Контроллер угловой информации

В настоящее время, в связи с быстрыми темпами развития цифровой техники, число функций, возлагаемых на современное радиолокационное оборудование, сильно увеличивается, системы становятся более надежными, появляются возможности самоконтроля, что значительно упрощает процесс их использования и позволяет в случае возникновения каких-либо отклонений от нормального режима работы немедленно оповестить обслуживающий персонал.

В связи с большим числом требований, предъявляемых к радиолокационной аппаратуре, ее разработка ведется разными КБ, результатом работы которых является отдельные устройства, выполняющие свои строго определенные функции. Кроме того, процесс изменения или добавления определенных узлов аппаратуры вызывает иногда необходимость доработки других, сопряженных с ними устройств.

Все вышесказанное вызывает необходимость к созданию определенных устройств,позволяющих сформировать по определенным входным воздействиям, сигналы, с которыми должны работать следующие узлы радиолокационной аппаратуры.

Темой данного дипломного проекта является разработка электрической принципиальной схемы и маркировочного чертежа устройства, предназначенного для сопряжении датчиков антенны обзорного радиолокатора, являющимися преобразователями ВАЛ-КОД, с двумя комплектами АС, АПД, АПОИ и функционирующего под воздействием различных сигналов управления.

1. Анализ ТЗ

Согласно техническому заданию, необходимо разработать устройство, связывающее датчики антенны с аппаратурой передачи данных, сопряжения и первичной обработки информации.

По ТЗ устройство должно функционировать под различными внешними и внутренними сигналами управления и формировать сигналы ТТЛ уровней специальной формы, целесообразно выполнить его с использованием цифровой техники. В качестве основного элемента, выполняющего все основные логические функции, можно выбрать микропроцессор или ПЛИС, либо выполнить схему на цифровых дискретных элементах.

Рассмотрим каждый из методов отдельно.

Микропроцессор имеет небольшое число портов ввода вывода, кроме того, создание для него программы, выполняющей заданные в ТЗ функции, является непростой задачей и написание ее на языке низкого уровня может вызвать огромные трудности.

При использовании дискретных цифровых элементов появляется множество других проблем. Это и сильное усложнение схемы, связанное с очень большим числом логических элементов, уменьшение ее надежности, увеличение габаритных размеров всего устройства в целом, что является недопустимым с точки зрения заданных в ТЗ требований на разрабатываемое устройство.

Оптимальным выбором для создания схем, выполняющих сложные функции, является использование ПЛИС. Это связано с рядом достоинств их перед различными другими СБИС. Современные ПЛИС обладают огромными возможностями: некоторые из них имеют внутреннюю емкость порядка 100000 вентелей или несколько тысяч логических элементов, кроме того большинство микросхем имеют возможность функционировать, используя пониженное напряжение питания - 2.5 В, причем количество входов и выходов некоторых ПЛИС достигает 1000.

Остановим свой выбор на ПЛИС фирмы ALTERA, так как эти микросхемы являются наиболее доступными и имеют небольшую стоимость, относительно ПЛИС других фирм. Кроме этого фирма ALTERA выпускает целый ряд различных по возможностям и стоимости микросхем, благодаря чему появляется возможность выбора микросхемы исходя из заданных требований. Помимо вышесказанного использование микросхем фирмы ALTERA позволяет создавать проект внутри микросхемы с помощью специальной САПР, характеризующейся простотой и большими функциональными возможностями.

2. Составление структурной схемы устройства

Анализа ТЗ показал большие возможности, открывающиеся при использовании ПЛИС, поэтому все основные логические функции устройства возложим именно на нее.

Согласно ТЗ, устройство должно работать с сигналами, идущими с двух оптических датчиков ЛИР-158А, являющимися преобразователями ВАЛ-КОД. Так как в ТО на оптические датчики сказано, что их выходными сигналами являются сигналы стандартных ТТЛ уровней, а большинство ПЛИС фирмы ALTERA работают именно с такими сигналами, то для их согласования не потребуется никаких дополнительных преобразователей уровня.

Наличие парафазных входных сигналов позволяет осуществлять работу от любого из них при пропадании другого, поэтому в качестве приемников парафазных сигналов, согласно рекомендации на оптические датчики будем использовать микросхемы AM26LS32 фирмы ANALOG DEVICES, осуществляющих преобразование парафазных сигналов в один прямой.

Так как выходной ток микросхемы является небольшим, передачу формируемых, согласно ТЗ, сигналов МАИ и СЕВЕР будем осуществлять через дополнительные буферные каскады усиления для обеспечения нормальной работы АС, АПД и АПОИ. Таким образом, учитывая все вышесказанные характеристики, составим обобщенную структурную схему устройства (смотри рисунок 1).

3. Составление функциональной схемы проекта внутри ПЛИС 3.1

3.1 Использование сигнала U_В

Так как находясь на открытой местности (во избежание сильного изменения диаграммы направленности), антенна обзорного радиолокатора подвержена значительным колебаниям ветра, которые в свою очередь оказывают отрицательное воздействие на работу устройства и могут вызвать ошибки в его работе, была применена простая схема, позволяющая избежать вышеуказанные недостатки. Схема представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Схема формирования сигнала U _АB

Помимо сигналов U_A, U_R, с двух преобразователей ВАЛ тАУ КОД (датчиков ЛИР-158А) на вход ПЛИС поступают сигналы U_B, являющийся сдвинутым на четверть периода сигналом U_А.

Как видно из рисунка 2, на тактируемый вход CLK D триггера подается сигнал U_А, а сигнал не-U_B- поступает на вход D, осуществляя игнорирование любого изменения сигнала U_А, пока не закончится импульс U_А. Таким образом, срабатывание триггера происходит по фронту сигнала U_A, а сбрасывание тАУ по одновременному появлению сигналов не-U_Аи U_Bна входе CLRN триггера смотри рисунок 3.

Рисунок 3 - Временные диаграммы формирования U_AB

3.2 Выбор частоты синхронизации

Так как для реализации многих функций устройства (самоконтроль, формирователь импульсов, имитатор, формирователь управляющих сигналов питания датчиков) требуется тактирующий сигнал, выбор его частоты осуществим из следующих положений: Исходя из требований ТЗ, устройство должно формировать импульсы заданной длительности 40 В±8 мкс и имеющие определенное взаимное расположение смотри рисунок 4.

Рисунок 4 - Временные диаграммы формируемых импульсов

Обычно хорошей точностью считается превышение заданных характеристик хотя бы на порядок, выберем длительность импульсов синхронизации равной 1 мкс, таким образом, длительность сформированных сигналов составит 40 В±1 мкс. Так как входной синхросигнал имеет частоту 20 MHz, составим схему деления импульсов на 20, смотри рисунок 5.

Рисунок 5 - Функциональная схема делителя частоты

На рисунке 5 представлена схема деления частоты на 20. Входной сигнал частотой 20 MHz поступает на синхронизирующий вход пяти разрядного счетчика. Блок CLK 5 осуществляет формирование строба через каждые 10 импульсов синхронизации с длительностью равной 50 нc (20 MHz) Выходные стробирующие импульсы поступают на синхронизирующий вход триггера, результатом работы которого является меандр частотой 1 MHz, смотри рисунок 6.

Рисунок 6 - Временные диаграммы формирователя частоты синхронизации

3.3 Контроль входных сигналов

Алгоритм контроля входных сигналов построен следующим образом: устройство должно осуществлять проверку входящих сигналов на основе данных об расположении импульсов U_АВи U_R, положение которых в нормальном состоянии должно соответствовать рисунке 7.

Рисунок 7 - Временные диаграммы расположения входных сигналов

Так как сигнал U_Rнесет в себе информацию о направлении антенны обзорного локатора на СЕВЕР, то его пропадание может вызвать нарушения в работе локатора, таким образом, необходимо осуществлять контроль данного сигнала, и, при возникновении неисправности, сигнализировать обслуживающий персонал о его исчезновении и осуществлять автоматическое переключение на другой оптический датчик, использующийся для резерва.

Согласно ТО на обзорный радиолокатор, скорость вращения антенны является величиной не постоянной и зависит от большого числа факторов таких как: скорость ветра, температура окружающей среды и т.д. Кроме того, при включении привода локатора выход антенной системы в рабочий режим происходит не мгновенно. Все эти факторы влияют на то, что период следования сигнала U_Rпостоянно меняется. Согласно ТО, нормальным режимом работы локатора считается режим, при котором скорость вращения антенны составляет 1 оборот за 6 с.

Сигнал U_Анесет в себе азимутальную информацию и состоит из набора 4096 импульсов характеризующих изменение угла на 8 минут, поэтому по пришествию импульса U_R, необходимо осуществлять их подсчет и сформировать сигнал аварии при несоответствии их числа 4096-ти, а также осуществить переключении на работу от второго оптического датчика, при необходимости.

Так как контролировать сигналы нужно по разным параметрам, целесообразно разделить функцию контроля входных сигналов на два отдельных модуля:

- Модуль SEVER _ 1,

- Модуль MAI _1.

- Модуль SEVER_1

- Структурная схема модуля SEVER_1представлена на рисунке 8.

Рисунок 8 - Структурная схема модуля SEVER_1

Модуль SEVER _1 организуем таким образом: Так как скорость вращения антенны локатора не статична будем осуществлять ожидание появления сигнала U_Rв течение 30 с, что эквивалентно 5-и оборотам антенны при номинальном темпе обзора, составляющем 1 оборот за 6 с. По истечении этого срока будем формировать сигнал УХУДШЕНИЕ, а также сигналы управления датчиками (выключение первого оптического датчика, включение второго оптического датчика). При возникновении невозможности резервирования (вышли из строя 2-а датчика) будем формировать сигнал АВАРИЯ.

Модуль SEVER _1 представляет собой написанную на языке AHDL программу [1]. Заголовок модуля содержит объявленное заранее значение константы Т _ ZAD, несущее в себе информацию о значении до которого досчитал второй счетчик, и необходимое для быстрого изменения условий работы алгоритма.

Формирование необходимой паузы в 30 с организуем с помощью двух 16-и разрядных счетчиков COUNT _ 1 _ 1 и COUNT _ 2_ 1 на синхронизирующие входы которых подадим синхроимпульсы частотой 1 МГц для первого и старший разряд первого счетчика - для второго соответственно. Таким образом, для формирование необходимой паузы, второй счетчик должен досчитать до числа 458, при возникновении которого с помощью D триггера D2 _1 формируется строб STROB _SEVER _ 1, по которому осуществляется формирование сигнала VCC _ DATCHIK _ 1, управляющего работой оптического датчика смотри рисунок 9 (Здесь, для наглядности, показан один счетчик, и частота синхронизации увеличена в 100 раз). При появлении сигнала U_R, счетчики сбрасываются, и цикл ожидания повторяется заново смотри рисунок 10. Помимо вышесказанного, сигнал управления питанием датчика - VCC _DATCHIK _1 формируется не в любое время (по возникновению STROB _ SEVER _1), а во избежания формирования искаженного импульса, только после окончания действия сигналов U_ABи U_R, благодаря JKтриггеру D1_1, сброс которого осуществляется сигналом управления WORK смотри рисунок 11. Кроме того, функционирование модуля SEVER _1 осуществляется под воздействием внешних сигналов управления:

- WORK-Работа,

- USTIROVKA -Юстировка,

- MU - Местное управление.

При включении режима WORK осуществляется нормальная работа схемы и контроль входных сигналов. В режиме USTIROVKA или MU - контроль сигналов не функционирует и режим формирования сигналов УХУДШЕНИЕ и АВАРИЯ не происходит. Помимо этого в режиме USTIROVKA схема автоматически устанавливает сигнал VCC _DATCHIK 1 в положение, соответствующее работе первого оптического датчика.

Рисунок 9 - Временные диаграммы формирования сигнала, управляющего питанием первого датчика

Рисунок 10 - Временные диаграммы сброса счетчиков сигналом U_R

Рисунок 11 - Временные диаграммы формирования сигнала VCC _ DA TCHIK _ 1 по сигналу STROB _ SEVER _1 и U_AB

Контроль расположения импульсов U_Аосуществим иначе:

В паспорте на оптический датчик (ЛИР-158А) сказано о возможности изменения числа импульсов 4096 в переделах В±15 импульсов, то по возникновению данной ситуации будем формировать строб отклонения числа импульсов от заданного. При сильных изменениях в числе импульсов U_Авбудем формировать сигнал АВАРИЯ, и устанавливать сигнал VCC DATCHIK 1, управляющий работой первого датчика, в положение выключено.

Модуль MAI__1

Структурная схема работы модуля MAI _ 1 представлена на рисунке 12.

Рисунок 12 - Структурная схема работы модуля MAI _ 1

Модуль MAI _1 представляет собой программу, написанную на языке

AHDL [1] и предназначенную для работы с сигналами, идущими с первого оптического датчика. В заголовке программы добавим обозначения констант.

NUM _ MAI _ МАХ (максимально допустимое число импульсов U_АВ),

NUM _ MAI _ NORM (Нормальное число импульсов U_АВ),

NUM _ MAI _ MIN (минимально допустимое число импульсов U_АВ).

Изменение данных величин, по необходимости, позволяет быстро осуществить изменение условий работы модуля MAI _1. В качестве основных элементов программы являются два счетчика импульсов:

COUNT 1 _1 - 16-и разрядный счетчик импульсов U_АВ.

COUNT 2 1 -4-ех разрядный счетчик стробирующих импульсов

NE_NORMA_l.

Так как схема управляется внешними сигналами, и неожиданное переключение может вызвать незапланированное неправильное формирование сигнала ошибки, проверка числа импульсов U_АВосуществляется во время прихода второго импульса U_R, в результате чего происходит формирование строба NORMA _ 1, если число импульсов соответствует 4096-и, NE _ NORMA _ 1, если число импульсов U _АВлежит в допустимых пределах и NE_V_ DOPUSKE_1, если их число выходит за значения, указанные в разделе констант, смотри рисунок 13. При работе схемы под воздействием управляющих сигналов ЮСТИРОВКА, MU_D1 или MU_D2, последние два действительны только при наличии дополнительного сигнала, включающего режим местного управления, схема контроля входных сигналов модуля MAI _1 прекращает свою работу и устройство не реагирует на возникновение каких-либо нарушений в работе оптических датчиков.

Рисунок 13 - Временные диаграммы работы модуля MAI _1

Как видно из рисунка 13, счетчик считает стробирующие импульсы NE_NORMA_1, появление же импульса NE_V _DOPUSKE_1 вызывает немедленное формирование сигнала VCC_DATCHIK _1. При возникновении импульса NORMA _ 1 происходит сброс счетчика, и работа схемы продолжается смотри рисунок 14. (Здесь, для наглядности восприятия, показана работа только второго счетчика)

Рисунок 14 - Временные диаграммы сброса счетчика по сигналу NORMA_1

При появлении подряд трех стробирующих импульсов NE_NORMA _1 происходит формирование сигнала VCC _DATCHIK_ 1 и переключение на работу от второго оптического датчика.

3.4 Блок PR_SEVER_1

Работа модуля MAI _1 была бы невозможна без специально написанного дополнительного блока PR_SEVER_1, осуществляющего пропуск первого импульса U_R, по переключению схемы из одного режима работы в другой смотри рисунок 15.

Рисунок 15 - Временные диаграммы работы блока PR_SEVER_1

Как видно из рисунка 15, сигналы переключения режимов WORK-USTIROVKA приводят к сбросу формирователя последовательности SEVER_1_1, организованного на триггерах d1 _1 и d2 _1. На синхронизирующие входы, которых поданы сигналы U _R, и не-U _Rсоответственно. Сброс триггеров осуществляется подачей на их входы CLRN сигналов управления - WORK и USTIROVKA.

При работе схемы в режиме не-WORK последовательность импульсов SEVER _1 _1 полностью совпадает с последовательностью U_R

Сигнал MU_ON предназначен для передачи информации о необходимости работы первого датчика в блок MAI _1 и SEVER _1. Как видно из рисунка 15, во время включения режима USTIROVKA, сопровождающегося выключением режима WORK, сигнал разрешение работы первого датчика не отключается, что связано с необходимостью работы в этом режиме обоих датчиков. Сигналы IMP_MAI__1 и IMP SEVER _1 сформированы под воздействием внешних управляющих сигналов, указанных выше и являются копиями последовательностей сигналов U_АВи U_R.

3.5 Блок DATCHIK_1

Структурная схема блока DATCHIK _1 представлена на рисунке 16.

Рисунок 16 - Структурная схема работы блока DATCHIK _1

Данный блок предназначен для работы с модулями MAI _ 1 и SEVER _ 1 и осуществляет передачу управляющих сигналов из одного модуля в другой, создавая, таким образом, возможность выключения модуля при появлении в другом - внутреннего сигнала аварии. Режим передачи внутренних сигналов состояния осуществляется при помощи сигналов VCC _ SEVER_1 и VCC_МAI _1 для модулей MAI и SEVER соответственно. Результатом работы блока DATCHIK_1 являются сформированные сигналы VCC__D_1, NORMA _1 и NE _ NORMA __ 1, назначение которых приведено ниже:

-VCC_D_1 несет в себе информацию о результате работы модулей MAI_ 1 и SEVER _ 1. (Сигнал с активным низким уровнем).

-NORMA _1 - строб импульс, показывающий, что при повороте антенны локатора на 360В°, число импульсов U_Авпервого оптического датчика соответствует 4096-ти.

-NE _NORMA _1 - строб импульс, показывающий, что при повороте антенны локатора на 360В°, число импульсов U_АВпервого оптического датчика отклонилось от номинального значения на допустимую величину.

3.6 Функции управления резервным оптическим датчиком

Организация работы второго оптического датчика построим по аналогичной с первым датчиком схеме. Контроль входных сигналов U_АВи U_R, идущих с резервного оптического датчика, возложим на модули MAI _2,

SEVER _ 2 и блок управления DATCHIK _2. Режим работы блока

PR _ SEVER 2 создадим отличным от PR _ SEVER _1, так как второй датчик в режиме WORK, при нормальном функционировании первого, должен быть отключен. Для этого, помимо вышеуказанных сигналов, характерных PR SEVER 1, введем дополнительный входной сигнал VCC __DATCHIK _1, идущий с блока DATCHIK_1 и осуществляющий разрешение формирование последовательностей IMP _МА1 _2 и IMP _ SEVER _ 2 по импульсам идущим со второго оптического датчика.

Таким образом, при одновременной работе PR _SEVER _1, DATCHIK _1 и PR SEVER_2, DATCHIK _2 в режиме WORK осуществляется работа с первым датчиком, а при возникновении неисправности (формирование сигналов АВАРИЯ модулями MAI _1 или SEVER _1), происходит автоматическое

переключение на работу и прием сигналов от резервного датчика. При возникновении ошибок в работе второго датчика (формирование сигналов АВАРИЯ модулями MAI_2 или SEVER 2) происходит формирование общего сигнала АВАРИЯ и работа схемы останавливается.

При переключении режима работы схемы с WORK на USTIROVKA или на MU вышеуказанными модулями происходит автоматическая установка внутренних сигналов управления оптическими датчиками в положение, соответствующее включенному состоянию и осуществляется выключение схем контроля за параметрами принимаемых импульсов.

Структурная схема совместной работы блоков DATCHIK _ 1 и

DATCHIK_2 приведена на рисунке 17. Как видно из рисунка 17, в режиме WORK, сигнал управления включением питания второго оптического датчика является обратным по отношению к сигналу, осуществляющему управление питанием первого оптического датчика. Таким образом, работа второго оптического датчика запрещена до момента возникновения аварии в первом.

Рисунок 17 - Структурная схема совместной работы блоков DATCHIK_1 и DATCHIK_2

Временные диаграммы работы вышеуказанных блоков вместе приведены на рисунке 18, где MAI _1, SEVER _1 иллюстрируют работу счетчиков схем контроля импульсов первого датчика, a MAI_2, SEVER_2 - для второго. (Для наглядности частота синхронизации увеличена в двадцать пять раз).

3.7 Блок формирователей сигналов МАИ и СЕВЕР

К одним из требований, предъявляемых к разрабатываемому устройству, является формирование сигналов специальной формы и имеющих определенную временную расстановку смотри рисунок 3. В перечисленных выше режимах, кроме режима ИМИТИТОР, сигналы МАИ и СЕВЕР должны формироваться только по фронту приходящих с оптических датчиков импульсов U _Ави U_R, причем, как видно из рисунков 3 и 6, сигнал СЕВЕР должен формироваться до прихода импульса U_R, создавая, таким образом, ситуацию, при которой создание первого импульса СЕВЕР оказывается невозможным, в связи с неизвестностью априорных данных о количестве импульсов U _Ав.

Поэтому при разработке блока формирователя сигналов было сделано следующее. При переключении режима работы и появлении сигнала включения питания датчика 1, процесс формирования импульсов начинается не сразу, а по прошествии первого импульса U_R. Причем, при возникновении неисправности оптического датчика и появлении сигнала U_Rпозже 4096-ти импульсов U_AB, сигнал СЕВЕР будем формировать точно на 4096-ом импульсе, так как этого требуют другие устройства, входящие в аппаратуру локатора. Кроме этого, при возникновении ситуации, когда импульс U_Rпоявляется раньше требуемого, процесс формирования СЕВЕРА прерывается до появления следующего сигнала U_R. Структурная схема формирователя представлена на рисунке 19, временные диаграммы работы блока с числом импульсов U_АВ > 4096 и с U_АВ < 4096 приведены на рисунках 20 и 21 соответственно.

Рисунок 19 - Структурная схема работы формирователя импульсов МАИ и СЕВЕР

Рисунок 20 - Временные диаграммы работы блока формирователя, где число U_АВ > 4096

Рисунок 21 - Временные диаграммы работы блока формирователя, где число U_Ав < 4096

3.8 Блок IMITATOR

Для формирования сигналов специальной формы (смотри рисунок 4), с параметрами, не зависящими от входных импульсов U_АВи U_R, в графическом редакторе системы MAX+plus [2] был разработан блок IMITATOR, позволяющий по импульсам синхронизации осуществить создание вышеуказанных сигналов с высокой точностью. Формирование длительности и временного расположения импульсов МАИ и СЕВЕР аналогичны разработанному выше блоку формирователя сигналов. Так как поворот антенны осуществляется за 6с, а число импульсов, идущих с оптических датчиков, равно 4096-и, необходимый период следования равен: Т_МАИ==1.46 мс (смотри рисунок 4). За его создание отвечает дополнительный 11-и разрядный счетчик синхроимпульсов частотой 1 МГц, идущих из блока формирования тактового синхросигнала (смотри рисунки 5 и 6)

Функциональная схема блока имитатора представлена на рисунке 22. Блоки SBROS 11_i, SBROS _13_i создают сигналы сброса SBROS _11 и SBROS 13 для счетчиков, формирующих период следования импульсов МАИ и принимающих участие в формировании сигнала СЕВЕР. Длительность же вышеуказанных импульсов контролируется с помощью блоков SBROS_7_i_1, SBROS 7_i_2, SBROS 7_ i_3, представляющих собой, написанную на языке AHDL программу [1], реализующую создание стробов, защелкивающих 3-и JK триггера для последующего создания необходимой длительности.

Функционирование блока происходит под воздействием внешнего сигнала управления (разрешения работы), называемого ENA смотри рисунок 22. Так как переключения режимов работы устройства могут вызвать искажения формы создаваемых блоком имитатора сигналов FORM _MAI, FORM _ SEVER, действие сигнала ENA осуществляется только при одновременном отсутствии вышеуказанных сигналов, что обеспечивается при помощи дополнительного JK триггера, формирующего импульс управления Z.

3.9 Режимы работы устройства

Согласно ТЗ на разрабатываемое устройство, помимо режима WORK, когда работа схемы осуществляется с первым датчиком, а второй включается только при возникновении сигнала АВАРИИ, необходимо реализовать еще 2-а режима работы:

- Режим ЮСТИРОВКА,

- Режим ИМИТАТОР.

Режим ЮСТИРОВКА должен приводится в действие внешними органами управления, и обеспечивать одновременное включение питания обоих оптических датчиков с передачей формируемых сигналов МАИ1, СЕВЕР 1, МАИ 2 и СЕВЕР 2 на соответствующие комплекты аппаратуры сопряжения, передачи данных и первичной обработки информации. Внешний сигнал управления ЮСТИРОВКА предназначен для настройки и калибровки оптических датчиков антенны, так как параметры формируемых ими сигналов должны иметь как можно меньше расхождений, при возникновении которых в работе схемы разрабатываемого устройства и другой аппаратуры могут возникнуть значительные ошибки, наличие которых недопустимо.

Режим ИМИТАТОР должен приводиться в действие с помощью внешних сигналов управления ИМИТАТОР 1-й КОМПЛЕКТ и ИМИТАТОР 2-й КОМПЛЕКТ, действие на схему которых отличается друг от друга следующими результатами:

При включении режима ИМИТАТОР 1-й КОМПЛЕКТ и одновременном наличии на входе устройства управляющего сигнала РАБОТА ПРИВОДА 1 антенны локатора на соответствующий комплект аппаратуры сопряжения передачи данных и первичной обработки информации должны передаваться импульсы, сформированные от встроенного в схему устройства имитатора, а на другой комплект - от выбранного в работу, согласно режиму WORK, оптического датчика.

При включении режима ИМИТАТОР 2-й КОМПЛЕКТ и одновременном наличии на входе устройства управляющего сигнала РАБОТА ПРИВОДА 2 антенны локатора на соответствующий комплект аппаратуры сопряжения передачи данных и первичной обработки информации должны передаваться импульсы, сформированные от встроенного в схему устройства имитатора, а на другой комплект - от выбранного в работу, согласно режиму WORK, оптического датчика.

При включении режимов ИМИТАТОР 1-й КОМПЛЕКТ и ИМИТАТОР 2-й КОМПЛЕКТ одновременно или при совместном наличии управляющих сигналов аварий РАБОТА ПРИВОДА 1 и РАБОТА ПРИВОДА 2, на первый и второй комплекты аппаратуры сопряжения, передачи данных и первичной обработки информации должны передаваться импульсы, сформированные от встроенного имитатора.

Режим включения имитатора позволяет проверить работу различных узлов аппаратуры радиолокатора без включения привода антенны, что может стать очень важным при поиске возникших неисправностей в соединительных блоках аппаратуры во время ее установки, или в режиме эксплуатации.

Так как пульт управления радиолокатором находится, как внутри него, так и в контрольно диспетчерском пункте, то для удобства проверки устройства и используемых им оптических датчиков мною к вышеперечисленным внешним сигналам управления были добавлен еще 4-е сигнала. Эти сигналы позволяют обслуживающему персоналу проверить, по необходимости, разработанное мною устройство и вышеуказанные датчики без применения какой - либо дополнительной аппаратуры.

Сигнал MU - местное управление. Является главным сигналом управления и позволяет включить режим проверки схемы и датчиков. Включение данного режима без использования нижеуказанных сигналов игнорируется и происходит нормальная работа схемы в выбранном режиме.

Сигнал управления MU_D1 вместе с включением режима MU позволяет включить в работу первый оптический датчик, игнорируя наличие каких - либо неисправности в его работе.

Сигнал управления MU D2 вместе с включением режима MXJ позволяет включить в работу второй оптический датчик, игнорируя наличие каких - либо неисправности в его работе.

Сигнал управления MU _ IM вместе с включением режима MU позволяет включить имитатор.

Таким образом, добавленный режим работы позволяет еще более точно находить место возникшей неисправности и исправлять ее, используя вышеуказанные 3-й сигнала управления.

Для нормальной работы всей схемы с вышеуказанными сигналами, мною были дополнительно разработаны два блока управления М __ PITANIE и SIGNALS.

З.10 Блок M_PITANIE

Блок М _ PITANIE представляет собой, написанную на языке описания цифровых схем [1], программу, осуществляющую формирование сигналов включения и выключения питания двух оптических датчиков под воздействием внешних и внутренних сигналов управления. Программа организована из многочисленных проверок тех или иных условий, возникающих во время функционирования схемы устройства, и содержит иерархическую структуру. Алгоритм работы блока М _ PITANIE показан на рисунке 23 и 24. Кроме формирования вышеуказанных сигналов управления, в работу данного объекта входит передача сигналов U_АВи U_Rдля первого и второго датчика на блоки формирователей, путем совмещения их операцией И со сформированными сигналами. Временные диаграммы работы блока М _ PITANIE показаны на рисунках 25 и 26, на которых изображена работа схемы в различных режимах (все сигналы управления, кроме МУ, имеют активный низкий уровень).

Рисунок 25 - Временные диаграммы работы модуля М _ PITANIE

Рисунок 26 - Временные диаграммы работы модуля М_PITANIE

Как видно из рисунка 25, формирование сигналов VCC_DATCHIK_1 и VCC DATCHIK_2, при функционировании схемы в режиме МУ, во время совместного действия любых 2-х управляющих сигналов МУ _ Д1, МУ _ Д2 или МУ_ИМ, происходит согласно требованиям к режиму РАБОТА, так как устройство выходит из режима местного управления. Это связано с тем, что выполнение вышеуказанного условия, и создания данного режима работы потребовало бы наличия дополнительных сигналов управления, что повлекло бы к возникновению дополнительных трудностей при работе с устройством, что является недопустимым. Поэтому для исключения этой возможности была создана небольшая программа, выполняющая функции обычного элемента XOR (исключающее ИЛИ), и формирующая сигнал разрешения включения режима МУ, работа которой демонстрируется на рисунке 27, где ON- сигнал разрешения, с активным высоким уровнем.

3.11 Блок самоконтроля SAMOCONTROL _1

Формируемые, в результате работы устройства сопряжения, сигналы МАИ и СЕВЕР, несут в себе важную информацию об угловом положении антенной системы локатора, поэтому любые изменения их параметров (временного расположения, длительности, периода следования), могут привести к ошибкам в работе всей системы. Поэтому для более надежной работы схемы, а также предотвращения возникновения аварийной ситуации, дополнительно была создана схема, осуществляющая контроль основных параметров формируемых импульсов, структурная схема, которой представлены на рисунке 28.

Рисунок 28 - Структурная схема работы блока самоконтроля

Временные диаграммы работы блока SAMOCONTROL 1 представлены на рисунках 29 и 30.

Рисунок 29 тАУ Временные диаграммы работы блока SAMOCONTROL 1

Импульсы IMP являются эталонными и, результатом регистрации их переднего и заднего фронтов, является запуск счетчика синхроимпульсов, формирующего строб аварии, досчитав до определенного числа (Число устанавливается в разделе констант программы блока значением NUM _1МР = 19). Появление импульса CONTR _1МР во время работы счетчика вызывает его сброс, и работа схемы начинается заново, осуществляя нормальный режим работы устройства.

Таким образом, блок SAMOCONTROL _1 проверяет задержку, возникающую между эталонными импульсами МАИ и СЕВЕР, и импульсами, прошедшими каскады усилителей мощности, необходимые для передачи сигналов в блоки АС, АПД и АПОИ и формирует сигнал АВАРИЯ, при ее не соблюдении. Так как, согласно ТЗ, необходимо формировать 2-а вида импульсов для двух комплектов АС, АПД, АПОИ, то общее число отправляемых импульсов МАИ и СЕВЕР равно 12, поэтому общее число блоков, осуществляющих самоконтроль формируемых сигналов также равно 12. Блоки SAMOCONTROL_1..12 являются независимыми друг от друга и работают каждый со своими сигналами.

Для уменьшения размеров общей функциональной схемы устройства, и улучшения ее восприятия, вышеуказанные блоки самоконтроля объединены в один блок SAMOCONTROL, осуществляющий формирование общего сигнала АВАРИЯ и сигналов состояния устройства, идущих на систему индикации.

3.12 Блок AVARIYA

Согласно ТЗ на разрабатываемое устройство, кроме формирования вышеуказанных сигналов, схемой устройства должны формироваться специальные сигналы АВАРИЯ 1 и АВАРИЯ 2, необходимые для информирования других устройств о возникновении неисправности. За создание этих сигналов отвечает добавленный в общий проект блок - AVARIYA, временные диаграммы и алгоритм работы которого показаны на рисунках 31 и 32 соответственно.

Рисунок 31 - Временные диаграммы работы блока AVARIYA

Как видно из рисунка 31 формирование сигналов AVARIYA_1 и AVARIYA_2 с активными низкими уровнями происходит при возникновении неисправности на выходе соответствующего буферного каскада, добавляя тем самым возможность контроля вышеуказанных и предотвращения режима неправильной работы устройства.

3.13 Блок SIGNALS

Создание и добавление этого блока в общую функциональную схему устройства было продиктовано тем, что, работая под воздействием различных внешних и внутренних сигналов управления, схема, сформировав сигналы МАИ и СЕВЕР, должна обеспечить их передачу на определенные комплекты АС, АПД и АПОИ, поэтому устройство сопряжения осуществляет переключение сформированных импульсов и направляет их на разную выходную аппаратуру.

В связи с наличием большого количества сигналов управления данный блок представляет собой, написанную на языке описания цифровых схем, программу, и имеет в качестве входных переменных - сигналы управления и сформированные разными блоками устройства под их воздействием импульсы МАИ и СЕВЕР, а выходных - сигналы, идущие непосредственно в соответствующие комплекты АС, АПД и АПОИ. Блок SIGNALS осуществляет следующие функции:

При включении режима WORK на 1 и 2 комплект АС, АПД и АПОИ передаются импульсы являющиеся результатом операции логическое ИЛИ между сформированными 1-ми 2-м формирователями сигналов МАИ и СЕВЕР, обеспечивая, таким образом, передачу сформированных сигналов даже в случае возникновения неисправности первого оптического датчика.

Вместе с этим смотрят:

GPS-навигация

GPS-прийомник авиационный

IP-телефония и видеосвязь

IP-телефония. Особенности цифровой офисной связи

Unix-подобные системы