Разработка акселерометра с цифровым выходом для канала перегрузки измерительного комплекса высотно-скоростных параметров

ВВЕДЕНИЕ 4
1. Измерение воздушно – скоростных параметров ЛА 6
1.1 ИКВСП летательного аппарата 6
1.2 Микромеханические датчики для измерения ускорения 10
1.3 Выбор реализации ММД акселерометра для ИКВСП 13
2. Расчет аналогового МЭМС акселерометра 17
2.1. Расчет чувствительного элемента 17
2.2. Расчет и построение АЧХ и ФЧХ ЧЭ 20
2.3. Расчёт фильтра низких частот. 22
2.4. Расчет механического шума. 26
2.5. Расчет емкостного преобразователя 27
2.5.1 Виды емкостных преобразователей 27
2.5.2 Расчёт емкостного преобразователя перемещения. 28
2.5.3 Расчёт усилителя сигнала 30
2.6. Моделирование канала акселерометра ИКВСП в ПО MatLab Simulink 33
3. Расчет цифрового канала акселерометра ИКВСП 35
3.1. Выбор аналогового цифрового преобразователя 35
3.2. Выбор разрядности АЦП и шумовые характеристики 37
3.3. Описание АЦП AD6640 и расчет его характеристик 46
3.4. Моделирование работы АЦП в программе MicroCap 50
3.5. Расчет КИХ – фильтра в программе MatLab 52
4. Разработка принципиальной схемы канала акселерометра с цифровым выходом 54
5. Разработка корпуса прибора в программном комплексе SolidWorks 58
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 61
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 62

Весь текст будет доступен после покупки

Перемещение летательных аппаратов (ЛА), их ускорение и скорость являются взаимосвязанными величинами, поскольку скорость и ускорение - производными перемещения. Необходимость измерения этих показателей возникает на всех этапах полета ЛА.
Преобразование ускорения в скорость, а затем в смещение осуществляется высокоточно, благодаря несложным электрическим цепям. Таким образом, сегодня датчики ускорения – одни из основных устройств, которые способны определять ориентацию и координаты ЛА. При однократном или двукратном интегрировании выходного сигнала датчиков можно получить такие параметры как: скорость, смещение, а также координаты.
Прибор для измерения ускорений летательного аппарата и вращающихся элементов их агрегатов называют акселерометром, который основан на микроэлектромеханических системах (MEMS).
Акселерометры используются для обнаружения и контроля вибрации вращающихся механизмов. Также применяются в планшетных компьютерах и цифровых камерах, для вертикального отображения изображения. Для стабилизации полета, акселерометры используются в беспилотных летательных аппаратах. Применение датчика можно также обнаружить в системах жизнеобеспечения человека, в космических аппаратах и самолетах. Их основная задача - информирование о перегрузках, возникающих во время полета.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Измерение воздушно – скоростных параметров ЛА

Информационный комплекс высотно-скоростных параметров (ИКВСП) обеспечивает измерение, вычисление и передачу экипажу и бортовым системам достоверной информации о текущих, заданных, критических, высотно-скоростных параметрах полета.

1.1 ИКВСП летательного аппарата

Комплекс представляет собой многоканальную измерительную систему, охваченную автоматическим контролем. Включение, управление ИКВСП осуществляют командир ВС и 2-ой пилот, проверку встроенным контролем – 2 ой пилот. Табло сигнализации отсутствия резерва или полного отказа канала расположены на приборных досках пилотов и бортинженера. В кабине экипажа, в техническом отсеке и на нижней палубе ЛА могут располагаться различные приборы и блоки ИКВСП (рис. 1.1.1), вдобавок случайно повредить устройства и блоки ИКВСП каким-либо грузом или багажом невозможно [3].


Рис. 1.1.1 – Размещение приборов и блоков ИКВСП на самолете [4]
Состав ИК ВСП-1-7Ф: СВС-1-72-1-400, СВС-1-72-1Ф-400; УСИМ-1-7; ВКРС-7; УДУА-7 (рис. 1.1.2.); БВВС-2М (рис. 1.1.3.); ССОС; БДЛУ-1-5 сер.; БФК сер. 2; БРК-1-1 сер. 5; БС-1М сер. 2; КЗВ-0-15; КБ; БВЗС сер. 2; ПВМ-1М сер. 2; ПЗС-1М; ВМ-15ПБ; ВМФ-50; ВР-30ПБ сер. 2; ВР-75ПБ; П-104; ПВД-7Г.



Рис.1.1.2 – Структурная схема УДУА – 7: 1 – БДЛУ1; 2 – СВС-1-72-1-400; 3 – ДАУ-72-1; 4 – БИ-7; 5 – УАП-5-5; 6– дополнительная панель верхнего пульта пилотов (левая, правая); 7 – БС-7

Рис.1.1.3 – Схема формирования вертикальной бароинерциальной скорости Vуби
На рисунке 1.1.5. представлено функциональное назначение органов управления и индикации комплекса ИК ВСП-1-7-Ф


Рис. 1.1.5 – Органы управления и индикации ИК-ВСП-1-7Ф-1: 1, 4 – левая, правая дополнительные панели верхнего пульта пилотов с выключателями систем комплекса ИК ВСП-1-7Ф; 2 – ПЗС-1; 3 –ПВМ-1М; 5,8 – светосигнализаторы комплекса ИК ВСП-1-7Ф; 6 – указатели высотно-скоростных параметров; 7 – кнопка «сброс ИК ВСП»; 9 – ПАК-7; 10 – светосигнализатор «ВАК готов».

Весь текст будет доступен после покупки

1. Нормы лётной годности гражданских самолётов. Технические требования к оборудованию самолёта. – М.: ЦАГИ, 1987. – 325 с. (дата обращения: 09.04.2022).
2. Прилепский, Василий Андреевич П76 Авиационные приборы: учеб. пособие / В.А. Прилепский. – Самара: Изд-во Самарского университета, 2016. – 316 с (дата обращения: 12.04.2022).
3. Распопов В.Я. Р24 Микромеханические приборы: учебное пособие. - М.: Машиностроение, 2007. - 400 с.: ил (дата обращения: 10.04.2022).
4. Федосеева Г.А. Приборное оборудование самолета Ан-124 и его эксплуатация:учеб. пособие / Г.А. Федосеева. – Ульяновск: УВАУ ГА, 2004 – 218 с. (дата обращения: 09.04.2022).
5. Активные фильтры. Типы и сравнение фильтров // elektrolife.ru URL: https://elektrolife.ru/teoriya/aktivnye-filtry-tipy-i-sravnenie-filtrov/ (дата обращения: 14.04.2022).
6. Дьяконов, В.П. Simulink 5/6/7: Самоучитель / В.П. Дьяконов. – М.: ДМК Пресс. 2008. –784 с. (дата обращения: 15.04.2022).
7. Datasheet AnalogDevices AD6640 https://static.chipdip.ru/lib/149/DOC000149884.pdf (дата обращения: 30.04.2022).
8. Walt Kester, Analog-Digital Conversion, Analog Devices, 2004, ISBN 0-916550-27-3, Chapter 6 Also available as The Data Conversion Handbook, Elsevier/Newnes, 2005, ISBN 0-7506-7841-0, Chapter 6(дата обращения: 02.05.2022).

Весь текст будет доступен после покупки