Устройство для контроля операционных усилителей1изобретение относится к области автоматики и может быть применено в системах автоматического управления (сау) полетом и посадкой летательных аппаратов.известно устройство для автоматического контроля неисправностей автопилота, содержащее генератор колебаний низкой частоты, подключенный к входу усилителя сервопривода, и блок контроля колебания низкой частоты, соединенный с выходом усилителя. сигнал . от генератора проходит через усилитель и по наличию сигнала переменного тока на выходе усилителя судят об исправности усилителя сервопривода. такой вид контроля неприменим в тех случаях, когда имеется ряд усилителей, соединенных определенным образом друг с другом, и неисправность одного из них может привести не к пропаданию сигнала переменного тока на выходе суммирующего усилителя, а к появлению сигнала переменного тока с увеличенной амплитудой.
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 20.Ч11.1970 (№ 1461223/18-24) с присоединением заявки №
Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Мииистрсв
СССР
Приоритет
Опубликовано 0811,1973. Бюллетень № 10
Дата опубликования описания 21.IV.1973
УДК 681.327.1? (088.8) Авторы изобретения 1О. С. Рыжов, А. М. Илюхин, А. П. Епишкин, В. А. Каменцев, В. А. Солончук и Е. Н, Михайлов
Заявитель
УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ
Изобретение относится к области автоматики и может быть применено в системах автоматического управления (САУ) полетом и посадкой летательных аппаратов.
Известно устройство для автоматического контроля неисправностей автопилота, содержащее генератор колебаний низкой частоты, подключенный к входу усилителя сервопривода, и блок контроля колебания низкой частоты, соединенный с выходом усилителя. Сигнал от генератора проходит через усилитель и по наличию сигнала переменного тока на выходе усилителя судят об исправности усилителя сервопривода. Такой вид контроля неприменим в тех случаях, когда имеется ряд усилителей, соединенных определенным образом друг с другом, и неисправность одного из них может привести не к пропаданию сигнала переменного тока на выходе суммирующего усилителя, а к появлению сигнала переменного тока с увеличенной амплитудой, Кроме того, в известном устройстве с целью предотвращения ложных срабатываний, в ряде случаев при пропадании сигнала переменного тока разрывается цепь управляющего сигнала, а исполнительное реле имеет временную задержку порядка десятых долей секунды, что иногда является нежелательным. Все это является недостатками известного устройства.
Целью изобретения является повышение достоверности результатов контроля группы операционных усилителей, например вычислителя командных сигналов системы автоматического
5 управления траекторным движением летательного аппарата.
Эта цель достигается путем такого подключения генератора колебаний низкой частоты и операционным усилителям, что на выходе ча10 сти усилителей сигнал переменного тока получается в фазе с сигналом генератора, а на части усилителей — в противофазе. Выходные сигналы усилителей суммируются и подаются на два порогoBblx устройства, одно пз которых
15 срабатывает при пропадании сигналов переменного тока, а второе — при появлении сигнала переменного тока с удвоенной (по сравнению с исправной работой усилителей) амплитудой.
20 При этом принимается, что вы. од из строя даже одного усилителя означает неисправность всей группы операционных усилителей (вычислителя), На фиг. 1 представлена схема устройства
25 для нечетного числа операционных усилителей; на фиг. 2 — 5 — варианты выполнения предложенного устройства.
Устройство содержит генератор 1 колебаний низкой частоты, контролируемые усилители 2, 30 сумматор 8, пороговый элемент 4, реагирую369576
10 и — 1 на входах — в
2 щий на пропадание сигнала низкой частоты, и пороговый элемент 5, реагирующий на появление сип(ала низкой (астоты с удвоенной амплитудой.
Работает устройство следующим образом.
На входы усилителей подаются сигналы постоянного тока для выполнения задач, поставленных перед контролируемой группой операционных усилителей.
Генератор 1 колебаний низкой частоты так подключается к входам контролируемых ycun — 1 лителей 2, что на выходе усилителей г (где и — общее количество усилителей) появляется сигнал переменного тока в фазе с сиги-(1 налом генератора, а на выходе усилите2 лей — в противофазе.
Выходы контролируемых усилителей 2 соединены с входами сумматора 8, к выходу которого подключены пороговые элементы 4 и 5.
Рассмотрим работу устройства на примере группы усилителей, состоящей из пяти усилителей.
В этом случае на выходе двух усилителей
5 — 1 (=2) сигнал переменного тока в фазе с г сигналом генератора, а на выходе трех уси5+1 лителей (— =3) — в противофазе. Примем
2 следующие соотношения:
U(— U2 — (-(з(п(!(U2 — U4 — U5 — Us(neet где U(U5 — выходные сигналы усилителей по переменному току, Usin t— выходной сигнал генератора.
Выходной с((гнал U»(x, суммирующего устройства, следовательно, равен:
U(+ У2+ U3+ U4+ U5= — Usin Наличие сигнала переменного тока на выходе сумматора является признаком исправной работы усилителей и сумматора. Пусть теперь откажет один из усилителей, выходной сигнал которого в противофазе с сигналом генератора (например, пятый усилитель), и его выходной сигнал станет равным нулю. Тогда соотношение сигналов: U — (2 — Usin((((((з — U,= — Ьs!пО)1 U„=0 Выходной сигнал сумматора в этом случае станет равным нулю, и сработает пороговый элемент 4, реагирующий на пропадание сигнала переменного тока. Пороговый элемент 4 сработает также в том случае, если откажут сумматор или генератор низкой частоты. При отказе усилителей, выходной сигнал которых в фазе с сигналом генератора, на выходе сумматора появится сигнал с удвоенной амплитудой, который вызовет срабатывание порогового элемента 5, реагирующего на появ15 4 ление сигнала с удвоенной амплитудой. Пусть откажет первый уси.(нте.(ь, и его выходной сигнал станет равен нулю. 1 огда соотношение сигналов: U(=0; U2= Usin((!t; Uз= U Us= — Us>n(ot Выходной сигнал сумматора равен: U„„х. = U(+ U2+ Ug+ U4+ U5 — — — 2 Us!net Появление сигнала с удвоенной амплитудой вызовег срабатывание порогового элемента 5. В том случае, если число усилителей четное, выходной сигнал сумматора может быть равен нулю при исправной работе усилителей. Это приводит к тому, что не контролируется отказ сумматора или генератора низкой частоты. На фиг. 2 показана блок-схема устройства для контроля группы усилителей, состоящей из четного числа усилителей. Для того, чтобы имелась возможность контролировать не только исправность усилителей, но и генератора и сумматора при четном числе каналов, выход генератора 1 подключен к входам усилителей и непосредственно соединен с одним из входов сумматора. При этом генератор к усилителям подключен таким образом, что на выходе половины усилителей сигнал получается в фазе с сигналом генератора, а на выходе другой половины — в противофазе. Подключение генератора к усилителям ( сумматору по схеме фиг. 2 приводит к тому, что число усилителей как бы стало нечетным и+1 и на входах сумматора сигнал в фазе с 2 сигналом генератора, а противофазе, поэтому работа контрольного устройства по фиг. 2 происходит aíалогично рассмотренному устройству по фиг. 1, т. е. при отказах части усилителей сработает пороговый элемент 4, реагирующий на пропадание сигнала низкой частоты, или пороговый элемент 5, реагируюший на появление сигнала с удвоенной амплитудой, В некоторых случаях группа операционных усилителей! может состоять из некоторого количества каналов, представляющих неразветвляющееся последовательное соединение нескольких операционных усилителей 2. Так, группы усилителей 2, изображенных на фиг. 1 и фиг. 2, могут представлять собой цепочки из последовательно соединенных усилителей. Каждая такая цепочка как бы эквивалентна одному усилителю, поэтому такую цепочку можно считать каналом, На фиг. 3 изображено устройство для контроля группы, состоящей из нечетного числа каналов. В данном случае каналами являются цепочки усилителей 2 от точки А до точки А, от точки В до точки В, от точки В до точки C ; от точки Д до точки Д, от точки Д до точки E, от точки F до точки F . Каналом 360576 5 считается и одипочн1111 операционный усилитель, включенный между неразвствляюп1имися точками группы усилителей (например, между точками И и H ). На входы усилителей каналов подаются сигналы постоянного тока для выполнения задач, поставленных перед группой операционных усилителей. На вход каждого канала подается сигнал от генератора 1 колебаний низкой частоты. Если часть каналов имеет общие усилители, как например, каналы КА А, КА ВВ, КА ВС, то к генератору подключается первый из общих усилителеи (например, точка К) . Выходные каналы группы усилителей соединены с сумматором 8, к выходу которого подключены пороговые элементы 4 и 5. Работа устройства для контроля группы усилителей, состоящей из нечетного количества каналов, аналогична работе устройства по фиг. 1, каждый канал в группе усилителей которого состоит из одиночных усилителей. Как и в том случае, необходимо, чтобы на вып — 1 ходе — каналов, подключенных к суммато2 pv, сигнал был в фазе с сигналом генератора, и+1 а на выходе каналов — в противофазе. На фиг. 4 приведена схема устройства для контроля группы усилителей, состоящей из четного количества каналов. Работа устройства по схеме на фиг. 4 аналогична работе устройства по фиг. 2. Рассмотрим работу предлагаемого устройства на примере контролируемого вычислителя командных сигналов системы автоматического управления траекторным движением летательного аппарата, блок-схема которого приведена на фиг. 5. Устройство содержит генератор 1 колебаний низкой частоты, усилители 21 — 2, суммирующее устройство (усилитель) 8, пороговый элемент 4, реагирующий на пропадание сигнала переменного тока, и пороговый элемент 5, реагирующий на появление сигнала переменного тока с удвоенной амплитудой. Операционные усилители представляют собой собственно вычислитель командных сигналов системы автоматического управления дви>кения летательного аппарата по глиссаде. На вход усилителя 2. подается сигнал углового отклонения е„от равносигнальной зоны глиссадного маяка. С выхода усилителя 2, сигнал е, через усилитель 22 поступает на суммирующий усилитель 8, на второй вход которого с усилителя 22, подключенного к усилителю 2, поступает сигнал производной отклонения е, от равносигнальной зоны. На третий вход усилителя 8 от усилителя 24 поступает сигнал тангажа. Суммирующий усилитель 8 подключен 1 к япериодическому звену выполнентр+1 ному на усилителе 2>, являющемуся выходом вычислителя. Все указанные сигналы поступают в виде сигналов постоянного тока. Таким образом, группой контролируеMûх усп.ителей являются усилители 21, 22, 2,, 24, 8 и 2 . Контроль осуществляется путем подключе5 ния генератора к усилителям 2ь 22, 2„. На фпг. 5 зигзагообразными линиями показан путь прохо>кдения сигналов переменного тока. На выходе усилителя 22 сигнал должен быть к примеру в фазе с сигналом генератора, а на 10 выходе усилителей 22 и 24 в противофазе. Частота контрольного сигнала переменного тока выбрана ча порядок больше частоты изменения медленно меняющихся управляющих сигналов постоянного тока. Вычислитель вы15 полнен на усилителях, которые позволяютпроп стить контрольный сигнал переменного тока без изменения, разделив его на частотном диапазоне операционного усилителя от сигнала постоянного тока. Сигнал постоянного тока 20 может быть на входе операционного усилителя любым по амплитуде и это не приводит к искажению контрольного сигнала переменного тока, который контролирует работу операционного усилителя. 25 Таким образом, на входе суммирующего операционного усилителя 8 имеются сигналы U2, — E(U sltl «t; U2, — КУ з1п «t U2, — — KU Sin «t, 30 гле U2,, U2Ä, U2, — выходные сигналы переменного тока усилителей 22 — 2„, Usin«! — выходной сигнал генера35 тора 1, К вЂ” передаточный коэффициент усилителей по переменному току. 40 Выходной сигнал UÄ... усилителя 8 (а практически и усилителя 2 ) будет равен: живых. = 2, + U2, + U2, =КУ51п(дт 45 Последовательно соединенные усилители 8 и 2 представляют собой по сути суммирующее устройство 8, изображенное на фиг. 1 — 4. На входе пороговых элементов 4 и 5, следовательно, прн исправной работе усилителей 50 2, 2., 2. 2„, 8 и 2 оудет сигнал КУз1поl. При отказе генератора 1 или усилителей 2: или 2„, или 8, или 2„- сигнал на входе пороговых элементов 4 и 5 станет равным нулю, и пороговый элемент 4, сработав, выдает сигнал 55 отказа. При отказе усилителей 21 и 22 сигнал на входе пороговых элементов станет равным 2iYUsin«t, и пороговый элемент 5, сработав, выдает сигнал отказа. 60 Таким образом, отказ любого из усилителей вычислителя приводит к выдаче сигнала отказа, так как в этом случае вычислитель перестает выполнять свои функции. Опасным случаем является такой, когда вычислитель ста65 новится неконтролируемым, т. е. откажет генеРиГ. I Ри2 2 ратор низкой частоты. В данном случае опасность устраняется тем, что при отказе генерара низкой частоты также выдается сигнал отказа, следовательно, предлагаемое устройство для контроля группы операционных усилителей существенно повышает достоверность результатов контроля. Предмет изобретения Устройство для контроля операционных усилителей, содержащее генератор низкой частоты, h усилители, выходы которых соединены со входами сумматора, к выходу которого подключен пороговый элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности резуль5 татов контроля, в него введен другой пороговый элемент, подключенный к выходу сумматора параллельно первому пороговому элементу, а усилители разделены на две группы, причем инвертирующие входы усилителей од10 ной группы соединены с неинвертирующими входами другой группы и с выходом генератора низкой частоты, 369576 Редактор Е. Семанова Заказ 1081i6 Изд. М 1258 Тираж 647 Подписное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, М(-35, Раушская араб., и. 4!5 Типография, пр. Сапунова, 2 Составитель С. Белан Техред T. Курилко Корректоры: Е, Сапунова и Т. )Куравлева
