4.4. Блок измерения би-037в

Блок БИ-037В выполняет следующие функции: формирует модулирующее напряжение для передатчика, изменяющееся по несиммет­ричному пилообразному закону; формирует управляющее напряжение для регулировки усиления блока УНЧ-037М; осуществляет поиск и обнаружение сигнала разностной частоты; формирует импульс "Измерительный интервал" и преобразует его в постоянное напряжение, значение которого пропорционально высоте полета; осуществляет контроль работоспособности основных узлов и блоков высотомера и выдачу сигналов "Исправность" или "Отказ" и работу высотомера в режимах "Контроль" и "Уст. Н" (установка высоты).

В состав схемы блока входят (рис. 4.17): устройство захвата и поиска, частотный дискриминатор, экспоненциальный преобразователь, модулятор, измеритель, формирователь сигналов, подавитель флюктуации.

В блоке БИ-037В предусмотрены режимы работы "Поиск и захват", "Слежение", "Контроль" и "Уст. Н" (установка высоты).

Устройство захвата автоматически контролирует амплитуду напряжения частотой F_p, формирует сигналы "Захват", "Разрешение", "Исправность" и "Отказ".

В состав устройства входят полосовой фильтр ПФЗ, выпрямитель ВЗ, схема сравнения СС5, схемы задержки 2,3, Кл4 и электронное реле ЭР1.

На вход устройства захвата с блока УНЧ-037М через Кл1 поступает сигнал частотой F_p (ключ открыт только во время рабочего хода модуляции). Напряжение коммутации Кл1 формируется в схеме модулятора. При открытом Кл1 напряжение частотой F_p поступает на полосовой фильтр, выполненный по схеме активного фильтра, настроенного на частоту 30 кГц с полосой пропускания ΔF = 5...11 кГц. Выпрямителем ВЗ напряжение частотой F_p выпрямляется, и его

Рис.4.17. Функциональная схема блока БИ-037В

постоянное напряжение поступает на схему сравнения СС5, на которую подается опорное напряжение U_on с резисторного делителя напряже­ния. Если напряжение выпрямителя меньше опорного, схема сравне­ния 5 формирует отрицательный уровень напряжения, соответствую­щий режиму "Поиск". Как только напряжение выпрямителя станет больше опорного, схема сравнения формирует положительное напря­жение, соответствующее моменту захвата сигнала, т. е. на ее выходе формируется сигнал "Захват", который поступает на устройство поиска и в схему задержки 3 устройства захвата.

Схема задержки 3 формирует сигнал "Разрешение", выдает и снимает его с задержкой на 35...85 мс относительно выдачи сигнала "Захват". Это необходимо для исключения пульсаций выходного напряжения схемы измерителя. Для создания задержки используется времязадающая RC-цепь.

Сигнал "Разрешение" поступает в измеритель.

Схема задержки 2 обеспечивает временную задержку длительностью 1...2 с на выдачу и снятие сигнала "Исправность" после выдачи и снятия сигнала "Разрешение", что необходимо для восстановления переходных процессов в схеме измерителя при появлении сигнала "Разрешение".

Схема задержки 2 выдает сигнал "Исправность" в виде положительного напряжения, которое поступает на электронное реле, выпол­ненное на транзисторе VT1 и реле К1. При отсутствии сигнал "Захват" транзистор VT1 закрыт, реле К1 обесточено и напряжение +27 В в виде сигнала "Отказ" поступает на указатель УВ-5М, систему МСРП-64 и контрольный соединитель, к которому подключается контрольно-про­верочная аппаратура. При наличии сигнала "Захват" транзистор VT1 открывается, реле К1 срабатывает и напряжение +27 В в виде сигнала "Исправность" выдается на приборы ПКП (бленкер "РВ"), системы ССОС, САУ и контрольный соединитель.

Частотный дискриминатор формирует напряжение рассогласова­ния (сигнал ошибки), значение которого пропорционально отклонению частоты F_p от переходной частоты дискриминатора. В состав схемы входят два полосовых фильтра ПФ1, ПФ2 и выпрямители B1, B2. Фильт­ры ПФ1, ПФ2 выполнены по одинаковым схемам и представляют собой активные фильтры с частотами настройки 25 кГц (ПФ1) и 35 кГц (ПФ2), которые формируют полосу пропускания F = 10...12 кГц. Сигнал частотой F_p с блока УНЧ-037М через Кл1 поступает на фильтры и затем на выпрямители. Они формируют положительное или отрицательное напряжение, значение и знак которого зависят от отклонения частоты F_p относительно частоты 30 кГц (переходная частота дискриминатора). Сигнал ошибки с нагрузок выпрямителей поступает на интегратор, устройства поиска (через Кл10).

Нагрузку выпрямителей еще называют схемой разности.

Устройство поиска формирует поисковое напряжение в режиме "Поиск" и управляющее напряжение в режиме "Слежение".

Основными элементами устройства являются ключи Кл9, Кл10, интегратор 3, схема сравнения СС6.

Режим "Поиск" включается при потере сигнала и при включении высотомера. При этом устройство захвата не выдает сигнала "Захват" и на выходе СС5 формируется отрицательный уровень напряжения, соответствующий режиму "Поиск". Этим напряжением открывается Кл9 и закрывается Кл 10. Ключ Кл10 отключает выход дискриминатора от входа интегратора 3, чем размыкается контур стабилизации частоты F_p. Ключ Кл9 подключает к интегратору схему сравнения 6, и эта цепь образует генератор пилообразного напряжения. На его выходе форми­руется поисковое напряжение (см. рис. 4.11) частотой 3...5 Гц, которое поступает на экспоненциальный преобразователь.

При наличии сигнала "Захват" на выходе схемы сравнения 5 устройства захвата формируется положительный уровень напряжения, соответствующий режиму "Слежение". Этим напряжением открывается Кл10, подключая выход дискриминатора к интегратору, а Кл9 закрывается, размыкая цепь генератора поискового импульса. В этот момент на выходе интегратора 3 фиксируется управляющее напряже­ние, которое под действием сигнала ошибки дискриминатора будет изменяться (при изменении высоты полета). Оно поступает на экспо­ненциальный преобразователь.

Экспоненциальный преобразователь формирует управляющее напряжение, значение которого в зависимости от высоты полета может изменяться в пределах -0,024...-6 В. Он представляет собой инвертирующий усилитель с переменным коэффициентом передачи. Выходное напряжение преобразователя поступает на регулятор АРУ блока УНЧ-037М и модулятор в качестве управляющего напряжения.

Модулятор формирует модулирующее напряжение несимметричной пилообразной формы, импульсы "Измерительный интервал" (Т_и) и "Разрядный". Основными узлами схемы являются генератор пило­образного напряжения ГПН, Кл2, схемы сравнения СС1, СС2, ждущий мультивибратор MB, инвертор, триггер, устройство контроля импульса "Измерительный интервал" Т_и и схема задержки 1.

Генератор ГПН формирует несимметричное пилообразное напряже­ние, состоящее из рабочего хода Т_и и паузы Т_п. Длительность рабочего хода (наклон "пилы") зависит от значения управляющего напряжения U_y, которое формируется экспоненциальным преобразователем.

В режиме "Поиск" напряжение U_y преобразователя изменяется по экспоненциальному закону, а на выходе генератора ГПН за период поиска образуется последовательность пилообразных напряжений с максимальной крутизной (наклоном) в начале рабочего хода поискового напряжения и минимальной к концу (см. рис. 4.11). Оно поступает на варикап модуля М45203, осуществляя частотную модуляцию. Это происходит до появления сигнала "Захват", когда напряжение уст­ройства поиска и экспоненциального преобразователя будет иметь определенное значение, которым определяется крутизна рабочего хода Т_М модулирующего напряжения (наклон "пилы").

В режиме "Слежение" Кл2 в моменты t₁ и t₆ (рис. 4.18) открыт инвертированным положительным напряжением мультивибратора. Ждущий мультивибратор формирует импульс паузы Т_п, который называется импульсом "Разрядным". В устойчивом состоянии мультивибратор формирует отрицательный импульс U₆, который инвертируется в положительный импульс U₇ и он поступает на Кл2 модулятора, Кл10 схемы поиска и Кл1, включенный на входе устройства захвата и частотного дискриминатора.

Рис. 4.18. Временные диаграммы процессов, происходящих в модуляторе блока БИ-037

Ключи открываются, и через Кл2 управляющее напряжение экспоненциального преобразователя поступает на генератор ГПН; на его выходе формируется линейно нарастающее напряжение U₁ с крутизной (наклоном "пилы"), определяемой значением управляющего напряже­ния. Когда частота передатчика достигнет частоты настройки нижнего резонатора блока БР-037 (момент t₂), он выдает импульс, который поступает на схему сравнения 1, на которую прикладывается опорное напряжение U_on. Схема сравнения 1 нормирует по амплитуде импульс резонатора и формирует положительный импульс U₂, который через КлЗ поступает на триггер и запускает его.

В момент t₃ когда частота передатчика достигает частоты настройки верхнего резонатора блока БР-037, он выдает импульс на схему сравнения 2, которая формирует положительный импульс U₄. Он поступает на другой вход триггера и возвращает его в исходное состояние (триггер опрокидывается). В результате на его выходе форми­руется положительный импульс U₄ длительностью Т_И, который являет­ся импульсом "Измерительный интервал". Его длительность зависит от длительности рабочего хода Т_м модулирующего напряжения, а следовательно, от высоты полета. При увеличении высоты она увели­чивается, так как уменьшается крутизна модулирующего напряжения, и наоборот. Импульс "Измерительный интервал" поступает в схемы измерения и контроля наличия этого импульса.

Одновременно положительный импульс СС2 поступает на ждущий мультивибратор и через схему задержки 1 на генератор ГПН. Мульти­вибратор устанавливается в другое состояние и формирует положи­тельный импульс U₆ длительностью 300...400 мкс (импульс паузы Т_п), который называется "Разрядным". Он поступает в схему измерителя и инвертор. Отрицательным импульсом U₇ инвертора закрываются Кл2 модулятора, Кл10 устройства поиска и Кл1, включенный на входе устройства захвата и дискриминатора.

При поступлении положительного импульса СС2 на генератор ГПН он начинает формировать линейно падающее напряжение, и частота передатчика начинает уменьшаться. Однако импульс нижнего резона­тора блока БР-037 и схемы сравнения 1 (в момент t₄) не изменит состоя­ния триггера, так как КлЗ закрыт импульсом "Разрядный".

При закрытом Кл2 генератор продолжает формировать линейно падающее напряжение. Схема задержки 1 затягивает задний фронт этого напряжения U₅. Этим обеспечивается формирование модулирующего напряжения ниже уровня, соответствующего частоте настройки нижнего резонатора блока БР-037, что необходимо для формирования импульса "Измерительный интервал" передними фронтами импульсов резонаторов. В момент t₅ заканчивается импульс с выхода схемы задержки 1, но Кл2 еще разомкнут и напряжение на выходе генератора ГПН остается постоянным (горизонтальный участок модулирующего напряжения):

Через 300…400 мкс мультивибратор самостоятельно устанавливает­ся в устойчивое состояние, Кл2 модулятора, Кл10 устройства поиска и Кл1 открываются, начинается рабочий ход модулирующего напряже­ния и весь процесс повторяется.

Устройство контроля Т_И контролирует наличие импульса "Измерительный интервал" на выходе триггера. При наличии этих импуль­сов схема выдает напряжение, близкое к нулю. При их пропадании она выдает положительное напряжение, поступающее на схему сравнения 5 устройства захвата, которая через 1...2 с снимает сигнал "Исправ­ность" и выдает сигнал "Отказ".

Измеритель преобразует длительность импульса "Измерительный интервал" в положительное постоянное напряжение, значение которого пропорционально высоте полета Н. Основными элементами измери­теля являются: интегратор 2, источник опорного напряжения U_оп, схемы совпадения И1, И2, ключи Кл5, Кл8, Кл11 и усилитель УПТ.

Схемы совпадения управляют работой ключей. Схема И1 управляется импульсами "Разрешение" устройства захвата и "Измеритель­ный интервал" модулятора, а также импульсами схемы подавления флюктуации. Схема И2 управляется импульсами "Разрешение", схемы подавления флюктуации и "Разрядный". При наличии на входе схемы И1 положительных импульсов "Разрешение" и "Измерительный интер­вал" она выдает положительный импульс, которым открывается Кл5, и накопительный конденсатор интегратора 2 начинает заряжаться от источника опорного напряжения. По окончании импульса "Измери­тельный интервал" (см. рис. 4.18) Кл5 закрывается, но срабатывает схема И2, на которую поступает импульс "Разрядный". Схема И2. открывает Кл8, и конденсатор интегратора 2 начинает разряжаться. Постоянная времени его разряда выбрана большой, и он не успевает разрядиться за время действия этого импульса. После его окончания Кл8 закрывается, и интегратор 2 до прихода переднего фронта импуль­са Т_и на схему И1 переходит в режим "Память", после чего весь процесс повторяется и на выходе измерителя формируется постоянное положи­тельное напряжение, значение которого пропорционально длительнос­ти импульса "Измерительный интервал", а следовательно, и высоте полета. Оно после усиления поступает на указатель УВ-5М, системы САУ, МСРП, ССОС и приборы ПКП.

При отсутствии положительных импульсов "Разрешение" Кл5, Кл8 будут закрыты, и интегратор 2 переходит в режим "Память".

Для компенсации остаточной высоты самолета Н_ост к интегратору 2 подключается напряжение с потенциометра "0 Н" блока БС-037. Это напряжение поступает на интегратор 2 через Кл11, который в режиме "Контроль" размыкает цепь компенсации остаточной высоты.

Схема подавления флюктуации уменьшает флюктуации выходного напряжения схемы измерителя при появлении переотраженного сигнала. При его появлении на выходе экспоненциального преобразо­вателя появляются скачки напряжения. Они поступают в схему подавления флюктуации, которая выдает отрицательные уровни напряжений на схемы И1, И2 измерителя, переводя его в режим "Па­мять".

В режиме "Поиск" схема подавления флюктуации отключается отрицательным напряжением схемы задержки 3 устройства захвата, а также на высотах более 75 м, так как скачки напряжения экспоненциального преобразователя оказываются меньше порога срабатывания схемы подавления флюктуации и она не влияет на работу измерителя.

Режим "Контроль" блока БИ-037В необходим для проверки работо­способности высотомера как на земле, так и в полете. Он включается нажатием кнопки "Контроль" на указателе высоты УВ-5М (см. рис. 4.8). При этом сигнал "Контроль" в виде напряжения +27 В из указателя поступает на Кл11 схемы измерителя и на схему формирования сигна­лов. Она формирует напряжение +9 В, которое поступает на схему сравнения СС5 устройства захвата, интегратор 3 устройства поиска, экспоненциальный преобразователь и триггер модулятора. При этом устройство захвата при исправной работе модулей М45203, М45110-1, блока БР-037 и модулятора блока БИ-037В выдает сигналы "Разреше­ние" и "Исправность", интегратор 3 устройства поиска отключается от экспоненциального преобразователя. Преобразователь формирует эталонное управляющее напряжение, и на выходе модулятора создает­ся модулирующее напряжение с определенной длительностью рабоче­го хода, значение которой пропорционально контрольной высоте (15±2) м. Триггер измерителя переводится в режим ждущего мульти­вибратора, и начинает формировать импульс "Измерительный интер­вал", длительность которого соответствует значению контрольной высоты. На выходе измерителя формируется напряжение, пропор­циональное этой длительности, а на указателе УВ-5М отрабатывается контрольная высота.

Режим "Установка высоты"—"Уст.Н" необходим при проверке высотомера контрольно-проверочной аппаратурой КПА. При включении КПА (КП РВ-5 или КПА-034) в режим "Уст.Н" в нее выдается напря­жение +27 В. Оно поступает в схему формирования сигналов, которая выдает постоянное напряжение +9 В, поступающее на устройство захвата и интегратор 3 устройства поиска. Устройство захвата выдает сигналы "Разрешение" и "Исправность", интегратор 3 отключается от экспоненциального преобразователя.

Из аппаратуры КПА выдается изменяющееся напряжение, имитирующее высоту полета. Оно через блок БС-037 поступает на экспонен­циальный преобразователь, что приводит к изменению его выходно­го напряжения, напряжения модулятора, изменению длительности импульса "Измерительный интервал", выходного напряжения измери­теля. Стрелка указателя УВ-5М при этом устанавливается в диапазоне имитируемых высот.