DE2508583B2

DE2508583B2 - Höhenme"gerät für ein Flugzeug

Info

Publication number: DE2508583B2
Application number: DE2508583A
Authority: DE
Inventors: Lynn Charles Davenport Ia. Jehly (V.St.A.)
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Northrop Grumman Guidance and Electronics Co Inc
Priority date: 1974-03-01
Filing date: 1975-02-27
Publication date: 1980-02-21
Also published as: DE2508583C3; DE2508583A1; CA1052891A; US3916185A; GB1478945A

Description

Die Erfindung betrifft ein Höhenmeßgeräi für ein Flugzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein deratiges Höhenmeßgerät ist in der Zeitschrift IEEE Spectrum, Vol. 7 (1970), No. 6, Juni, Seiten 26 und beschrieben. Bei diesem bekannten Höhenmeßgerät sendet der Transponder auf Anfrage der Flugleitstelle eine zuvor vereinbarte Kennung für das Flugzeug und die Flughöhe. Zusätzlich können bei weiter verfeinerten Flugleitsystemen auch noch die Fluggeschwindigkeit und andere Flugdaten abgerufen werden. Es sind also eingangsseitig mehrere Datensignalquellen an dem Transponder angeschlossen.

Durch die vorliegende Erfindung soll ein Meßgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weitergebildet werden, daß sichergestellt ist, daß bei der Übertragung anderer Flugdaten als der Flughöhe durch den Kodierer, welcher mit dem auf die Flughöhe ansprechenden Wandler verbunden ist, keinerlei Signale abgegeben werden, welche dann den anderen Flugdaten als Störsignale überlagert sind.

Ausgehend von dem im Oberbegriff des Anspruchs 1 angesprochenen Stand der Technik ist diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird somit eine erhebliche Verbesserung in der Übermittlung von l'lugdatcn zwischen Flugzeug und Flugleitstelle erhallen, ohne daß dies besondere Aufmerksamkeit des an Bord befindlichen Personals erfordert, welches gerade im Landeanflug durch eine Vielzahl von Kontrollen sehr stark beansprucht ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in '> Unteransprüchen angegeben.

Kodierer der im Anspruch 2 angesprochener Art, weiche Kodierscheiben mit nicht lichtdurchlässigen und lichtdurchlässigen Kodierabschnitten aufweisen, sind zwar an sich bekannt, wie die DE-AS 12 82 690 und die

ίο DE-OS 2165 243 zeigen. Derartige Kodierer wurden aber bisher in Höhenmeßgeräten nicht verwendet.

Weitere Finzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den

Zeichnungen. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung im zerlegten Zustand eines Kodier-Höhenmeßgerätes mit einem datenmäßig nachgeschalteien Digitalanalysator, der einen Transponder mit die momentane Flughöhe

betreffenden Informationen zwecks Übermittlung an die Flugsicherung versorgt;

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 der F i g. 1, der die Anordnung einer lichtgebenden Diode und eines lichtempfindlichen Transistors bezüglich einer die Flughöhe anzeigenden Kodierscheibe darstellt; und

Fig.3 eine -chematische Darstellung eines elektrischen Schaltkreises für die lichtgebenden Dioden und lichtempfindlichen Transistoren des Höhenmeßgerätes gemäß F ig. 1.

jo Bei dem Höhenmeßgerät 10 gemäß F i g. 1 verläuft die Ausgangswelle 12 des Aneroids 14 durch eine Stützwand 16 zu einem Antriebsrad 18, welches über ein Getriebe 20 mit dem Zahnrad 24 eine Anzeigewelle 22 verbunden ist. Am einen Ende der Anzeigewelle 22 ist ein Zeiger 26 befestigt, der über einer Skalenscheibe 28 liegt, auf der sich eine Hauptskala mit gleichförmig auf Abstand gehaltenen Markierungen zur Darstellung von Höhenänderungen bis zu 1000 ft. (300 m) befindet.

Ein zweites Antriebsrad 30 auf der Welle 22 kämmt mit einem Übersetzungszahnrad 32, das ein an der Skalenscheibe 36 befestigtes Zahnrad 34 antreibt. Das Zahnrad 34 ist frei drehbar auf einer die Welle 22 umgreifenden Hülse 38 angeordnet. Ein Anschlag 40 an der Skalenscheibe 36 verdreht in Verbindung mit einem Arm 42 eine weitere Skalenscheibe 44 entgegen der Kraft einer Feder 46. Die Feder 46 ist an einem feststehenden Anschlag 48 angebracht, der die Skalenscheibe 44 sperrt, um zu ermöglichen, daß die Hilfsskala der Skalenscheibe 36 über den Schlitz 50 am Fenster 52 erscheint.

Das Aneroid 14 enthält eine evakuierte Druckdose 54, die über einen Bi-MetaII-Hebelarm 56 ein Segmentzahnrad 58 antreibt.
Mit der Welle 12 ist eine Unterbrecherscheibe 60 starr verbunden, derart, daß die darauf angeordneten lichtundurchlässigen und transparenten Segmente ein Kodiersignal erzeugen können, das mit der an der Skalenscheibe 28 und dem Fenster 52 angezeigten Höheninformation übereinstimmt In einem Gehäuse 62 mit einem Schlitz 64, in den die Scheibe 60 eingreift, ist auf der einen Seite der Scheibe 60 eine Beleuchtungseinrichtung 68 angeordnet, die bei Vorhandensein eines transparenten Scheibensegments eine Abtasteinrichtung 68 bestrahlt. Die Abtasteinrichtung 68 wandelt die über die lichtdurchlässigen Segmente der Scheibe 60 auftreffenden Lichtstrahlen in ein elektrisches Signal um, das an einem Spannungsgeber 93 anliegt, von dem die die Flughöhe darstellende Digitalinformation an

einen Digitalanaiysator 70 übertragen ui. in einem Transponder 73 gespeichert wird, von wo sie abgerufen wird, wenn ein Abfragesignal von der Flugsicherung zu dem im Flugzeug befindlichen Transponder 73 gelangt.

Die Beleuchtungseinrichtung 66 besteht .ois zehn lichtgebenden Dioden 72, von denen ein»? in Fig.2 gezeigt ist und die jeweils im Gehäuse 62 auf einem bezüglich der Mittelachse der Welle TA unterschiedlichen Radius angeordnet sind und somit lediglich einen begrenzten, bogenförmigen Scheibenausschnitt beleuchten. Wie F i g. 3 zeigt, sind sämtliche liohtgebenden Dioden 72 derart hintereinai.der geschaltet, daß die Unterbrecherscheibe 60 kontinuierlich beleuchtet wird, wenn an der Versorgungsleitung 74 eine Gleichstromspannung anliegt. Die lichtundurchlässigen Segmente der Unterbrecherscheibe 60 verhindern, daß die Lichtstrahlen auf die entsprechenden Lichtsensoren 68 auftreffen, wodurch eine sequentielle Kodierung erreicht wird, aus der ein Digitalsignal abgeleitet werden kann, wenn die Welle 22 durch die Expansions- und Kontraktionskraft der das Zahnradsegment 58 verstel-' lenden Druckdose 54 gedreht wird.

Die Lichtsensoren 68 bestehen aus zehn lichtempfindlichen Transistoren 76, die jeweils im Gehäuse auf dem gleichen Radius wie die zugehörige Iichtgebende Diode 72 angeordnet sind. Somit vermag eine lichtgebende Diode 22 lediglich einen einzigen, zugeordneten, axial fluchtend ausgerichteten, lichtempfindlichen Transistor 76 zu beleuchten. Sämtliche lichtempfindlichen Transistoren 76 sind mit ihrem Kollektor über einen Widerstand 78 (Fig.3) an die Gleichstrom-Versorgungsleitung 74 angeschlossen.

Wenn auf die Basis irgendeines der Transistoren 76 Licht auftrifft, ist ein elektrisch leitfähiger Zustand vorhanden, d. h. ein elektrisches Signal kann vom Kollektor zum Emitter gelangen, während sich im unbeleuchteten Zustand der Basis diese lichtempfindlichen Transistorer, in nicht-leitfähigen Zustand befinden.

Das Ausgangssignal jedes der lichtempfindlichen Transistoren 76 wird unmittelbar ar die Basis einer entsprechenden Reihe von Schalttransistoren 78 durchgeschaltet. Jeder Schalttransistor 78 wandelt das elektrische Signal seines zugehörigen lichtempfindlichen Transistors 76 in ein kompatibles, dem Dig'alanalysator 70 zugeführtes Eingangssignal. Aus diesem Eingangssignal wird ein Flughöhensignal abgeleitet, das im Speicher des Transponders 73 gespeichert und kontinuierlich auf den neuesten Stand gebracht wird.

Bei Beaufschlagung seiner Basis mit dem elektrischen Signal ermöglicht jeder Schalttransistor 78 ein Durchschalten der elektrischen Spannung von seinem Kollektor zu seinem Emitter, wodurch die Höhenkodierung erreicht wird. Diese Kodierung erfolgt in Binärform, wobei eine binäre Eins einem leitfähigen Transistor und eine binäre Null einem nicht-leitfähigen Transistor entspricht. Dieses kodierte Signal ist das Ausgangssigna! des digitalen Höhenmeßgerätes und stellt die Flughöhe in Digitalform in Schritten von 100 ft. (30 m) dar.

Der Flugsicherungstransponder erhält das kodierte Höhenausgangssignal vom Kodier-Höhenmesser und überträgt die Flughöhe bei Abruf von der Bodenstation an diese, wo sie den Fluglotsen am Radarschirm angezeigt wird.

Parallel zu jeder.r der Schalttransistoren 78 ist zv/ischen dem Emitter des lichtempfindlichen Transistors 76 und einer zum Digitalanaiysator 70 führenden, gemeinsamen Leitung 89 ein Widerstand 80 geschaltet.

Jeder Widerstand 80 wirkt als Abschirmung, um sicherzustellen, daß der zugeordnete Schalttransistor 78 im nicht-leitfähigen Zustand verbleibt, auch wenn ein gewisser elektrischer Kriechstrom an den lichtempfindliehen Transistoren 76 vorhanden ist Hierdurch wird sichergestellt, daß die Ableitung der Digitalinformation vom Kode der Scheibe 60 nicht durch äußere Störeinflüsse beeinträchtigt wird.

Während der Abfrage des Transponders nach

ίο anderen als die Flughöhe betreffenden Informationen seitens des FlugloUens wird zweckmäßigerweise eine Übertragung von Digitaldaten zeitweise verhindert, da andere konstante Informationen, wie die Identität des Flugzeugs, ebenfalls störungsfrei empfangen werden

ίο müssen. Zu diesem Zweck ist in der Stromversorgungsleitung 74 eine Sperrstufe 82 angeordnet. Die Sperrstufe 82 spricht auf einen Abrufbefehl an und verhindert eine Stromzufuhr zu den lichtgebenden Dioden 72 und lichtempfindlichen Transistoren 76. von denen das Digita !signal abgeleitet wird.

Die Sperrstufe 82 besteht aus einem ersten PNP-Transistor 84, 1er mit seinem Emitter an die Stromzufuhrleitung 74, mit seiner Bais über einen Widerstand 86 an den Kollektor eines NPN-Transistors 88 und mit seinem Kollektor wieder an den zu den lichtgebenden Dioden 72 und den lichtempfindlichen Transistoren 76 führenden Ast der Stromversorgungsleitung 74 angeschlossen ist Die Basis des NPN-Transistors 88 ist über den Widerstand 90 an die

jo Stromversorgungsleitung 74 angeschlossen und über den Widerstand 92 geerdet während der Emitter des Transistors 88 mit der zum Digitalanaiysator 70 des Transponders 73 führenden Sammelleitung 89 verbunden ist.

J5 Wenn während des Flugs ein Flugzeug mit dem Kodier-Höhenmeßgerät 10 gemäß F i g. 1 seine Flughöhe ermi'teln soll, wird eine Steuerstufe im Transponder betätigt, wodurch die Sammelleitung 89 geerdet wird. Strom fließt von der Versorgungsleitung 74 über den Widerstand 90 zur Basis des N PN-Transistors &3, so daß Strom vom Kollektor zum Emitter und von dort zur geerdeten Sammelleitung 89 fließt. Gleichzeitig wird die Basis des PNf -Transistors 84 in den Sättigungszustand gebracht so daß em merklicher Stromfluß von der Versorgungsleitung u den lichtgebenden Dioden 72 und den lichtempfindlichen Transistoren 76 einsetzt Bei Änderungen in der Flughöhe ändern sich die physikalischen Abmessungen der Druckdose 54, das Zahnradsegment 58 wird verstellt und die Welle 12 wird entsprechend gedreht, und somit wird der Pilot aufgrund der Stellung des Zeigers 26 und der Scheiben 36 und 44 bezüglich der ersten Skalensdieibe 28 mit Informationen versorgt. Infolge dieser Drehbewegung dreht sich die Scheibe 60 in eine Stellung, in der bestimmte lichtundurchlässige und transparente Segmente durch die lichtgebenden Dioden 72 beleuchtet werden. Wie Fig.3 zeigt, werden nicht sämtliche lichtempfindlichen Transistoren 76 beleuchtet Die an ihrer Basis beleuchteten, lichtempfindlichen Transistoren 76 gelangen in den leitfähigen Zustand, so daß an ihren Emittern eine elektrische Spannung abgegeben wird, durch die die elektrische Spannung an der Basis des zugeordneten Schalttransistors 78 geändert wird. Aufgrund dieser Spannung an der Basis des Schalttransistors 78 wird der elektrische Strom vom Emitte· zur Sammelleitung 39 durchgeschaltet

Der Digitalanaiysator 70 ist über zehn Leiter 94 angeschlossen, von denen jeweils einer eine ganze Zahl

von NuU bis Neun darstellt. Wenn sich das Kodiermuster auf der Unterbrecherscheibe 60 ändert, werden unterschiedliche lichtempfindliche Transistoren 76 betätigt. Bei jeder Flughöhenänderung, die zu einer Drehung der Scheibe 60 führt, ändern sich die digitalen Ausgangssignale in den Leitungen 94 entsprechend, so daß ein Höhensignal erzeugt wird, das im Speicher des Transponders 73 gespeichert wird.

Bei Annäherung an den Flughafen sendet der Fluglotse ein Abfragesignal an den Transponder 73 im Flugzeug. Falls dieses Abfragesignal eine andere Information als die Flughöhe abrufen soll, wird die Sammelleitung 89 durch den Transponder von Masse getrennt, woraufhin der Emitter des NPN-Transistors 88 nicht mehr leitet, der PNP-Transistor 84 in den nicht-leitfähigen Zustand gebracht und die Stromzufuhr von der Stromversorgungsleitung 74 zu den lichigebenden Dioden 72 und den lichtempfindlichen Transistoren 76 unterbrochen wird. Während dieser Stromabschaltzeiten überträgt der Transponder die durch das Abrufsignal angeforderten Informationen, etwa die das Flugzeug identifizierenden Kennzeichen. Wenn die Höheninformation abgerufen wird, wird die Sammelleitung 89 durch den Transponder 73 wieder geerdet und die Sperrstufe 82 gestattet eine elektrische Stromzufuhr

ίο zum Einschalten der lichtgebenden Dioden 72 und der lichtempfindlichen Transistoren 76, so daß das die Flughöhe des Flugzeugs angebende Digitalsignal auf den neuesten Stand gebrächt und dem an den Digitaianalysator 70 des Flugzeugtransponders 73 angeschlossenen Speicher zugeführt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Höhenmeßgerät für ein Flugzeug mit einem auf die Flughöhe ansprechenden Wandler, einem mit dem Wandler verbundenen Kodierer und einem mit dem Ausgangssignal des Kodierers beaufschlagten Transponder zur Übermittlung von Flugdaten an eine Flugleitstelle, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kodierer (66) und das diesem zugeordnete Netzteil (74) eine steuerbare Sperrstufe (82) geschaltet ist, weiche durch den Transponder (73) angesteuert wird.

2. Höhenmeßgerät nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Kodierer (66) eine mit den-, Abtriebsteil (12) des Wandlers (14) verbundene Kodierscheibe ((SO) aufweist, auf der in unterschiedlichem radialem Abstand von d.r Drehachse nicht lichtdurchlässige und lichtdurchlässige Kodierabschnitte vorgesehen sind, und daß für jeden derartigen Ring von Kodierabschnitten eine Lichtquelle (72) und ein axial mit dieser fluchtender, auf der gegenüberliegenden Seite der Kodierscheibe (60) angeordneter Lichtdetektor (76) angeordnet ist.

3. Höhenmeßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den verschiedenen Ringen von Kodierabschnitten zugeordneten Paare aus jeweils einer Lichtquelle (72) und einem Lichtdetektor (76) auf unterschiedlichen Radiusstrahlen angeordnet sind.

4. Höhenmeßgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen Leuchtdioden (72) und die Lichtdetektoren Phototransistoren (76) sind.

5. Höhenmeßgerät nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch den Phototransistoren (76) nachgeschaltete Signalformkreise (78).