CZ2010582A3 - Systém pro merení náklonu telesa v atmosfére, zejména letadel - Google Patents

Abstract

Systém obsahuje mikroprocesorový systém (16) tvorený blokem (17) vstupu a výstupu, výpocetní jednotkou (18) a pametí (19), který je napojen pres blok (20) distribuce napájení na externí zdroj energie. Systém je tvoren dutinou (1) izolovanou od tlaku okolní atmosféry, umístenou uvnitr telesa (29) v místech, která mení symetricky svojí polohu vzhledem k težišti telesa (29). Strední cást dutiny (1) je propojena s elektromagnetickým ventilem (3) a s prvním diferenciálním senzorem (4) tlaku, jehož vstup vyústený do okolní atmosféry, tvorí první mericí místo (9). Jedna strana dutiny (1) je pripojena k druhému diferenciálnímu senzoru (6) tlaku vyústenému do okolní atmosféry vstupem tvorícím druhé mericí místo (10). Druhá strana dutiny (1) je pripojena k tretímu diferenciálnímu senzoru (8) tlaku vyústenému do okolní atmosféry vstupem tvorícím tretí mericí místo (11). Elektromagnetický ventil (3) je spojen s prvním výstupem (23) mikroprocesorového systému (16). První diferenciální senzory (4) tlaku je umísten v ose rotace telesa (29) a druhý diferenciální senzor (6) tlaku a tretí diferenciální senzor (8) tlaku jsou umísteny symetricky vzhledem k ose rotace telesa (29). Výstup prvního diferenciálního senzoru (4) tlaku je propojen pres první A/D prevodník (12) s mikroprocesorovým systémem (16), k nemuž je dále pres druhý A/D prevodník (13) pripojen druhý diferenciální senzor (6) tlaku a pres tretí A/D prevodník (14) rovnež tretí diferenciální senzor (8) tlaku.

Description

System pro mëfeni nâklonû télesa v atmosfére, zejména letadel

Oblast technikv

Pfedklâdanë feseni sa tvks «vctémi, „λ,._ι_ . ° ...

----...c.cin HdMunu tetesa v prostoru pro orientacm a navigacni ûcely. Vyuzivâ se zde znalosti umisténi senzorû a zmëfeného rozddu tlaku, ktery vyplÿvâ z vlastnosti zemské atmosféry. Metoda, kterou systém pracuje, se obzvlâstë hodi pro mëfeni polohovÿch ûhlû a v oblasti zpfesnëni ûdajû z inerciâlnich senzorû malÿch letadel.

Dosavadni stav technikv

Letadla, kterâ se pohybuji v atmosférickém obalu zemë, urcuji svoji orientaci v prostoru, tzv. polohové ûhly, tj. podélnÿ sklon, viz obrâzek 1A, a pficnÿ nâklon, viz obrazekW, na zâkladë vizuàlnich podnëtû pri tzv. letech za viditelnosti nebo na zaklade signalu z pfistrojû ph tzv. letech podle pfistrojû. Pro urceni orientace vpripadë letû za viditelnosti pilot pouzivâ k orientaci câru horizontu, podle které udrzuje letadlo vpozadované orientaci. Vpripadë letû podle pfistrojû je câra honzontu zobrazena jednim z pfistrojû na palubni desce. Informace o nâklonech letadla je mëfena pomoci snimacû, které tn/ale monitoruji zrychleni, tzv. akcelerometry, a ûhlové rychlosti ve vsech tfech osâch letounu. Jednotce mëfeni orientace v prostoru se fiké gyroskop nebo jednotka inerciâlni navigace. V praxi se pouzfvaji systémy zalozené na optickém principu, na principu setrvaénosti rotujici hmoty a pohybu hmotnostniho elementu po drâze. Systémy zalozené na principu rotujici hmoty, tedy mechanické gyroskopy, trpi problémy, které souviseji s rotujici mechamckou câsti méficiho systému. Tyto pfistroje jsou mechanicky nârocné na vÿrobu a ùdrzbu, a tudiz nâkladné. Systémy zalozené na optickém principu vyuzivaji pro urceni ûhlové rychlosti interference svétel generovanÿch zdrojem zâfeni pri prûchodu optickou cestou rûzné délky. V praxi jsou oznacované jako laserové gyroskopy, které jsou velmi pfesné a velmi nâkladné.

Vposledm dobè hojnè vyvijené a levné mikromechanické systémy oznacovane MEMS pracuji na principu, kterÿ vyuzivâ pohybu hmotnostniho elementu na pruznem rameni, kterÿ je vytvorenÿ v kfemikové struktufe. Pohyb hmotnostniho elementu je snimân rùznÿmi principy, napriklad jako zmëna kapacity mezi elektrodami. Bohuzel presnost tohoto systému neni dostatecnâ pro navigacni aphkace a velmi zâvisi na faktorech okolniho prostfedi, napr. teploty. V pfipadë noijzitt tÂrhtn οωπτλγΛ . .

, ------- vjcuiiuigc fiieiciami navigace dochâzi casern nezanedbatelnemu driftu vÿstupni hodnoty, kdy mërenÿ udaj pomalu prechâzi na nespravnou hodnotu vlivem nepfesnosti vÿroby senzorû, mëficiho fetëzce a vÿpocetniho systému jako je napf. numerickâ integrace dat. Tato nepfesnost se zacne projevovat v dobë fâdu desitek minut.

V letectvi jsou béznë vyuzivàny klasické vÿskomëry, jak uvàdi napriklad US 4507962, pro méreni vÿëky letadla nad zemskÿm povrchem, které mëfi vÿsku tlakovÿm senzorem s prohÿbanou membrânou, kdy jedna strana je vystavena tlaku okolni atmosféry a druhâ strana membrâny uzavirâ velmi malÿ objem bez pfitomnosti vzduchu - vakuum. Pro zvÿseni pfesnosti mëfeni diference vÿëky mezi dvëma body je mozné pouzit tzv. vzorkovac, kterÿ umozni ulozeni vzorku atmosféry do malého objemu, coz je feseno v US 3397581, kterÿ mùze bÿt realizovanÿ i jako samostatnÿ blok, jak uvâdi napriklad US 4302973. Tyto systémy ale nejsou pouzivané pro mereni nâklonù letadla V pfipadë, ze se vyskytuje podobnÿ systém s propojenim obou stran letadla tlakovÿm vedenim, je toto tlakové vedeni na obou stranâch otevfené do atmosféry, viz Fig.1, US 6626024, a slouzi k omezovânî vlivù, které jsou v této patentové pfihlâëce vyuzivàny k mëfeni polohovÿch ùhlü.

Je znâmo rovnëz feseni podle ceské pfihlâsky vynâlezu PV 2010-11. Jeho podstatou je, ze je tvofen snimacim systémem zalozenÿm na diferenciâlnim senzoru tlaku k némuz je pomoci dlouhÿch tlakovÿch pfivodû pfivàdénâ tlakovâ diference, ktera je pfevadënâ na polohovÿ ùhel. Tlakovâ diference je mëfena oproti dvëma vstupnim bodùm, které jsou umisténé symetricky na objektu vzhledem kjeho tëzisti. Pohybem systému se symetricky méni vzâjemnâ orientace vstupnich mist, tim i tlakovâ diference a dâle indikovanÿ udaj. Bohuzel nevÿhodou tohoto uspofâdâni je, ze v dlouhÿch tlakovÿch pfivodech dochâzi k poklesu tlaku mezi vstupnim mistem a senzorem vlivem tfeni a viskozity stën uzavfeného objemu. Protoze vliv tfeni zpusobuje snizeni méfené tlakové diference, a vÿstupniho signâlu, ktery muze V nekterych pripadech az zaniknout v sumu méfeni.

Podstata vynàlezu

Vÿse popsané nedostatky inerciâlnich systémû jsou odstranèné systémem pro mereni nâklonü tëtesa v atmosféfe, zejména letadel. kde toto tèleso je zatizené stâle stejnou chybou méfeni. System obsahuje diferenciàlni senzory a mikroprocesorovy system, kterÿ je tvofen vzâjemnè propojenÿmi bloky. Jednâ se o blok vstupû a vÿstupû, vÿpocetni jednotku a paméf. Mikroprocesorovy systém je napojen près blok distribuée napàjeni na extern! zdroj energie a je dâle opatfen zobrazovacim pristrojem Podstatou nového feseni je, ze systém je tvofen dutinou izolovanou od tlaku okolni atmosféry, kterâ je umisténâ uvnitf têlesa, a to v mistech, kterâ mëni symetricky svoji polohu vzhledem ktèiiàti télesa. Stfedni êâst dutiny je propojena pomoci prvniho tlakového pfivodu s elektromagnetickÿm ventilem as prvnim diferenciâlnim senzorem tlaku, jehoz vstup vyùsténÿ do okolni atmosféry, tvofi prvni méfioi misto. Jeden konec dutiny je pfipojen pomoci druhého tlakového pfivodu k druhému diferenciâlnimu senzoru tlaku vyùsténému do okolni atmosféry vstupem tvoficim druhé rnéficl misto. Druhÿ konec dutiny je pak pfipojen pomoci tfetiho tlakového pfivodu ktfetimu diferenciâlnimu senzoru tlaku vyùsténému do okolni atmosféry vstupem tvoficim tfeti méfici misto. Elektromagnetickÿ ventil je spojen s prvnim vÿstupem mikroprocesorového systému. Prvni diferenciàlni senzor tlaku je umistén v ose rotace télesa. Druhÿ a tfeti diferenciàlni senzor tlaku jsou umistény symetricky vzhledem k ose rotace télesa. Vÿstup prvniho diferenciàlniho senzoru tlaku je propojen près prvni A/D pfevodnik s mikroprocesorovÿm systémem, k némuz je dâle pfes druhÿ respektive tfeti A/D pfevodnik pfipojen druhÿ respektive tfeti diferenciàlni senzor tlaku.

Ve vÿhodném provedeni ma mikroprocesorovy systém druhÿ vÿstup, kterÿ je propojen s korekcnim blokem, kam je pfipojen i vÿstup systému inerciâJnt navigace. Tento korekcni blok je opatfen rozhranim zpfesnënÿch ùdajù systému inerciàlni navigace.

V dalSim mozném provedeni jsou prvni a/nebo druhÿ a/nebo tfeti diferenciàlni senzor tlaku realizovâny jako dvojice diferenciàlnich senzorü tlaku. které maji opaénë propojené vstupy pro privod tlakové diference.

V pfipadë, ze tëlesem je letadlo opatfené tlakovÿm vedenim y podélném nebo pHcném sméru, tvofi toto tlakové vedenl dutinu uzavreného dutého objemu pro udrzovani konstantni hodnoty tlaku. Pak je prvni diferenciàlni senzor umisténÿ v te» v trupu letadla a druhÿ a tfeti diferenciàlni senzor jsou umlstény na konclch kridla letadla, kde symetricky. ale opacnë, mëni svoji polohu vûéi tézisti _ Principem nového systému je, ze je tvoren uzavfenÿm, dutÿm objemem, oznacenÿm zde jako dutina, kterÿ je moine realizovat tlakovÿm rozvodem, vedenÿm mezr snimacimi misty, kterÿ udrzuje stejnÿ referenéni tlak. Na pfihodnÿch mlstech jsou umlstény diferenciàlni senzory tlaku, které mëfi tlakovou diferenci mezi tlakem ve vnëjsim okoli uzavrené dutiny a uvnitf. Pro béznou aplikaci jsou vhodné tfi diferenciàlni senzory, pncemz dva jsou umisténé na mlstech, které mëni symetricky svojl polohu vûëi stredu rotace a tfeti je umlstén v ose rotace. V pfipadë aplikace v letectyi, napf. pfi méfeni pficného nâklonu se pfedpoklâdâ potfeba pfivést referenëni tlak z konce jednoho kfidla na konec druhého kfidla. bude tento objem tvofen tlakovÿm vedenlm, kdy prvni diferenciàlni senzor tlaku je umisténÿ v téziëti telesa, v trupu letadla, a zbÿvajici dva diferenciàlni senzory tlaku jsou umlstény na koncich kfidla, kde symetricky, ale opaêné, mëni svojl polohu vûéi téiisti. Vsechny tfi diferenciàlni senzory tlaku maji jeden vstup pfipojenÿ do uzavfeného objemu dutiny a druhÿ vstup je co nejkratSim pfivodem otevfen do okolni atmosféry.

Pro odstranéni vlivu saturace vÿstupnich ùdajû vsech senzorù je ve stredu. vose symétrie, umisténÿ elektronicky ovlâdanÿ elektromagnetickÿ vent», ktery umoini pfi jeho otevfeni vyrovnat hodnotu tlaku uvnitf dutiny s atmosférickÿm tlakem vné systému, cimz je mozné pouzit pfesnéjsi senzory tlaku a pfesnéji urcovat velikost nâklonu.

Podstatou méfeni nâklonù je méfeni diferenciâlnich tlakû v nékolika mistech konstrukce, ktere se nàslednë porovnâvaji mezi sebou, a z vÿsledku porovnàni je dàle urcen pfislusnÿ polohovÿ ùhel. V pfipadé, ze je tëleso orientovâno vodorovné, tak vsechny tri diferenciâlni senzory tlaku mêfi stejnou diferenci tlaku, kterâ je ovlivnènâ teplotnim rozpinânim vzduchu v uzavfené dutinê a zménami tlaku vokoll diferenciâlnich senzorü tlaku, pficemz ph pomêrovém porovnâni vystupü vsech diferenciâlnich senzorü tlaku se tyto vlivy neuplatni. V pfipadé naklonéni système se vÿse umisténÿ diferenciâlni senzor tlaku dostane do oblasti s nizsim tlakem a nize umisténÿ diferenciâlni senzor tlaku do oblasti s vyssim tlakem. Porovnânim obou udaju s üdajem mèrenÿm diferenciâlnim senzorem tlaku na stfedu je mozné urcit ùhel naklonéni têlesa. V pfipadé zmény vÿsky je mozné, ze velikost diference tlaku mezi uzavrenou dutinou a okolni atmosférou saturuje vÿstup véech tri diferenciâlnich senzorü tlaku. Problem je fesen elektromagnetickÿm ventilem umistènÿm ve stfedu uzavfené dutiny, ktery pfi otevfeni vyrovnâvâ tlak uvnitf a vné dutiny.

Vÿhodou navrzeného systému je mëfeni nâklonu letounu zcela odlisnÿm zpusobem, nez jakÿ je v soucasné dobë bëzné pouzivanÿ. Systém umozôuje méfeni nâklonu télesa v atmosféfe, které je zatizené stale stejnou a v case nerostouci chybou, kterâ neni dâle znâsobena vlivem integrace ve vÿpocetnim systému.

Oproti fesenim uvedenÿm v PV 2010-11, tento systém odstranuje problém souvisejici se ztrâtou tlaku zpüsobenou dlouhÿm tlakovÿm vedenim mezi snimacim mistem a senzorem s vyhodnocovacim obvodem. Prezentované feseni se odliëuje rozdilnÿm uspofâdânim senzorü a uzavfenÿm dutÿm objemem, kterÿ definuje reference hodnotu tlaku, νύδί kterému jsou tlakové diference zâvislé na ühlu nâklonu mëfeny.

Pfehled obrâzkù na vykresech

Systém pro mëfeni nâklonu télesa v atmosféfe a jeho funkce jsou dâle popsâny pomoci pfilozenÿch vÿkresü. Na obr.1A a 1B jsou uvedeny pfiklady umistem vsech tri méficich mist, provedeni dutiny tvofici uzavfenÿ duty objem a dalsi ùdaje pro realizaci mëfeni polohovÿch ühlû letadla, pficemz obr.1A znâzornuje podélnÿ sklon letadla a obr.1B jeho pficnÿ nâklon. Na obr.2 je uvedeno blokové schéma celého systému.

Priklady provedeni vynâlezu

Na obr.1A a 16 je schematicky znâzornéno téleso 29 realizované zde letadlem a jsou zde vyznacena tri méfici mista, a to prvni mérici misto 9, druhé mérici misto 10 a tfeti mérici misto jn. Samotnÿ systém pro méfeni nâklonu télesa 29 v atmosféfe, zde ietadla, je schematicky uveden na obr.2. Systém je tvofen dutinou 1, izolovanou od tlaku okolni atmosféry, kterâ tvori uzavfenÿ objem tlaku, a je umisténâ uvnitf télesa 29, a to v mistech. kterâ symetricky méni svoji polohu vzhledem k tézisti tohoto télesa 29. Stfedni cast dutiny 1 je pfipojena pomoci prvniho tlakového privodu 2 k elektromagnetickému ventilu 3 a k prvnimu diferenciâlnimu senzoru 4. Vstup prvniho diferenciâlniho senzoru 4 je vyùstèn do okolni atmosféry a tvori prvni mérici misto 9. Jedna strana dutiny 1. je pfipojena pomoci druhého tlakového privodu 5 k druhému diferenciâlnimu senzoru 6 vyùsténému do okolni atmosféry vstupem, kterÿ tvori druhé mérici misto 10. Druhâ strana dutiny 1 je analogicky pfipojena pomoci tfetiho tlakového privodu 7 k tretimu diferenciâlnimu senzoru 8 vyùsténému také do okolni atmosféry vstupem, kterÿ tvori tfeti mérici misto Elektromagnetickÿ ventil 3 umoznuje otevfit uzavfenÿ objem tvofenÿ dutinou 1 do okolni atmosféry, kde ûsti prvni méfici misto 9, prvniho diferenciâlniho senzoru 4 tlaku, druhé méfici misto 10 druhého diferenciâlniho senzoru 6 tlaku a tfeti mérici misto ü tfetiho diferenciâlniho senzoru 8 tlaku. Elektromagnetickÿ ventil 3 je spojen s prvnim vÿstupem 23 mikroprocesorového systému 16. Pokud jde o umisténi diferenciâlnich senzorù tlaku, pak pn/ni diferenciâlni senzor 4 tlaku je umistën v ose rotace télesa 29 a druhÿ diferenciâlni senzor 6 tlaku a tfeti diferenciâlni senzor 8 tlaku jsou umistény symetricky vzhledem k ose rotace télesa 29. Jinÿmi slovy feceno, je prvni snimaci misto 9 umisténé v tëziëti télesa 29 a druhé snimaci misto 10 a tfeti snimaci misto IJ. jsou umisténâ symetricky vzhledem k tézisti télesa 29.

Vÿstup prvniho diferenciâlniho senzoru 4 tlaku je propojen vedenim 15 pfes prvni A/D pfevodnik 12 s mikroprocesorovÿm systémem 16, k nëmuz je dâle pfes druhÿ A/D pfevodnik 13 pfipojen druhÿ diferenciâlni senzor 6 tlaku a pfes tfeti A/D pfevodnik 14 rovnéz tfeti diferenciâlni senzor 8 tlaku.

Mikroprocesorovÿ system 16 je tvofen vzâjemné propojenÿmi bloky, a to blokem 17 vstupû a vÿstupû, ktery je propojen s elektromagnetickÿm ventilem 3 a s prvnim A/D pfevodnikem 12, s druhÿm A/D pfevodnikem 13 a se tfetim A/D prevodnikem 14, vÿpocetni jednotkou 18 a pamëti 19. Mikroprocesorovÿ systém 16 je spolu s celÿm systémem mëfeni napojen na blok 20 distribuée napàjeni pomoci vystupu 21. Blok 20 distribuée napàjeni je propojeoÿ s externim zdrojem pomoci vstupu napàjeni 22. Prvni vÿstup 23 mikroprocesorového systému 16 je pfipojen na elektromagnetickÿ ventll 3 a jeho druhÿ vÿstup 24 je pfipojen na zobrazovacl pfistroj 25.

Mèfici systém je mozné vybavit mikroprocesorovÿm systémem 16, kterÿ mâ druhÿ vÿstup 24 zâroveri propojen s korekânim blokem 26 kam je pfipojen i vÿstup systému inerciàlni navigace 27. Tento korekcni blok 26 je opatfen rozhranim 28 zpfesnénÿch ùdajù inerciâlniho systému.

Je mozné rovnëz uspofàdàni, kdy bude prvni diferenciàlni senzor 4 tlaku a/nebo druhÿ diferenciàlni senzor 6 tlaku a/nebo tfeti diferenciàlni senzor 8 tlaku realizovân jako dvojice drferenciàlnich senzorû 30 tlaku, které maji opacné propojené vstupy pro pnvod tlakové diference. Zapojeni tèchto dvojic diferenciàlnlch senzorû tlaku je jako detail soucâsti obr.2,

Je-li tëlesem 29 letadlo opatfené tlakovÿm vedenlm v podélném nebo pficném smëru, tvofl toto tlakové vedeni dutinu 1 uzavfeného dutého objemu pro udrzovàni konstantm hodnoty tlaku. Zde je pak prvni diferenciàlni senzor 4 tlaku umistënÿ v tezisti v trupu letadla, a druhÿ diferenciàlni senzor 6 tlaku a tfeti diferenciàlni senzor 8 tlaku jsou umistënÿ na konclch kfidla letadla tam, kde symetricky, ale opacné, méni svoji polohu vùci jeho tézisti.

Systém pracuje na principu mêreni tlakové diference mezi uzavfenÿm objemem tlaku pfedstavovanÿm dutinou 1, ve které jsou umistënÿ vÿse popsanÿm zpusobem prvni, druhÿ a tfeti mëfici diferenciàlni senzor 4. 6 a 8 tlaku, které jsou tvoreny mefici membrànou. Tato méfici membràna mëfi tlakovou diferenci mezi tlakem uvnitf dutiny 1 a okolnlm atmosférickÿm tlakem. Pfivod atmosférického tlaku k diferenciàlnim senzorûm 4, 6, 8 tlaku je realizovân pomoci krâtkÿch pfivodù k prvnimu méficimu mistu 9, k druhému méficimu mistu 10 a ke tretimu méficimu mistu H, kdy druhé méfici misto 10 a tfeti méfici misto H symetricky meni svoji polohu vzhledem k tëzisti télesa 29, nebo ose rotace, kde lezi prvni méfici misto 9. Méfici mista 9, 10 a H pfivâdéji tlak k pfislusnym diferenciâlnim senzorùm 4, 6 a 8, ktere men tlakovou diferenci mezi tlakem uvnitf uzavfeného dutiny 1 a vnë. Vÿstupy prvniho diferenciâlniho senzoru 4, druhého diferenciâlniho senzoru 6 a tfetiho diferenciâlniho senzoru 8 jsou pfevedeny prvnim analogovë-digitâlnim pfevodnikem 12, druhÿm analogovë-digitâlnim pfevodnikem 13 a tfetim analogovë-digitâlnim prevodmkem 14 na digital™ ùdaje, které jsou pfivedeny pomoci vice-zilového vedeni 15 do mikroprocesorového systému 16. V pfipadé vychÿleni systému podle osy rotace bude druhÿ diferenciâlni senzor 6 tlaku a tfeti diferenciâlni senzor 8 tlaku méfit hodnotu diferenciâlniho tlaku vétéi, respektive mensi nez prvni diferenciâlni senzor 4 tlaku, kterÿ je umistënÿ v ose rotace 2 dutiny 1. Prvni diferenciâlni senzor 4 tlaku je vtomto uspofâdâni urcenÿ hlavnë k mëfeni zmèn tlaku mezi vnitfnim a okolnim prostfedim, které se odehrâvaji vlivem teplotni roztaznosti vzduchu uvnitf dutiny 1 a vlivem lokâlnich zmén tlaku vzduchu v okolni atmosféfe. Vÿstup prvniho diferenciâlniho senzoru 4 je pouzit pro odeëteni téchto vlivû, které soucasnê pùsobi i na druhÿ diferenciâlni senzor 6 a na tfeti diferenciâlni senzor 8, cimz je mozné ziskat vÿstupm signal, kde se tyto vlivy neprojevuji. Hodnota nâklonu je poté ùmérnâ diferenci tlakù na vÿstupech druhého diferenciâlniho senzoru 6 a tfetiho diferenciâlniho senzoru 8. Celÿ vÿpocet je mozné popsat nâsledujicimi vztahy, kdy

Kde je vÿstupni napéti méfené na prvnim diferenciâlnim senzoru 4 tlaku [V], ΰ je zmëna vÿstupu prvniho diferenciâlniho senzoru 4 tlaku odpovidajici lokâlnim vlivûm [V], ” 7 (^-ί*) + 0 = f ( -Δ/’ ) + if . ¢2) = ,/(«)+<>=/ (Δ/η + λ. ₍₃₎

Kde

J® vÿstupni napéti méfené na druhém diferenciâlnim senzoru 6 tlaku [V],

....... ^{,e ν}*^8,υΡηι napëti mérené na tfetim diferenciàlnim senzoru g tlaku (V], / («) je zména vÿstupu napêti druhého diferenciàlniho senzoru 6 tlaku a tfetlho diferenciàlniho senzoru 8 tlaku [V] zâvislà na ùhlu natocenl systému a [’] okolo osy rotace 2, pficemz prodruhÿ diferenciâlni senzor 6 tlaku je f(a} = /(ΔΡ) a pro tfeti diferenciâlni senzor 8 tlaku je / (α) = /(-ΔΡ)

Δ/’ je tlakovâ diference mezi mèficimi misty 10 a 11 [Pa].

Diferenciâlni hodnotu napêti, kterâ je ùmèrnà ùhlu natocenl systému, mezi druhÿm a tretim diferenciàlnim senzorem 6 a g tlaku s vylouêenim lokàlnich teplotnich vlivù a zmén atmosférického tlaku je mozné vypoëitat pomoci:

W(n) = - (/.,,„) = 2 /(a) = 2/(AP). _(4J

Kde V£Z(«) je vÿstupni napêti [V] méfené mezi druhym diferenciàlnim senzorem 6 tlaku a tfetim diferenciàlnim senzorem g tlaku, pfiêemz se odeêità vliv lokàlnich zmén tlaku a teplotnl roztaznosti uvnitf dutiny r Amplituda vystupniho napêti je ùmérnà ùhlu nâbëhu a [°] a nezâvislâ na lokàlnich zmënàch tlaku.

Vÿpocet polohovÿch ùhlu je zajistovanÿ pomoci mikroprocesoroyého systému 16, kterÿ obsahuje pamët 19 a vÿpocetni jednotku 18, kterâ pfistupujefètoku 17 vstupû a vÿstupù a komunikuje s A/D prevodniky 12, 13 a t4 pomoci vedeni 15. Distribuée napajeni celeho systému je zajist’ovanâ vÿstupem 21 bloku 20 distribuée napâjeni, kterÿ je₎₍pfipojenÿ k externimu zdroji napâjeni 22. Takto zapojenÿ mikroprocesorovÿ systém “cte digitâlni hodnoty z A/D pfevodnikû do své vnitrni paméti 19, provâdi popsane matematické operace a na druhém vÿstupu 24 poskytuje vypocitané hodnoty polohovÿch ùhlù, které mohou bÿt primo zobrazované pomoci zobrazovaciho pfistroje 25, nebo pouzity vkorekcnim bloku 26 cislicového zpracovânf signâlù jako doplnëk k vÿstupu systému 27 inerciâlni navigace. Datovou fuzi v korekcnim bloku 26 dojde k zpfesnëni méfeni polohovÿch uhlù a vÿsledné hodnoty jsou poskytované rozhranim 28.

Prûmyslovâ vyuzitelnost

System méfeni polohovych ûhlû nalezne uplatnéni pfedevéim v oblasti malÿch letadel, kde Ûeskà republika patri mezi nejvêtsi vÿrobce a vÿvozce malÿch letadel na svété. Systém umozni korekce driftu levnÿch systémû inerciàlni navigace. Tyto korigované jednotky inerciâlni navigace by nàsledné zvÿsily bezpecnost letu letadel, bezpecnost pilotü a bezpecnost lidi a majetku na zemi. Metodu je mozné nasadit pro zpresnem merciàlnich systémû, které se pohybuji v atmosféie, v oblasti vÿéek od 0 do pfibliznè 10 km.

Claims (4)

1. Systém pro mèfeni nâklonù télesa v atmosféfe, zejména letadel, obsahujici diferenciâlni senzory a mikroprocesorovÿ systém (16), kterÿ je tvoren vzâjemné propojenÿmi bloky, a to blokem (17) vstupù a vÿstupù, vÿpocetni jednotkou (18) a pamèti (19) a je napojen près blok (20) distribuée napâjeni na externi zdroj energie a je dâle opatfen zobrazovacim pristrojem (25) vyznacujici se tim, ze je tvofen dutinou (1) izolovanou od tlaku okolni atmosféry, kterâ je umistènâ uvnitf télesa (29), a to v mistech, kterâ méni symetricky svoji polohu vzhledem k tézisti télesa (29), kde stfedni cast dutiny (1) je propojena pomoci prvniho tlakového pfivodu (2) s eiektromagnetickÿm ventilem (3) a s prvnim diferenciâlnim senzorem (4) tlaku, jehoz vstup vyùsténÿ do okolni atmosféry, tvofi prvni méfie! misto (9), jedna strana dutiny (1) je pfipojena pomoci druhého tlakového pfivodu (5) k druhému diferenciâlnimu senzoru (6) tlaku vyùstënému do okolni atmosféry vstupem tvoficim druhé méfici misto (10) a druhâ strana dutiny (1) je pfipojena pomoci tfetiho tlakového pfivodu (7) k tfetimu diferenciâlnimu senzoru (8) tlaku vyùsténému do okolni atmosféry vstupem tvoficim tfeti méfici misto (11), pficemz elektromagnetickÿ ventil (3) je spojen s prvnim vÿstupem (23) mikroprocesorového systému (16) a prvni diferenciâlni senzor (4) tlaku je umistén v ose rotace télesa (29) a druhÿ diferenciâlni senzor (6) tlaku a tfeti diferenciâlni senzor (8) tlaku jsou umistény symetricky vzhledem k ose rotace télesa (29), pficemz vÿstup prvniho diferenciâlni senzoru (4) tlaku je propojen vedenim (15) près prvni A/D pfevodnik (12) s mikroprocesorovÿm systémem (16), knémuz je dâle pfes druhÿ A/D pfevodnik (13) pfipojen druhÿ diferenciâlni senzor (6) tlaku a pfes tfeti A/D pfevodnik (14) rovnéz tfeti diferenciâlni senzor (8) tlaku.

2. Systém podle nâroku 1 vyznacujici s© tim, ze mikroprocesorovÿ systém (16) mâ druhÿ vÿstup (24), kterÿ je propojen s korekénim blokem (26) kam je pfipojen i vÿstup systému (27) inerciâlni navigace, a kde tento korekeni blok (26) je opatfen rozhranim (28) zpfesnénÿch ùdajû systému (27) inerciâlni navigace.

3. Systém podle kteréhokoli z nârokù 1 nebo 2 vyznacujici se tim, ze prvni diferenciâlni senzor (4) tlaku a/nebo druhÿ diferenciâlni senzor (6) tlaku a/nebo tfeti diferenciâlni senzor (8) tlaku jsou realizovâny jako dvojice diferenciâlnich senzorù (30) tlaku. které maji opacnè propojené vstupy pro pfivod tlakové diference.

4. Systém podle kteréhokoli z nârokû 1 az 3 vyznacujici se tim, ze v pripadè, ze tëlesem (29) je letadlo opatfené tlakovÿm vedenim v podéiném nebo pficném sméru, tvofi toto tlakové vedeni dutinu (1) uzavfeného dutého objemu pro udrzovâni konstantni hodnoty tlaku a prvni diferenciâlni senzor (4) je umisténÿ v tézisti v trupu letadla (29), a druhÿ diferenciâlni senzor (6) a tfeti diferenciâlni senzor (8) jsou umisténÿ na koncich kfidla letadla (29), kde symetricky, ale opaônë, méni svoji polohu vûci tézisti.