PL223640B1 - Stroboskopowe urządzenie do torowania łopat wirnika śmigłowca - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest stroboskopowe urządzenie do torowania łopat wirnika śmigłowca, w którym zastosowano wewnętrzne niskonapięciowe-akumulatorowe źródło zasilania (BZ), oraz niskonapięciowe źródło światła w postaci zespołu diod świecących (ZD), zasilanych impulsami prądu o kształcie prostokąta w polaryzacji dodatniej o określonym czasie trwania (τ) i amplitudzie prądu przekraczającej prąd znamionowy diod, wytworzonymi z półprzewodnikowego czujnika indukcyjnego (CI) i logicznego multiwibratora monostabilnego (MM), wyzwalanego opadającym zboczem impulsów z czujnika (CI) ze stanu 1 na 0 napięcia w technice TTL. Wewnętrzne źródło zasilania (BZ) wymaga okresowego doładowywania z zewnętrznego zasilacza sieciowego (ZS).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest stroboskopowe urządzenie do torowania łopat wirnika śmigłowca. Znane są urządzenia do torowania łopat wirników, z wykorzystaniem kamery filmowej lub lamp stroboskopowych. Najbliższe podobne urządzenie jest znane z polskiego patentu numer 160511, gdzie korzysta się z żarnika ksenonowego, który dysponuje dużą mocą światła błysku, co jest zaletą tego rozwiązania. Jednakże żarniki błyskowe dla prawidłowej pracy wymagają wysokich napięć, zarówno w torze zasilania rzędu 300 V i więcej, jak i w torze zapłonu - impulsy o amplitudzie kilku kV.

Wytworzenie potrzebnych napięć narzuca konstrukcję całości urządzenia, dlatego urządzenie zawiera układ zasilania pobierający energię z sieci śmigłowca z szyny 115 V, 400 Hz. Napięcie to jest prostowane, powielane do wymaganej wielkości 340 V DC i podane przez układ rezystancyjnoindukcyjny na kondensator będący źródłem energii żarnika w czasie błysku. Układ zasilania zawiera też transformator wielouzwojeniowy, niezbędny do wytworzenia napięć niskich +12 V i -12 V DC zasilających wzmacniacze operacyjne, wytworzenia również napięcia rzędu 10 V DC do wyzwalania tyrystora, oraz napięcia około 160 V DC zasilającego transformator impulsowy wyzwalający błysk nap ięciem kilku kV.

Stosowanie w jednym urządzeniu wysokich i niskich napięć w różnych obwodach współpracujących ze sobą, wymusza użycie w celach bezpieczeństwa transoptorowego separatora zapewniającego galwaniczną separację układu wytwarzania impulsu zapłonowego. W układzie wytwarzania impulsu zapłonowego zastosowano: czujnik magnetyczny, który w chwili pobudzenia materiałem ferromagnetycznym generuje napięcie impulsowe o zmiennej wartości od dodatniej do ujemnej przechodząc przez zero, stałoprądowy wzmacniacz sygnału z czujnika zbudowany na wzmacniaczu operacyjnym, multiwibrator monostabilny pracujący w układzie Szmitta - wyzwalany progiem sygnału przechodzącego przez zero zbudowany także na wzmacniaczu operacyjnym. Multiwibrator w chwili gdy sygnał przechodzi przez zero, generuje impuls napięcia, który podany jest na separator transoptorowy, sygnał z transoptora wyzwala tyrystor pracujący w obwodzie transformatora impulsowego, z którego impuls wyzwala błysk. Tak skomplikowana budowa urządzenia powoduje że jest ono dość ciężkie, co ma znaczenie, gdyż w czasie pracy jest trzymane w ręku i niestety awaryjne, wymagające napraw. Dużą wadą urządzenia jest sposób jego zasilania, to jest z szyny 115 V 400 Hz śmigłowca. Takie napięcia posiadają na pokładzie tylko śmigłowce o większej masie. Większość małych śmigłowców posiada tylko sieć pokładową z napięciem 27 V DC. Aby obsłużyć te śmigłowce w zakresie torowania powyższym urządzeniem, należy zabrać na pokład specjalną przetwornicę napięcia 27 V DC na 115 V 400 Hz AC, co znacznie podraża i utrudnia proces obsługi śmigłowców. Trzeba zaznaczyć, że wszys tkie znane urządzenia do torowania łopat wirników, są zasilane w energię z sieci pokładowej śmigłowców.

Istotę wynalazku stanowi użycie w urządzeniu do torowania łopat wirników, niskonapięciowego źródła światła w postaci zespołu diod świecących LED, zasilanych impulsami prądu o kształcie prostokąta w polaryzacji dodatniej o określonym czasie trwania i amplitudzie prądu przekraczającej prąd znamionowy diod. Do wytworzenia impulsów prądu zasilających diody, zastosowano półprzewodnikowy (NPN; NO) czujnik indukcyjny, który w chwilach kolejnego pobudzania materiałem ferromagnetycznym generuje prostokątne impulsy napięcia, podawane na wejście logicznego multiwibratora m onostabilnego, wyzwalanego opadającym zboczem impulsów ze stanu (1) na (0) napięcia. Multiwibrator wzmacnia i formuje prostokątne impulsy napięcia, oraz ustala czas ich trwania (τ). Uformowane impulsy podawane są na tranzystorowy wzmacniacz prądu stałego i następnie na zespół diod świecących. Ponadto, zastosowano w urządzeniu własne, wewnętrzne, niskonapięciowe zasilanie z baterii lub akumulatorów. Takie rozwiązanie ma na celu znaczne uproszczenie budowy urządzenia, odcięcie się od korzystania z różnych napięć sieci pokładowych śmigłowców, zmniejszenie masy urządzenia, zwiększenie jego niezawodności oraz bezpieczeństwa i wygody obsługi w czasie eksploatacji.

Przedmiot wynalazku zostanie bliżej wyjaśniony w przykładzie wykonania na załączonym rysunku, który jest schematem blokowym urządzenia stroboskopowego.

Urządzenie zawiera własny blok zasilania BZ z dwoma akumulatorami o napięciu 6 V każdy, o małej pojemności energetycznej rzędu 1,3 Ah i małej masie. Akumulatory posiadają oddzielne układy elektroniczne zabezpieczające prawidłowy proces ich ładowania, chroniąc je przed przeładowaniem, oraz sygnalizują stan rozładowania poprzez zaświecenie diod na obudowie urządzenia. Pojemność energetyczna akumulatorów zapewnia minimum dziesięciogodzinną pracę urządzenia bez doładowywania. Jeden z akumulatorów zasila wszystkie zespoły urządzenia napięciem 6 V, zaś drugi

PL 223 640 B1 w połączeniu szeregowym z pierwszym zasila tylko czujnik indukcyjny Cl napięciem 12 V. Do okresowego doładowywania akumulatorów zastosowano zasilacz ZS 230 V 50 Hz z wyjściem 9 V DC.

W układzie wytwarzania impulsów światła zastosowano półprzewodnikowy (NPN) czujnik indukcyjny CI normalnie otwarty (NO), który w chwilach pobudzania materiałem ferromagnetycznym generuje prostokątne impulsy napięcia. Czujnik posiada dużą czułość 12 mm na zbliżający się do czoła czujnika materiał ferromagnetyczny, co zapewnia bezpieczeństwo po zamontowaniu go na tarczy sterującej wirnika wśród obracających się części. Impulsy z czujnika podawane są wprost na „nieretriggerowane” (tzn. niezależne od czasu trwania impulsu wejściowego) wejście logicznego multiwibratora monostabilnego MM, który wzmacnia i formuje impulsy, zadając im ściśle określony (poprzez ustawienie) czas trwania (τ). Jako multiwibrator zastosowano logiczny układ scalony UCY 74121N, pracujący w niskonapięciowej technice TTL (5 V), który wyzwalany jest opadającym zboczem napięcia ze stanu (1) na (0) każdego impulsu.

Czas trwania (τ) jest czasem impulsowego świecenia diod i musi być krótki, ponieważ wymaga się aby zamocowane na końcach łopat znaczniki odblaskowe, przy dużej prędkości obwodowej końca łopaty, dawały obraz stojący w miejscu, a nie rozciągnięty (ze smugą), co miałoby miejsce przy wydł użonym czasie impulsu. Użyty układ scalony umożliwia płynną regulację czasu (τ) w zakresie od 30 ns do godzin. Krótki czas impulsu to również krótki czas oświetlenia znacznika i może być niewystarczający, dlatego parametr (τ) musi być ściśle określony.

Impulsy napięcia z multiwibratora MM podane są na bazę tranzystorowego wzmacniacza prądu stałego WI, pracującego w układzie Darlingtona, którego emiter steruje równolegle bazami tranzystorów włączających pod napięcie poszczególne diody LED w zespole ZD. Każda dioda w zespole posiada oddzielny tranzystor i oddzielny rezystor, ograniczający natężenie prądu w impulsie. Takie rozwiązanie daje pełną wzajemną separację diod. Użyto diod LED superjasnych światła białego o znikomej mocy ok. 60 mW (innych obecnie nie ma). Ilość diod w zespole nie jest ograniczona, większa ilość to większy strumień światła, w prototypie urządzenia użyto ich osiem. Diody świecą impulsowo, przy przeciętnej częstotliwości błysków 17 Hz i (τ) w zakresie dziesiętnych części (ms), diody świecą około 1,2% czasu świecenia ciągłego i o tyle w czasie pracy obniżona jest wartość średnia pobieranego prądu. Z przeprowadzonych prób wynika, że można podnieść amplitudę prądu w impulsie bez szkody dla diod. Dla zwiększenia strumienia światła w prototypie urządzenia podniesiono amplitudę prądu cztery razy.

Ponadto w tym rozwiązaniu ważna jest również optyka skupienia wiązki światła, aby osiągnąć wymaganą widoczność znaczników łopat w czasie pracy w dzień i przy słonecznej pogodzie.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Stroboskopowe urządzenie do torowania łopat wirnika śmigłowca składające się ze źródła zasilania, źródła światła, oraz układu wytwarzania impulsów napięcia zawierającego czujnik ruchu prze dmiotów ferromagnetycznych, multiwibrator monostabilny i wzmacniacz impulsów, znamienne tym, że zawiera niskonapięciowy akumulatorowy blok zasilania (BZ), oraz niskonapięciowe źródło światła w postaci zespołu diod świecących (ZD), zasilanych impulsami prądu o kształcie prostokąta w polaryzacji dodatniej o określonym czasie trwania (τ) i amplitudzie prądu przekraczającej prąd znamionowy diod, wytworzonymi z półprzewodnikowego czujnika indukcyjnego (CI) i logicznego multiwibratora monostabilnego (MM) wyzwalanego opadającym zboczem impulsów z czujnika (CI) ze stanu (1) na (0) napięcia w technice TTL.