NO842851L

NO842851L - Lagerkrets for transdusere

Info

Publication number: NO842851L
Application number: NO842851A
Authority: NO
Inventors: R Bruce Butenko; Randall B Sprague; Charles Donald Bateman
Original assignee: Sundstrand Data Control
Priority date: 1983-07-27
Filing date: 1984-07-12
Publication date: 1985-01-28
Also published as: GB2144225B; IL72289A0; US4611304A; AU553358B2; AU2992684A; NL8402336A; HK44188A; GB2144225A; FR2549985A1; GB8419145D0; BE900235A; JPS6042617A; ES8600519A1; ZA845137B; SE8403823D0; ES534621A0; DE3421736A1; SE8403823L; IT8448631A0

Abstract

For å lette installasjonen av transdusere såsom akselerometre i større systemer, er hver transduser utstyrt med en lagerkrets som er fysisk forbundet med transduseren, og inneholder data som angår drifts-karakteristikkene ved denne spesielle transduser. Dataene .som er lagret i lagerkretsen kan være i form av koeffisienter for polynom-ligninger som beskriver operasjonen av transduseren som en funksjon av en variabel størrelse såsom temperaturen. Det er en anordning for å sende disse data sammen med utgangssignalet fra transduseren til det større system.

Description

Oppfinnelsen angår området transduser-datatransmisjons-kretser, og mer spesielt kretser for å frembringe en indika-

sjon av transdusernes driftskarakteristikker.

I tidligere kjente systemer som mottar informasjon fra transdusere såsom vekt- og balansesystemet for fly, som vist i Batemans U.S. patent nr. 4.312.042, er driften av trans-duserne modulert på temperaturen. Da mange individuelle transdusere har noe forskjellig respons overfor temperatur, er det nødvendig for å optimalisere nøyaktigheten av signalene som mottas fra transduseren å kompensere hver transdusers utgangssignal for temperatur. Dette blir typisk gjort ved å anvende en fjerdegrads polynom. Før transduseren blir installert, blir dens operasjon testet over et temperaturområde, og ved hjelp av en kurve-tilpasningsteknikk bestemmes koeffisientene for en fjerdegrads polynom som beskriver dens operasjon som en funksjon av temperatur.

I tidligere kjente systemer er den normale fremgangsmåte

å plassere polynom-koeffisientene i hukommelsen av systemets datamaskin, vanligvis på den tid da transduseren blir installert i systemet. Denne fremgangsmåten har imidlertid et antall u-lemper, bl.a. det krav at koeffisientene i datamaskinens hu-kommelse må endres hver gang en transduser blir skiftet ut. Da det i mange tilfeller er nødvendig å innføre dataene manuelt,

kan feil også oppstå under innlesning av koeffisientene i hukommelsen .

Det er derfor et formål med den foreliggende oppfinnelse

å tilveiebringe en lagerkrets som forbindes med en transduser for å lagre data som representerer transduserens driftskarakteristikker. Et annet trekk ved oppfinnelsen er at det er anordnet en lysemitterende diode på transduseren, følsom for et feil-signal fra systemets datamaskin, for å gi en visuell indikasjon av en defekt transduser.

Et annet formål ved oppfinnelsen er å frembringe en lagerkrets for bruk med en transduser som er operativt forbundet med et sentralt system hvor transduseren er utformet for å sende et utgangssignal, som representerer en fysisk mengde målt av transduseren, til det sentrale system, hvor lagerkretsen omfatter: en mekanisme for å forbinde lagerkretsen med transduseren; en lagerkrets for å lagre data som representerer tranduserens drifts karakteristikker; en krets for å aksessere forutbestemte elementer av dataene fra hukommelsen; og en krets for å sende disse data til det sentrale system. Lagerkretsen kan også omfatte data som identifiserer transduseren, såsom partnummer eller serienummer sammen med en sjekke-sum for å hjelpe verifi-sering av den nøyaktige transmisjon av data fra lageret til det sentrale system.

Et videre formål med oppfinnelsen er å frembringe et vekt-og balansesystem for fly, med et flertall av transdusere festet til understellet og forbundet med en sentral datamaskin, en lagerkrets for hver transduser, omfattende: en mekanisme for å forbinde lagerkretsen med transduseren; et leselager inneholdende transduserens temperaturbeslektede driftsdata; en til-gangskrets for å velge forutbestemte elementer av dataene; og en transmisjonskrets for å sende de valgte data til den sentrale datamaskin. Lagerkretsen kan også omfatte en anordning for å sende temperaturdata fra transduseren til det sentrale system sammen med driftsdataene.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningene, hvor: Figur 1 er et diagrammatisk overriss av et luftfartøys understell, med vekt- og balansesystem installert; Figur 2 er et skjematisk snitt i riss, av en servo-operert akselerometer-transduser; Figur 3 er et blokkdiagram av et akselerometer forbundet med et transduser-lager; og Figur 4 er et blokkdiagram av transduser-lageret på figur 3.

Et miljø for oppfinnelsen er illustrert ved et luftfartøys ; vekt- og balansesystem på figur 1. Som vist på figur 1 er vekt-og balansesystemet installert på et par hoved-landingshjul vist generelt ved 10 og 12, og et fronthjul ved 14. En indikasjon av luftfartøyets vekt frembringes ved å måle avbøyningen av hoved-understellets boggie-bjelker 16 og 18 og nesehjulets aksel 20 med akselerometeret. En detaljert forklaring av fremgangsmåten for å bestemme luftfartøyets vekt og balanse ved bruk av akselerometeret er gitt i Batemans U.S. patent nr. 4.312.042. Ulik det enkle kanalsystemet som er vist av Bateman, er systemet vist på figur 1 et dobbelt kanalsystem. Dette be-tyr at det er to akselerometere på hvert sted for å gi rikelig informasjon til en vekt- og balansedatamaskin 22. Det er f.eks. to akselerometere 24 og 26 på den venstre del av boggie-bjelken 16, forbundet med datamaskinen 22 ved hjelp av linjene 28 og 30. Dobbelte akselerometere 32 og 34 forbundet ved linjene 36 og 38 til datamaskinen 22 er plassert på den andre enden av boggie-bjelken 16. På lignende måte måler akselerometrené 40, 42, 44 og 46 avbøyningen av boggiebjelken 18, og frembringer hellings-signaler til datamaskinen 22 over linjene 48, 50, 52

og 54. Bøyningen av nesehjulets akse 22 blir målt med fire akselerometre 56, 58, 60 og 62 som sender hellings-signaler over linjene 64, 66, 68 og 70 til datamaskinen 22. Det skal bemerkes, at selv om signalene på figur 1 blir representert som sendt til datamaskinen fra akselerometrené ved hjelp av en linje, er det vanligvis et antall andre linjer forbundet med hvert akselerometer som sender andre signaler, såsom temperatur og selv-test, såvel som kraftforsynings-spenninger. Disse til-leggslinjene vil bli omtalt i forbindelse med figur 3.

På figur 2 er det illustrert et servodrevet, pendlende akselerometer 71 som tjener som en transduser i vekt- og balansesystemet, og svarer til akselerometrené identifisert på figur 1. En pendel-opphengt prøvemasse 72 beveger seg i forhold til den følsomme akse 74 rundt en fleksibel hengsel 76.

Et par spoler 75 og 80 blir gjensidig påvirket av magnetiske felt som genereres av magnetene 82 og 84 til å generere en kraft på prøvemassen 70, for å motvirke endringer i kapasiteten av et par kondensatorer 86 og 88 som målt av en forsterker 90. Denne forsterkeren genererer en opprettings-strøm i spolene 78 og 80, som omformes til et spennings-utgangssignal av en motstand 92. Grunnstrukturen av denne type akselerometer er forklart i U.S. patent 3.702.073.

Et blokkdiagram av hele den foretrukne utførelse av oppfinnelsen er vist på figur 3. Akselerometrené på figur 2 er indikert ved blokk 71. En koblingsanordning 94 er forbundet med akselerometeret 71, og elektriske forbindelser er anordnet ved en serie av linjer omfattende en utgangssignal-linje 96,

en inngangssignal-linje 98, en jordlinje 100, et par kraft-forsyningslinjer 102 og 104 og en selvtest-linje 106. En transduser-lagerenhet 108 er fysisk tilkoblet og forbundet med akselerometeret. En inngang til lagerenheten 108 er en tempe-

raturlinje 110 fra temperatursensoren 111 forbundet med akselerometer-elektronikken 90 på figur 2. Dette er normalt et ana-logt strømsignal som representerer den interne temperatur av akselerometeret 71.

Et blokkdiagram av transduser-lagerenheten 108 er vist på figur 4. Operasjon av transduser-lagerenheten 108 startes av en styrekrets 112 som reagerer på et selvtest-signal fra datamaskinen 22 på linjen 104. Selvtesting er en vanlig brukt teknikk i elektroniske systemer for å sette igang systemets interne logikk for å bestemme om det er noen feil. I vekt- og balansesystemer av den type som er forklart her, blir det gene-rert et selvtest-signal som starter selvtest-syklusen i hele systemet, vanligvis under kraft-tilkoblingen til systemet eller før en automatisk nullstillings-syklus. I den foretrukne ut-førelse av oppfinnelsen forårsaker selvtest-signalet på linje 4 at styringskretsen 112, som kan være en svitsj, plasserer et logikksignal på en linje 114.

En tellerkrets 116 med et eksternt krystall 118, reagerer på logikk-signalet på linje 114 ved å generere en serie adresser på linjen 120.

Adressene som genereres på linjen 120 svarer til data-lokaliteter i et programmerbart leselager (PROM) 122. Det er i dette PROM 122 at dataene som representerer karakteristikkene for det spesielle akselerometer 71 blir lagret. I den foretrukne utførelse av oppfinnelsen blir partnummeret for akselerometeret 21 lagret som vist på figur 4 i en lokalitet representert ved 124, såvel som serienummeret for det spesielle akselerometer i en lokalitet representert ved 126.

I tillegg til part- og serienummeret, lagrer PROM 122 også data som representerer driftskarakteristikker for akselerometeret 71. Nøyaktigheten av akselerometrené, såvel som mange andre typer av transdusere, blir påvirket av den interne temperatur i dette instrumentet. Utgangssignalene fra akselerometeret er derfor temperatur-beslektet, og kan bli tilnærmet ved en fjerdegrads polynom av de følgende typer, hvor t representerer temperatur:

Skalafaktor og forspenning representerer elektriske karakteristikker ved akselerometeret og pendelakse-innretting og hengselakse-innretting representerer mekaniske karakteristikker ved akselerometerne, som kan variere med temperaturen. Pendelakse-innretting kan endres når innrettingen av pendelen eller prøvemassen 70 i akselerometeret beveger seg i forhold til den følsomme akse 74 som følge av temperaturvariasjoner. Effekten av pendelakse-innrettingen for utgangssignalet fra akselerometeret 71 kan moduleres eller tilnærmes ved formelen (3). Koeffisientene Pq, P^, P^' P3°9P4i formel (3) blir i det typiske tilfelle funnet ved å teste det spesielle akselerometer. På lignende måte kan koeffisientene Hg, H^, H , H-. og H. for formel (4), som tilnærmer hindringene i utgangssignalet fra akselerometeret 71 på grunn av temperatureffekt på hengselakse-innrettingen, som trekker seg ut av papiret ved hengselen 76, blir funnet ved testing. Skalafaktor-formelen (1) koeffisientene Cq, C^, C^, og sammen med forspennings-formelen (2) koeffisienter BQ, B^, , B^og B4kan finnes på samme måte. Disse koeffisientene er lagret i lagerplassene 128, 130, 132 og 134 som vist på figur 4.

Det programmerbare leselager omfatter også en sjekksum ved 136. Sjekksummen 136 representerer fortrinnsvis summen av alle data som er lagret i PROM 122.

Tellerkretsen 116 genererer de sekvensielle adresser for data som er lagret i PROM 122 som følge av at data blir lest ut på en linje 138. Logikk-signalet på linjen 144 tjener til å aktivere det programmerbare leselager 122, og tillater således at data blir lest ut. En multiplekserkrets 140 mottar data i bit-serieform fra PROM 122 over linjen 138 etter å ha blitt aktivert ved logikk-signalet på linjen 144, og sender det over utgangslinjen 142 til koblingsanordningen 94. Multiplekserkretsen 140 kan også motta et inngangssignal over 120 som kan velge den interne lokalitet i PROM 122 fra hvilken data blir mottatt.

Under normal drift av akselerometeret, blir strømsignalet på linjen 110, som representerer den interne temperatur i akselerometeret 71 omformet av en motstands-belastning 144 til et spennings-signal som i sin tur blir overført over linjen 146 til multiplekserkretsen 140. Når logikk-signalet på linjen 114 ikke er tilstede, vil multiplekserkretsen sende spennings-signalet på linjen 146 til koblingsanordningen 94 over linjen 142. Linjen 142 tjener således både til å sende det analoge temperatursignalet og de digitale karakteriserings-data til datamaskinen 22.

Et annet trekk ved oppfinnelsen er anordningen av et indi-katorlys på akselerometeret for å gi vedlikeholdspersonell en indikasjon av hvilket akselerometer som har feilet i en selv-test. Som vist på figur 3 er en lysemitterende diode 148 forbundet over den positive spenning + V på linjen 104 og en trans-istor 150. Når en feil ved akselerometeret blir oppdaget av datamaskinen 22, blir et signal tilført selvtest-linjen 106 av datamaskinen 22, som har den effekt at det starter transistoren 150, og således tillater at strøm flyter gjennom den lysemitterende dioden 14 8. Dette trekk kan være meget nyttig i systemer med dobbelt kanal, som illustrert på figur 1, hvor to akselerometre er montert ved siden av hverandre.

Claims

1. Lagerkrets for bruk med en transduser operativt forbundet med et sentralt system hvor transduseren er innrettet til å sende et utgangssignal som representerer en fysisk mengde, målt av transduseren, til det sentral-system, karakterisert ved : en anordning for å forbinde lagerkretsen med tranduseren; en lageranordning for å lagre data som representerer karakteristikken ved transduseren; en adkomst-anordning, operativt forbundet med lagerkretsen for selektiv aksessering av forutbestemte elementer i de nevnte karakteristikk-data; og en transmisjons-anordning, operativt forbundet med adkomst-anordningen for å sende de forutbestemte elementer av karakteristikk-data til det sentrale system.

2. Lagerkrets ifølge krav 1, karakterisert ' ved at karakteristikk-dataene omfatter mekaniske karakteristikker ved transduseren.

3. Lagerkrets ifølge krav 2, karakterisert ved at transduseren er et aksélerometer som omfatter en prøvemasse, understøttet på en pendel, hvor de mekaniske karakteristikker •omfatter pendelakse-innrettingsdata.

4. Lagerkrets ifølge krav 3, karakterisert ved at de mekaniske data omfatter hengselakse-innrettingsdata.

5. Lagerkrets ifølge krav 1, karakterisert ved at karakteristikk-dataene omfatter elektriske karakteristikker ved transduseren.

6. Lagerkrets ifølge krav 5, karakterisert ved at de elektriske karakteristikker omfatter skalafaktor-data.

7. Lagerkrets ifølge krav 6, karakterisert ved at de elektriske karakteristikker omfatter forspennings-data.

8. Lagerkrets ifølge krav 1, karakterisert ved at karakteristikk-dataene er lagret i lageranordningen i form av polynom-koeffisienter.

9. Lagerkrets ifølge krav 1, karakterisert ved at lageranordningen omfatter et elektronisk leselager.

10. Lagerkrets ifølge krav 8, karakterisert ved at adkomst-anordningen omfatter en styringskrets operativt forbundet med styringssystemet, og en tellerkrets operativt forbundet med det elektroniske leselager, og den nevnte styringskrets er effektivt for å aksessere forutbestemte lokaliteter inneholdende de nevnte karakteristikker i lagerkretsen som følge av et styringssignal fra styringskretsen.