DE1756738B1 - Fehlerdetektor fuer einen automatischen Kabinendruckregler - Google Patents

Description

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und der einen auftretenden Fehler automatisch kor- bestimmter Niveaugrenzen des Ist-Kabinendruckes P_c

rigiert, so daß die Versorgung der Kabine mit Druck- zu halten. In welcher Weise diese Niveauregelung

luft gesichert ist. erfolgt, wird an anderer Stelle näher beschrieben

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe (deutsche Patentanmeldung P 15 31 549.8). Infolge bei einem Fehlerdetektor der eingangs genannten Art 5 des Einsetzens der Nachlaufwirkung besteht zwischen erfindungsgemäß durch einen Schaltkreis, der an den dem gewünschten Kabinendrucksignal P_d und dem Soll-Wert des Kabinendruckes zum Erzeugen eines Ist-Kabinendrucksignal P_c eine Beziehung dahinin seiner Amplitude der Änderungsgeschwindigkeit gehend, daß das Ist-Kabinendrucksignal in keinem des Soll-Wertes proportionalen Ausgangssignals an- Fall um mehr als einen bestimmten Betrag von dem geschlossen ist, und durch eine Schaltvorrichtung, die io gewünschten Kabinendrucksignal abweichen wird,
auf das Ausgangssignal des Schaltkreises anspricht, Zwischen der Stellvorrichtung 16 und dem Sumwenn es einen vorbestimmten Wert überschreitet, miernetzwerk 14 ist ein einpoliger Umschalter 20 mit und den automatischen Kabinendruckregler auf eine zwei Kontakten 24 und 26 vorgesehen. Dieser Um-Notsteuerung umschaltet. Die Erfindung zeichnet schalter 20 wird durch ein Relais 28 gesteuert. Der sich durch den Vorteil aus, daß sie mit relativ ge- 15 Kontakt 26 ist dabei mit einem Kabinendruck-Notringem Aufwand den Ist-Wert des Kabinendruckes steuersystem verbunden, welches die Regelung des überwacht und ein fehlerhaftes Arbeiten des Druck- Kabinendrucks beim Feststellen eines Fehlers im reglers festzustellen und einen auftretenden Fehler automatischen Steuersystem übernimmt. Das geautomatisch zu korrigieren erlaubt. wünschte Kabinendrucksignal P_d wird über ein im

An Hand einer Zeichnung wird die Erfindung an 20 folgenden auch als Differenziernetzwerk bezeichnetes einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Bevor auf differenzierendes Netzwerk, bestehend aus einem das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbei- Widerstand 30 in Reihe mit einem Kondensator 32, spiel näher eingegangen wird, das einen Schaltkreis an einen Funktionsverstärker 34 mit Rückkopplungsdarstellt, sei bemerkt, daß hier ein Kabinendruck- widerstand 38 abgegeben. Der Funktionsverstärker regelsystem zugrunde gelegt wird, wie es an anderer 25 34 arbeitet im wesentlichen als Differenzverstärker. Stelle bereits beschrieben wird (deutsche Patent- Hierzu ist sein zweiter Eingang über einen Wideranmeldung P 15 31 550.1). Bei dem in der Zeichnung stand 36 mit Masse verbunden. Dieser Widerstand dargestellten Schaltkreis ist angenommen, daß ein 36 hat aus Gründen des Abgleiche ungefähr die Signal erzeugt wird, welches einer vorgegebenen An- gleiche Gleichstromimpedanz, wie sie an dem ersten derung des Außendrucks entspricht. Während des 30 Eingang des Funktionsverstärkers 34 liegt. Der Aufsteigens eines Flugzeugs kann diese Größe der Rückkopplungswiderstand 38 legt in Verbindung mit Differenz zwischen dem Außendruck und dem vor- der Impedanz des Differenziernetzwerks die Gesamtgegebenen Druck in Reisehöhe sein. Der Außen- verstärkung des betrachteten Schaltkreises fest. Der druck Pa wird dabei gemessen, und ein diesem Druck Ausgang des Funktionsverstärkers 34 ist über einen entsprechendes Signal wird erzeugt. Ferner wird ein 35 Widerstand 40 mit der Kathode einer Diode 42 verSignal »P_a vorgegeben« erzeugt. Dieses Signal ent- bunden. Die Anode der Diode 42 ist an einen Verspricht dem vorgegebenen Außendruck in Reisehöhe. bindungspunkt 44 angeschlossen, der über eine Die beiden Außendrucksignale werden voneinander Schutzdiode 46 an Masse liegt und an den die Basis subtrahiert, wobei das gebildete Differenzsignal eines Transistors 48 angeschlossen ist. Ferner ist der einem Netzwerk 10 zugeführt wird. Das Netzwerk 10 40 betreffende Verbindungspunkt 44 über einen Widerenthält einen Funktionsgenerator, der in Abhängig- stand 50 mit einem Spannungspol B + verbunden, keit von dem Außendruckdifferenzsignal an seinem Der Transistor 48 liegt mit seinem Emitter über Ausgang ein Signal erzeugt, das dem gewünschten einen Widerstand 52 auf Masse. Der Kollektor des Kabinendruck P_d entspricht. Das gewünschte Ka- Transistors 48 ist über die Relaisspule des Relais 28 binendrucksignal wird dann an einen Begrenzer 12 45 mit dem Spannungspol B + verbunden. Der Tranabgegeben, der die maximalen Änderungen des ge- sistor 48 ist normalerweise beim Nichtauftreten eines wünschten Kabinendrucksignals auf solchen Niveaus Fehlers leitend. In diesem Fall führt der Verbinbegrenzt, die dem Wohlbefinden von Reisenden ent- dungspunkt 44 gegenüber Masse ein Potential von sprechen. Das Ausgangssignal des Begrenzers 12 einem Bruchteil eines Volts. Der Ausgang des Funkwird einem Summiernetzwerk 14 zugeführt, dem fer- 50 tionsverstärkers 34 führt auf ein positives Eingangsner ein Signal zugeführt wird, das dem Ist-Kabinen- signal hin ein negatives Potential, durch das die druck P_c entspricht. Die Differenz zwischen den Diode 46 in Durchlaßrichtung beansprucht ist. Da-Drucksignalen P_d und P_c stellt ein Differenzsignal E mit führt der Verbindungspunkt 44 ein gegenüber dar, das an eine Stellvorrichtung 16 abgegeben wird. Masse leicht negatives Potential, auf Grund dessen Diese Stellvorrichtung kann einen Verstärker auf- 55 der Transistor 48 in den nichtleitenden Zustand überweisen. Mit Hilfe der Stellvorrichtung 16 kann ein geht.

Ventil 18 betätigt werden. Normalerweise arbeiten Neben dem betrachteten Schaltkreis ist noch ein Kabinendruckregler mit einer Druckluftquelle (nicht entsprechender Schaltkreis 54 vorgesehen, der zur dargestellt), um Luft in die jeweilige Kabine einzu- bidirektionalen Fehlerfeststellung dient. Das inverleiten. Ferner sind Ventile vorgesehen, die selektiv 60 tierte Ausgangssignal des Funktionsverstärkers 34 den Kabinendruck nach außen ableiten und die da- wird nämlich über einen Widerstand 33 an einen mit den Kabinendruck regeln. zweiten Funktionsverstärker 37 geführt. Ein Rück-

Das am Ausgang des Summiernetzwerks 14 auftre- kopplungswiderstand 35 bestimmt dabei zusammen tende Differenzsignal E wird über eine Nachlauf- mit dem Widerstand 33 die Verstärkung und das schaltung 20 auf den Begrenzer 12 zurückgekoppelt. 65 Ausgangssignal des zweiten Funktionsverstärkers 37. Der Zweck dieses Nachlaufkreises besteht darin, das Das Ausgangssignal des Funktionsverstärkers 37 gegewünschte Kabinendrucksignal P_d am Eingang des langt über eine Diode 43 an den bereits genannten Summiernetzwerks 14 auf einem Niveau innerhalb Verbindungspunkt 44. Der in dem Schaltkreis 54 vor-

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gesehene Funktionsverstärker 37 spricht auf das Aus- Überführen des Transistors 48 in den nichtleitenden

gangssignal des Funktionsverstärkers 34 an, invertiert Zustand fällt das Relais 28 ab, und der Schalter 20

dieses Ausgangssignal und erfüllt damit dieselbe verbindet die Kontakte 25 und 26 miteinander. Da-

Funktion wie der Funktionsverstärker 34, jedoch mit durch wird das Notsteuersystem so lange benutzt,

umgekehrter Polarität. 5 bis das aberregte bzw. verklinkte Relais wieder erregt

Die Größen der Ausgangsspannungen der beiden bzw. entsperrt ist.

Funktionsverstärker 34 und 37 sind dabei der Ände- Es sei bemerkt, daß das verwendete Differenzierrungsgeschwindigkeit des gewünschten Drucksignals netzwerk dazu neigt, etwas zu rauschen. Aus diesem proportional. Die ohmsche und kapazitive Kopplung Grund können Filter vorgesehen werden, wie durch bewirkt in Verbindung mit dem Schwellwert am Ver- xo Parallelschalten eines Kondensators zum Rückkoppbindungspunkt 44, daß der Transistor 48 sowohl auf lungswiderstand 38. Die Werte des Kondensators 32, langsame stetige Änderungen als auch auf schnelle des Widerstands 30, des Rückkopplungswiderstands plötzliche Sprünge anspricht. Für plötzliche kleine 38 und der Vorspannung am Verbindungspunkt 44 Amplitudensprünge ist es dabei nicht erwünscht, daß sind dabei so gewählt, daß der Transistor 48 nicht der Schwellwert am Verbindungspunkt 44 überschrit- 15 gesperrt wird, bis die Änderungsgeschwindigkeit des ten wird. Da der Kondensator 32 im Falle von gewünschten Kabinendrucksignals einen bestimmten Signalsprüngen als Kurzschluß aufzufassen ist, wer- Wert überschreitet, wie z.B. 0,105kp/cm²·min, den am Eingang des Funktionsverstärkers 34 über- Durch die Widerstände 30 und 38 wird vom große Spannungen erzeugt und folglich auch am Funktionsverstärker 34 ein Ausgangssignal abgege-Verbindungspunkt 44, und zwar auch dann, wenn die 20 ben, wenn in dem überwachten Drucksignal plötz-Signalsprünge am Eingang relativ klein sind. Durch liehe Änderungen auftreten, d. h. zu schnelle Ändeden im Eingangskreis des Funktionsverstärkers 34 rungen. Durch die betreffenden Widerstände 30 und liegenden Reihenwiderstand 30 ist ein Spannungs- 38 kann der Kondensator 32 den betreffenden Änteiler mit dem Rückkopplungswiderstand 38 gebildet. derungen des Drucksignals folgen. Auf diese Weise Dadurch wird die Verstärkung des Funktionsver- 25 werden die Schwellwerte für die betreffenden Druckstärkers 34 durch das Verhältnis dieser Widerstände Signalsprünge erzeugt. Darüber hinaus kann eine ver-30,38 bestimmt, wobei kleine Sprünge des Signals P_d zögernde Arbeitsweise ausgenutzt werden, und zwar den Schwellwert am Verbindungspunkt 44 nicht entweder bei dem Relais 28 oder mit Hilfe von eleküberschreiten und damit das Relais 28 auch nicht ironischen Mitteln, um das Umschalten auf die Notbetätigen. Der Schwellspannungswert am Verbin- 30 steuerung in dem Fall zu verhindern, daß das gedungspunkt44 umfaßt daher mehrere ausgewählte wünschte Kabinendrucksignal den Grenzwert von Eigenschaften der einem Druck entsprechenden 0,105kp/cm⁸-min nur für eine kurze Zeit-Spannung. Die ausgewählten Eigenschaften sind da- spanne, wie 1 oder 2 Sekunden lang, überschritten bei sowohl die maximal erlaubte langsame Ände- hat. Die betreffende verzögernde Arbeitsweise ningsgeschwindigkeit als auch die maximal erlaubte 35 kann auch durch Wahl der Zeitkonstante des schnelle Änderungsgeschwindigkeit des Druckes P_d. durch den Kondensator 32 und des Widerstands 30

Die Schwellwertfunktion wird durch Anlegen einer gebildeten i?C-Gliedes bewirkt werden,

positiven Vorspannung an den Verbindungspunkt 44 Abschließend sei noch bemerkt, daß die Schaltung

erreicht. Diese Vorspannung ist dabei hinreichend in Abweichung von dem vorstehend beschriebenen

groß, um das Leitendsein des Transistors 48 zu er- 40 Ausführungsbeispiel auch zur Messung anderer

möglichen sowie die Schaltspannung festzulegen, bei Drucksignale in Steuereinrichtungen herangezogen

der der Transistor 48 in den nichtleitenden Zustand werden kann (wie den Drucksignalen P_c, P_c—P_ä

gelangt. Das Ergebnis dieses kombinierten Effekts entsprechenden Drucksignalen), und zwar in Fällen,

des Schaltkreises und des Differenziernetzwerks mit in denen lang andauernde langsame Änderungen des

dem nachfolgenden Funktionsverstärker ist, daß bei 45 Überschreitens eines Schwellwertes oder schnelle

Feststellung eines Fehlers in dem gewünschten Ka- Sprünge beim Überschreiten des Schwellwerts zur

binendrucksignal P_d ein Signal erzeugt wird. Durch Fehleranzeige führen sollen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 binendruck-Regeleinrichtung ein Auslaßventil, ein Patentansprüche· Kompressor und Meßeinrichtungen für den statischen v ' Außendruck, den Kabinendruck und die Kabinen- druckänderungsgeschwindigkeit vorgesehen. Ferner

1. Fehlerdetektor für einen automatischen 5 wird ein von zwei auf den Kabinendruck bzw. den Kabinendruckregler, bei welchem durch Ver- statischen Außendruck ansprechenden Gleichlaufgleich eines Ist-Wertes des Kabinendruckes mit gebern gebildetes Fehlersignal über einen Begrenzer, einem vom Außendruck abhängigen Soll-Wert zwei Summierkreise und einen Verstärker einem ein Differenzsignal zur Steuerung eines Luftaus- Steuermotor für die Öffnung und Schließung einer laßventils erzeugt wird, gekennzeichnet io die Verbindung mit der Atmosphäre herstellenden durch einen Schaltkreis (30 bis 37), der an den Drosselklappe zugeführt. Dabei liegt an dem zweiten Soll-Wert des Kabinendruckes zum Erzeugen Summierkreis zusätzlich ein der Kabinendruckändeeines in seiner Amplitude der Änderungs- rungsgeschwindigkeit entsprechendes Steuersignal an. geschwindigkeit des Soll-Wertes proportionalen Von Nachteil bei dieser bekannten Kabinendruck-Ausgangssignals angeschlossen ist, und durch 15 Regeleinrichtung ist, daß sie ein fehlerhaftes Arbeiten eine Schaltvorrichtung (28, 40 bis 50), die auf des Druckreglers nicht ohne weiteres festzustellen das Ausgangssignal des Schaltkreises (30 bis 37) und einen auftretenden Fehler nicht automatisch zu anspricht, wenn es einen vorbestimmten Wert korrigieren erlaubt und daß der erforderliche Aufüberschreitet, und den automatischen Kabinen- wand relativ hoch ist.

druckregler auf eine Notsteuerung umschaltet. 20 Es ist ferner bereits eine Vorrichtung zur Begren-

2. Fehlerdetektor gemäß Anspruch 1, dadurch zung der Größe eines Fehlersignals, das die Diffegekennzeichnet, daß der Schaltkreis (30 bis 37) renz zwischen einem zu steuernden Parameter und ein differenzierendes Netzwerk (30, 32), einen einem Bezugsparameter anzeigt, vorgeschlagen worersten an den Ausgang des differenzierenden den (deutsche Offenlegungsschrift 1531549). Das Netzwerkes (30, 32) angeschlossenen Funktions- 25 Besondere dieser vorgeschlagenen Vorrichtung soll verstärker (34) und einen zweiten an den ersten darin liegen, daß eine Einrichtung zur Erzeugung Funktionsverstärker (34) angeschlossenen Funk- eines Signals vorgesehen ist, das einen bestimmten tionsverstärker (37) aufweist. Bezugswert des zu steuernden Parameters anzeigt,

3. Fehlerdetektor gemäß Anspruch 2, dadurch daß eine Einrichtung zur Erzeugung eines Signals gekennzeichnet, daß die Funktionsverstärker (34, 30 vorgesehen ist, das den zu steuernden Parameter an-37) Differenzverstärker mit einem Rückkopp- zeigt, daß eine Einrichtung zur Erzeugung eines Fehlungswiderstand (38, 35) sind. lersignals vorgesehen ist, das auf das Bezugssignal

4. Fehlerdetektor gemäß Anspruch 1, dadurch und das Signal anspricht, das dem zu steuernden gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (28, Parameter entspricht, um ein Signal zu erzeugen, das 44 bis 50) eine Vorrichtung (44 bis 50) zum Er- 35 von gleichem Maß wie der Fehler zwischen diesen zeugen einer Schwellenwertspannung, die der Signalen ist, daß ein auf das Fehlersignal ansprechen-Amplitude des Ausgangssignals bei maximal zu- der Betragsbegrenzerkreis vorgesehen ist, der zur Belässiger Änderungsgeschwindigkeit des Soll- grenzung der maximalen Abweichungen des Fehler-Wertes entspricht, aufweist. signals einen Klemmkreis und zur Integration des

40 Klemmkreisfehlersignals einen mit dem Klemmkreis gekoppelten Integrator aufweist, daß ein Gleichlauf-

kreis vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal mit dem

Fehlerausgangssignal gekoppelt ist, wobei der Gleichlaufkreis ein Gleichlaufausgangssignal erzeugt, das

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fehlerdetek- 45 von gleichem Maße wie sein Eingangssignal ist, wenn tor für einen automatischen Kabinendruckregler, bei das Integratorausgangssignal einen bestimmten Totweichem durch Vergleich eines Ist-Wertes des Ka- bandbereich überschreitet, und daß Justiereinrichtunbinendruckes mit einem vom Außendruck abhängi- gen vorgesehen sind, die auf das Gleichlaufsignal angen Soll-Wert ein Differenzsignal zur Steuerung eines sprechen, um den Betragsbegrenzer derart einzu-Luftauslaßventils erzeugt wird. 5° stellen, daß der Betrag des Fehlersignals unterhalb Im Zusammenhang mit elektronischen automati- des vorbestimmten Werts gehalten wird. Durch die sehen Kabinendruckreglern ist es wichtig, daß ge- vorstehend betrachtete vorgeschlagene Vorrichtung eignete Maßnahmen getroffen sind, um die Reisenden ist ein Hilfssystem zur Regulierung eines gesteuerten und das jeweilige Flugzeug gegen ungewöhnliche und Parameters geschaffen, welches mit dem gesteuerten extreme Bedingungen zu schützen. Wenn z. B. ein 55 Parameter innerhalb bestimmter Grenzen selbst dann Kabinendrackregler eines Flugzeugs plötzlich auf- gleichläuft, wenn es außer Betrieb gesetzt ist, so daß hört den Kabinendruck richtig zu regeln, so daß die- Übergänge beim Regeln des gesteuerten Parameters ser über einen Sicherheitswert hinaus ansteigt oder auf ein Minimum herabgesetzt sind. Die betreffende plötzlich um einen Wert variiert, der größer ist als vorgeschlagene Vorrichtung vermag jedoch nicht ein der Sicherheitswert, so kann diese Lage zu Unan- 60 fehlerhaftes Arbeiten eines Flugzeugkabinendrucknehmlichkeiten oder Verletzungen bei den Reisenden reglers festzustellen und einen auftretenden Fehler führen bzw. das Flugzeug beschädigen. automatisch zu korrigieren, so daß die Versorgung

Es ist bereits eine Kabinendruck-Regeleinrichtung einer Flugzeugkabine mit Druckluft gesichert ist.
bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 245 755), bei der Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zudie Differenz des Soll- und Ist-Wertes des Kabinen- 65 gründe, einen Fehlerdetektor für einen Flugzeugdruckes, die bei extremen Flugmanövern sehr groß kabinendruckregler zu schaffen, in dem der Soll-Wert werden kann, in vorgegebenen Grenzen gehalten des Kabinendruckes überwacht und ein fehlerhaftes wird. Zu diesem Zweck sind bei der bekannten Ka- Arbeiten des Druckreglers festgestellt werden kann