ FLASH типа размером 64 Кбайт; 

Встроенное ОЗУ размером 16 Кбайт.

Питание

Внешнее питание 2,2…3,6 В; 

Встроенный регулятор напряжения на 1,8 В для питания ядра; 

Встроенные схемы контроля питания; 

Встроенный домен с батарейный питанием;

Тактирование

Встроенный подстраиваемый RC генератор HSI, 8 МГц;

Встроенный подстраиваемый RC генератор LSI, 40 кГц;

Внешний осциллятор HSE, 2…16 МГц;

Внешний осциллятор LSE, 32 кГц;

Встроенный умножитель тактовой частоты PLL для ядра.

Режим пониженного энергопотребления:

Режим SLEEP, DEEPSLEEP и Standby;

Батарейный домен с часами реального времени и регистрами аварийного сохранения.

Аналоговые модули:

24-х разрядный ?? АЦП (до 3 каналов);

12-ти разрядный АЦП (до 8 каналов) измеряемый диапазон от 0 до 3,6 В;

Температурный датчик.

Периферия:

Контроллеры интерфейсов UART, SPI, I2C;

Контроллер символьного LCD дисплея;

До 47 пользовательских линий ввода-вывода;

Два блока 16-ти разрядных таймеров;

Два сторожевых таймера.

Режим отладки:

Последовательный отладочный интерфейс SWD.

Корпуса:

64-х выводной пластиковый LQFP10X10-64-OP-01.

Температурный диапазон: 	

-40…+85°С;



МК имеет необходимые для работы в проектируемом КПА интерфейсы (см. рисунок 5). Дополнительно имеется встроенный модуль измерения температуры (возможно использовать для программной компенсации температурных погрешностей), часы реального времени (используется в проекте для записи отчетов о проверке на устройство хранения) возможностью питания от батареи Li-ion 3V.

Двигатель и схема управления

Для вращения вала ГП при тестировании механизма концевых выключателей в лабораторных условиях перед установкой на ВС используется двигатель с редуктором и оптический датчик положения. Существуют готовые решения для станков с ЧПУ, в которых используется биполярный шаговый двигатель на валу которого имеется редуктор. 



Рисунок 5 – Структурная схема К1986ВК214

Таким решением является, например, PureLogic PL57GH76-50D8. В основе привода шаговый биполярный двигатель NEMA23 и понижающий редуктор 1:50, максимальное напряжение питания 36В, номинальный ток 3А. При питании от 27В двигатель потребляет 2,25А. Управление двигателем с МК можно организовать с помощью готовых решений (драйверы шаговых двигателей), с помощью специализированных микросхем или схемой H-моста из силовых ключей с драйвером для согласования напряжений открытия ключей и логического уровня МК. Наиболее компактным, простым и надежным решением при токах потребления в 2...3А является специализированная микросхема TB6560AHQ. 

Максимальный ток коммутации 	0…3А

Напряжение коммутации		6...40В

Напряжение питания логики		4.5…5.5В

Схема управления клапанами гидропривода

Точное управление клапанами гидропривода требует частые и кратковременные переключения устройств коммутации. В таких условиях механическое реле сильно проигрывает твердотельному, так как время отклика механического реле на управляющий сигнал значительно ниже (порядка 30…50мс против 3…10мс у твердотельного), как и надежность при частых коммутациях. Внутренняя опторазвязка и возможность управления твердотельным реле непосредственно с МК, не применяя промежуточных драйверов для обмоток также является дополнительным аргументом в пользу твердотельных реле. В проекте используется твердотельное реле PVG612APbF, основные характеристики и структура приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Характеристики твердотельного реле PVG612APbF

Параметр

Значение

Ток управления

5…25мА

Коммутируемый ток

0…4А

Коммутируемое напряжение

0…60В

Максимальное время включения

3.5мс

Максимальное время выключения

0.5мс



Описание принципиальной схемы



Конструкция



Рисунок 6 – Внешний вид КПА



РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ КПА

Описание алгоритма работы

Алгоритм работы КПА представлен в приложении Г

Интерфейс КПА



Алгоритм проверки



МЕТОДИКА ПРОВЕРКИ

Проверка в лаборатории

К РО АН-124-100

Технологическая карта №001

На страницах

Пункт РО

Наименование работы: проверка механизма концевых выключателей гидропривода

Трудоемкость (чел.-ч)

Содержание операции и технические требования





РАСКОНСЕРВАЦИЯ

Протрите гидропривод чистой салфеткой, смоченной в Нефрасе, до удаления консервирующей смазки, просушите на воздухе в течение 5-10 мин. Внутреннюю расконсервацию не проводите.

Сделайте в паспорте гидропривода отметку о расконсервации и проверке перед установкой на самолет.

Проверьте на гидроприводе наличие и исправность контровок, пломб, отсутствие повреждений и коррозии.



ПРИМЕЧАНИЕ. На гидроприводе законтрены и запломбированы, пробки фильтров клапанов включения, челночных клапанов, клапана переключения, регулятора расхода, винты крышек блока микропереключателей, заглушки штуцеров: законтрены проволокой винты крепления штуцеров, редуктора и гидромотора, клапан реверса законтрен планкой.





УСТАНОВКА И ПОДКЛЮЧЕНИЕ

2.1. Установите гидропривод на стенд для проверки.

2.2. Соедините вал привода стенда с валом гидропривода переходной муфтой.

2.3. Подсоедините жгуты КПА к разъемам X1, X2, X3, X4 гидропривода.

2.4. Соедините разъем модуля управления с модулем лабораторной проверки.

2.5. Проверьте правильность подключения согласно приложению Д

3. ПРОВЕРКА

3.1. Включите питание установки

3.2. На основном экране модуля управления нажмите «ЛАБОРАТОРНАЯ ПРОВЕРКА»



Рисунок 7 – Основной экран КПА

3.3. Дождитесь остановки привода модуля лабораторной проверки.

3.4. Сверьте показания КПА с нормативами в РЭ. 

ПРИМЕЧАНИЕ. Отклонения от нормы, на значение большее допустимого в РЭ будут выделены на экране красным цветом. Допустимые значения переходных сопротивлений контактов 0.15±0.1Ом. На графике зависимости сопротивления от положения вала допускаются резкие отклонения не более чем на 5%, разрывы не допускаются.



Рисунок 8 – Экран проверки механизма концевых выключателей

3.5. Выключите питание установки.

3.6. Демонтируйте гидропривод со стенда.

ПРИМЕЧАНИЕ. При необходимости выполните консервацию





























При обнаружении неисправностей гидропривод к эксплуатации не допускается



























































При отклонении от циклограммы выполнить ТК №504 на стр. 525-532 РЭ











Проверка на ВС

К РО АН-124-100

Технологическая карта №002

На страницах

Пункт РО

Наименование работы: проверка механизма концевых выключателей гидропривода

Трудоемкость (чел.ч)

Содержание операции и технические требования (ТТ)

Работы вы-полняемые при отклоне-нии от ТТ



ПОДКЛЮЧЕНИЕ 

Убедитесь, что концевые закрылки находятся в убранном положении.

Установите стремянку в районе подъемника концевых закрылков № 5.

 Откройте откидную панель в районе подъемника № 5.

 Подключите к бортовым клапанам гидросистемы № 1 и № 4 наземные гидроагрегаты.

 Замерьте величину недовода подъемников № 5 до механических упоров убранного положения, который должен быть (6 ± 1) мм



Рисунок 9 – Подъемник №5

Установите датчик положения на подъемник №5

Отсоедините жгуты самолета от разъемов X1, X2, X3, X4 гидропривода

Подсоедините жгуты КПА к разъемам X1, X2, X3, X4 гидропривода

Подсоедините кабель датчика положения к КПА. 

Подключите питание к КПА

Проверьте правильность подключения согласно приложению Д



ПРОВЕРКА

Включите питание установки

На основном экране модуля управления нажмите «ПРОВЕРКА НА ВС»

Дождитесь прекращения движения концевых закрылков

Сверьте показания КПА с нормативами в РЭ. 

ПРИМЕЧАНИЕ. Отклонения от нормы, на значение большее допустимого в РЭ будут выделены на экране красным цветом. Допустимые значения переходных сопротивлений контактов 0.15±0.1Ом. На графике зависимости сопротивления от положения вала допускаются резкие отклонения не более чем на 5%, разрывы не допускаются.



Рисунок 10 – Экран проверки

Выключите питание установки.



ПО ЗАВЕРШЕНИЮ ПРОВЕРКИ

Отсоедините жгуты КПА от разъемов X1, X2, X3, X4 гидропривода.

Демонтируйте датчик положения с подъемника №5

Подсоедините жгуты системы управления и контроля концевыми закрылками к разъемам X1, X2, X3, X4 гидропривода.

Отключите от бортовых клапанов гидросистемы № 1 и № 4 наземные гидроагрегаты.

Закройте откидную панель в районе подъемника № 5.





































































При отклонении от циклограммы выполнить ТК №504 на стр. 525-532 РЭ















ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном проекте была разработана КПА и технология проверки для системы управления и контроля концевыми закрылками самолета АН-124. Были рассмотрен принцип работы, проведен анализ технологии ТО. Разработана функциональная и принципиальная и схема соединений КПА. 

Результат работы высокотехнологичная автоматизированная КПА, в которой реализована проверка дополнительных параметров системы.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Руководство .......................