устройство управления питанием радиолокационных систем

Формула изобретения

Устройство управления питанием радиолокационных систем, содержащее генератор тактовых импульсов, перепрограммируемую логическую интегральную схему (ПЛИС), включающую в себя логическое устройство, вход синхронизации которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, четыре тумблера, первые выводы которых соединены с общей шиной, вторые выводы первого и второго тумблеров являются входами битовых команд устройства, три реле, входы управления которых подключены к соответствующим выходам логического устройства, три источника питания, минусовые клеммы которых соединены с общей шиной, а плюсовые клеммы соединены через контакты соответствующих реле соответственно с первым, вторым и третьим выходами устройства, три светодиодных индикатора, подключенных к выходам устройства, и три формирователя битовых команд, входы которых соединены с соответствующими выходами устройства, а выходы являются соответственно первым, вторым и третьим выходами битовых команд устройства, четвертый выход битовых команд устройства соединен с третьим выводом четвертого тумблера, отличающееся тем, что в состав ПЛИС введены восемь подавителей помех, каждый из которых состоит из двух счетчиков импульсов, счетные входы которых соединены и являются входом синхронизации подавителя помех, инвертора, вход которого соединен с входом сброса первого счетчика импульсов и является информационным входом подавителя помех, а выход инвертора подключен ко входу сброса второго счетчика импульсов, и триггера, входы сброса и установки которого соединены соответственно с выходами переполнения первого и второго счетчиков импульсов, а выход триггера является выходом подавителя помех, при этом входы синхронизации подавителей помех подключены к выходу генератора тактовых импульсов, информационные входы первого, второго, третьего и четвертого подавителей помех соединены соответственно с третьими выводами соответствующих тумблеров, информационный вход пятого подавителя помех является первым входом блокировки устройства, второй вход блокировки устройства соединен с общей шиной, информационные входы шестого, седьмого и восьмого подавителей помех соединены соответственно с выходами первого, второго и третьего формирователей битовых команд, выходы подавителей помех соединены с соответствующими входами логического устройства.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области контрольно-измерительной техники радиолокационных систем и может быть использовано для управления питанием радиолокационных головок самонаведения (РГС) при их проверках и испытаниях.

Известно устройство управления, содержащее генератор тактовых импульсов, логическое устройство, состоящее из двух таймеров с переключаемыми временами задержек и логических элементов И, Не, формирователи уровней, тумблеры управления, светодиодные индикаторы, реле и контактор [Модуль управления АГСК.468351.213 Схема электрическая принципиальная, ОАО МНИИ "АГАТ", 2005 г.].

Данное устройство обеспечивает управление питающими напряжениями РГС по заданному алгоритму и контроль питающих напряжений в управляющей ЭВМ.

Недостатками устройства являются отсутствие возможностей управления питанием от ЭВМ, изменения алгоритма управления питающими напряжениями, низкая помехозащищенность.

Известно также устройство управления, выбранное в качестве прототипа, содержащее генератор тактовых импульсов, логическое устройство, выполненное на перепрограммируемой логической интегральной схеме (ПЛИС), вход синхронизации логического устройства подключен к выходу генератора тактовых импульсов, тумблеры управления, подключенные к входам логического устройства, реле, через контакты которых подаются питающие напряжения на РГС от трех источников питания, светодиодные индикаторы, подключенные к выходам питающих напряжений устройства, формирователи битовых команд, входы которых подключены к выходам питающих напряжений, а выходы формирователей - к выходам битовых команд устройства управления и к входам логического устройства [Модуль управления МУ-АК АГСК.468351.227. Схема электрическая принципиальная, ОАО МНИИ "АГАТ", 2008 г.]

Данное устройство обеспечивает управление питающими напряжениями РГС по заданному алгоритму с возможностью оперативного изменения алгоритма управления путем перепрограммирования ПЛИС, контроль и управление питающими напряжениями ЭВМ.

Недостатком устройства является низкая помехозащищенность. При коммутации питающих напряжений с токами нагрузок до нескольких десятков ампер из-за переходных процессов и дребезга контактов реле возникают помехи, приводящие к сбою триггерных схем логического устройства, причем помехи возникают как вследствие электромагнитных наводок, так и за счет больших бросков токов в общих цепях, что не позволяет эффективно бороться с помехами при помощи различных фильтров. Как показали эксперименты, сбои логического устройства возникают в основном из-за помех, действующих на входные выводы ПЛИС логического устройства.

Цель изобретения - повышение помехозащищенности устройства управления питанием радиолокационных систем.

Указанная цель достигается за счет того, что в устройство управления питанием радиолокационных систем, содержащее генератор тактовых импульсов, ПЛИС, включающую в себя логическое устройство, вход синхронизации которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, четыре тумблера, первые выводы которых соединены с общей шиной, вторые выводы первого и второго тумблеров являются входами битовых команд устройства, три реле, входы управления которых подключены к соответствующим выходам логического устройства, три источника питания, минусовые клеммы которых соединены с общей шиной, а плюсовые клеммы соединены через контакты соответствующих реле соответственно с первым, вторым и третьим выходами устройства, три светодиодных индикатора, подключенных к выходам устройства, и три формирователя битовых команд, входы которых соединены с соответствующими выходами устройства, а выходы являются соответственно первым, вторым и третьим выходами битовых команд устройства, четвертый выход битовых команд устройства соединен с третьим выводом четвертого тумблера, введены в состав ПЛИС восемь подавителей помех, каждый из которых состоит из двух счетчиков импульсов, счетные входы которых соединены и являются входом синхронизации подавителя помех, инвертора, вход которого соединен с входом сброса первого счетчика импульсов и является информационным входом подавителя помех, а выход инвертора подключен к входу сброса второго счетчика импульсов, и триггера, входы сброса и установки которого соединены соответственно с выходами переполнения первого и второго счетчиков импульсов, а выход триггера является выходом подавителя помех, при этом входы синхронизации подавителей помех подключены к выходу генератора тактовых импульсов, информационные входы первого, второго, третьего и четвертого подавителей помех соединены соответственно с третьими выводами соответствующих тумблеров, информационный вход пятого подавителя помех является первым входом блокировки устройства, второй вход блокировки устройства соединен с общей шиной, информационные входы шестого, седьмого и восьмого подавителей помех соединены соответственно с выходами первого, второго и третьего формирователей битовых команд, выходы подавителей помех соединены с соответствующими входами логического устройства.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства управления питанием радиолокационных систем, в которое входят:

1, 2 - входы битовых команд;

3, 4 - входы блокировки;

5 8 - тумблеры;

9 - генератор тактовых импульсов (ГТИ);

10 - перепрограммируемая логическая интегральная схема (ПЛИС);

11 - логическое устройство;

12 19 - подавители помех (ПП);

20 22 - источники питания (ИП);

23 25 - реле;

26 28 - светодиодные индикаторы;

29 31 - формирователи битовых команд (ФБК);

32 34 - выходы устройства;

35 38 - выходы битовых команд.

Первые выводы тумблеров 5 8 соединены с общей шиной, вторые выводы тумблеров 5 и 6 являются входами битовых команд 1 и 2 устройства, третьи выводы тумблеров 5 8 подключены соответственно к информационным входам подавителей помех 12 15. Первый вход блокировки 3 подключен к информационному входу подавителя помех 16, а второй вход блокировки 4 соединен с общей шиной. Выход генератора тактовых импульсов 9 соединен с входами синхронизации логического устройства 11 и подавителей помех 12 19, а выходы подавителей помех 12 19 соединены соответственно с входами логического устройства 11, выходы которого подключены к входам управления реле 23 25. Минусовые клеммы источников питания 20 22 соединены с общей шиной, а плюсовые клеммы источников питания 20 22 соединены через контакты реле 23 25 с выходами 32 34 устройства, со входами светодиодных индикаторов 26 28 и входами формирователей битовых команд 29 31, выходы которых соединены с информационными входами подавителей помех 17 19 и являются выходами битовых команд 35 37. Выход битовой команды 38 устройства соединен с третьим выводом тумблера 8.

При помощи тумблеров 5 8 осуществляется управление устройством. На выходах тумблеров (третьи выводы) формируются команды управления, поступающие на входы логического устройства 11 через подавители помех 12 15. При включенных тумблерах 5, 6 управление соответствующими командами может осуществляться командами управляющей ЭВМ, поступающими на входы битовых команд 1, 2.

Входы блокировки 3, 4 подключаются к блокировочным контактам экранирующего контрольного устройства (ЭКУ), входящего в состав рабочего места для испытаний РГС и предназначенного для защиты рабочего персонала от СВЧ-излучений. Если на РГС будет установлено ЭКУ, то его блокировочные контакты замкнут вход блокировки 3 через вход блокировки 4 на общую шину.

Логическое устройство 11 обеспечивает заданный алгоритм управления питающими напряжениями РГС. В зависимости от команд, поступающих на входы логического устройства 11, на его выходах вырабатываются сигналы, управляющие реле 23 25, через контакты которых питающие напряжения от источников 20 (питание накала клистрона), 21 (питание головки) и 22 (питание передатчика) передаются на выходы устройства 32 34. Назначение и обозначение команд управления логическим устройством 11 приведено в таблице 1.

Таблица 1
Источник команды	Назначение команды	Обозначение
Тумблер 5 или вход битовой команды 1	Включение напряжения накала клистрона	КН
Тумблер 6 или вход битовой команды 2	Включение основного напряжения питания головки	ПГ
Тумблер 7	Включение напряжения питания передатчика (активный канал)	АК
Тумблер 8	Включение режима форсажа	ФР
Входы блокировки 34	Отключение напряжения питания передатчика при снятом ЭКУ	ЭКУ
Выход битовой команды 35	Контроль включения напряжения накала клистрона	ККН
Выход битовой команды 36	Контроль включения напряжения питания головки	КПГ
Выход битовой команды 37	Контроль включения напряжения питания передатчика	КАК

Логическое устройство 11 входит в состав ПЛИС 10, что позволяет оперативно, путем перепрограммирования ПЛИС, изменять алгоритм его работы в зависимости от типа РГС. Обычно алгоритм логического устройства обеспечивает задержку включения напряжений питания головки и передатчика по отношению к включению напряжения питания накала, включение напряжения питания передатчика на определенное время, отключение напряжения питания передатчика при снятом с РГС ЭКУ и др. Пример алгоритма приведен ниже:

U1=KH ;

U2=КН К_КН ПГ;

U3=КН ПГ (((К_ПГ Т Т1) ) (К_ПГ Т Т2) ФР))) (АК Т Т3),

где U1, U2, U3 - сигналы на первом, втором и третьем выходах логического устройства 11;

T1 - время задержки включения напряжения питания передатчика в штатном режиме;

Т2 - время задержки включения напряжения питания передатчика в форсированном режиме;

Т3 - интервал включения напряжения питания передатчика.

Подавители помех 12 19 обеспечивают подавление помех на входах логического устройства 11 и входят в состав ПЛИС 10. На фиг.2 приведена блок-схема подавителя помех устройства управления питанием радиолокационных систем, в которое входят:

39 - вход синхронизации подавителя помех;

40 - информационный вход подавителя помех;

41 - инвертор;

42, 43 - счетчики импульсов;

44 - триггер;

45 - выход подавителя помех.

Счетные входы С счетчиков импульсов 42 и 43 объединены и являются входом синхронизации 39 подавителя помех, вход сброса R счетчика импульсов 42 подключен к информационному входу 40 подавителя помех, а вход сброса R счетчика импульсов 43 подключен к информационному входу 40 подавителя помех через инвертор 41. Выходы переполнения счетчиков импульсов 42 и 43 соединены соответственно со входами сброса R и установки S триггера 44, выход которого является выходом 45 подавителя помех.

Устройство работает следующим образом.

При испытаниях РГС в соответствии с методикой испытаний оператор осуществляет переключение тумблеров 5 8 (см. фиг.1), на выходах которых формируются команды управления, поступающие на входы логического устройства 11 через подавители помех 12 15 (лог.0 при выключенном тумблере - замыкание на общую шину, и лог.1 при включенном тумблере - разрыв цепи). При включенных тумблерах 5 и 6 команды управления могут также поступать от управляющей ЭВМ через входы битовых команд 1 и 2. На входе блокировки 3 формируется команда управления от блокировочных контактов ЭКУ, поступающая на вход логического устройства 11 через подавитель помех 16.

Логическое устройство 11 в соответствии с запрограммируемым алгоритмом работы и значениями команд управления на его входах формирует выходные сигналы, поступающие на входы управления реле 23 25. Для работы схем задержек (программируемых таймеров), входящих в логическое устройство 11, на его вход синхронизации подаются импульсы с генератора тактовых импульсов 9.

При срабатывании реле 23, 24 или 25 через его контакты напряжение с плюсовой клеммы источника питания 20, 21 или 22 поступает через выход 32, 33 или 34 устройства на испытуемую РГС, на светодиодный индикатор 26, 27 или 28 и на вход формирователя битовых команд 29, 30 или 31. Формирователи битовых команд 29 31 преобразуют уровни напряжений источников питания 20 22 в уровни цифровых схем (CMOS/TTL) для передачи их на входы подавителей помех 17 19 и на выходы битовых команд 35 37 устройства. С выходов битовых команд 35 38 устройства сигналы передаются в управляющую ЭВМ для их контроля.

Для повышения помехозащищенности логического устройства 11 сигналы на все его входы подаются через подавители помех 12 19. Работа подавителей помех происходит следующим образом. Входной сигнал с информационного входа 40 подавителя помех (см. фиг.2) поступает на вход сброса R счетчика импульсов 42 и через инвертор 41 на вход сброса R счетчика импульсов 43. В результате счетчик импульсов 42 будет обнуляться при высоком уровне входного сигнала (лог.1), а счетчик импульсов 43 - при низком (лог.0). При низком уровне входного сигнала счетчик импульсов 42 будет находиться в режиме счета импульсов, поступающих со входа синхронизации 39 подавителя помех на счетный вход С счетчика импульсов 42. При достижении максимального значения 2^N (N - число разрядов счетчика) на выходе переполнения счетчика импульсов 42 появится импульс, поступающий на вход сброса R триггера 44 и устанавливающий его в нулевое состояние, в результате на выходе 45 подавителя помех будет низкий уровень выходного сигнала. Аналогично при высоком уровне входного сигнала в счетном режиме будет находиться счетчик импульсов 43, и при его переполнении выходной импульс, поступающий на вход сброса S триггера 44, установит его в единичное состояние и на выходе 45 подавителя помех установится высокий уровень выходного сигнала. Таким образом, изменение уровня выходного сигнала подавителя помех может произойти только в том случае, если при изменении уровня входного сигнала длительность его будет не менее времени счета 2^N импульсов, что составляет Т·2^N (Т - период счетных импульсов, поступающих на вход синхронизации 39 подавителя помех). Любые помехи, длительность которых меньше этого значения, не повлияют на выходной сигнал. Работа подавителя помех поясняется эпюрами сигналов, приведенных на фиг.3 (рассмотрен случай использования двухразрядных счетчиков импульсов).

Таким образом, введение в известное устройство восьми подавителей помех, включающих в себя два счетчика импульсов, инвертор и триггер с указанными связями, позволяет повысить помехозащищенность устройства управления питанием радиолокационных систем.