Учебное пособие Владивосток 2003
 Скачать 0.93 Mb.
|
|
.2.3. Преобразователь "время – цифра" Преобразователь "время – цифра" (ПВЦ) служит для преобразования прямоугольных импульсов длительностью τ 1 = nV , поступающих из ПВЦ, в отсчеты скорости V и пройденного расстояния s. В состав ПВЦ входят цифровой фильтр ЦФ, корректор К, устройство индикации скорости УИС, устройство индикации расстояния (рис. 3.2). Работает преобразователь следящим образом. Импульсы τ 1 с частотой следования 8 Гц из схемы управления ключами СУ поступают на вход цифрового фильтра ЦФ. В нем происходит осреднение величин импульсов за промежуток, равный постоянной времени фильтра, и вырабатывается средний прямоугольный импульс τ ср . Таким образом, ЦФ значительно снижает случайную погрешность измерения скорости (см. 1.3.3). С увеличением волнения моря значение случайных погрешностей возрастает, поэтому в фильтре предусмотрено увеличение постоянной времени (времени осреднения, для этого достаточно переключить тумблер 6S3 в положение 2. Строб τ ср заполняется в ЦФ счетными импульсами от ГПИ с частотой f 0 = 250 кГц. В схеме предусмотрено также исключение из показаний лага систематических погрешностей. Для этой цели служит корректор К, который работает по программе, заданной поданным испытаний лага на мерной линии (см. гл. 5). Программа определяется характером и величиной поправок лага и вводится в действие дискретно, через один узел. Сигнал τ ср из цифрового фильтра поступает на схему И, откуда через делитель К передается на корректор К, который вырабатывает импульсы дополнительной частоты доп, пропорциональные поправке лага приданной скорости судна. С помощью схемы И производится исправление частоты (f 0 + доп) в импульсе τ ср , который поступает в устройство индикации скорости УИС на счетчик импульсов СИ. Последний преобразует информацию в двоично-десятичный код и передает на регистр памяти РП. Одновременно с генератора прямоугольных импульсов ГПИ на регистр памяти поступают управляющие импульсы, которые определяют периодичность индикации скорости 1 Гц. Поскольку частота следования импульсов τ ср равна 8 Гц, то за 1 с (период обновления информации) счетчик импульсов посчитает количество заполняющих импульсов как величину, равную 8 (f 0 + доп. По этой причинена пути к СИ эта информация проходит делитель КВ результате деления на 8 решается не только задача правильного подсчета импульсов в СИ, но и происходит дополнительное осреднение информации о скорости. С выхода регистра памяти код скорости подается на дешифратор, который в соответствии с измеренной скоростью включает лампы на цифровом табло. Устройство индикации расстояния УИР решает задачу интегрирования скорости, то есть подсчитывает общее число импульсов, идущих пачками с выхода схемы И на делитель с коэффициентом деления КВ нем вырабатываются свои счетные импульсы через определенное количество импульсов частоты f 0 + доп. Пятьсот вновь полученных счетных импульсов соответствуют пройденному расстоянию в 1 милю (один импульс пропорционален 0,002 мили. Данные импульсы после усиления по мощности в А подаются на шаговый двигатель М, который через редуктор приводит в действие механический счетчик пройденного расстояния s. Выключателями 6S2 и 6S4 (переводом их в положение "2" соответственно) корректор и счетчик пройденного расстояния могут быть отключены. 4. ОБСЛУЖИВАНИЕ И НАВИГАЦИОННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЛАГА ИЭЛ-2М 4.1. Подготовка к работе и включение лага При подготовке судна к выходу в море перед включением лага необходимо проверить сопротивление изоляции сигнального кабеля между прибором 29 и индукционным преобразователем, между прибором 6 и прибором 29, а перед выходом судна на мерную линию, то есть не реже одного раза в год, контролируется изоляция индукционного преобразователя. Для этого по монтажной схеме в приборе 29 отыскивают соответствующие клеммы и мегомметром измеряют сопротивление изоляции между проводами, а также между корпусом и проводами. Сточки зрения пожаробезопасности важной является проверка силового кабеля. В этом случае необходимо отключить питание лага от распределительного щита РЩ судовой сети, в приборе 3 (рис. 2.5) перевести тумблер "Сеть" в положение "Откл." и вынуть находящиеся над ним предохранители 6 из гнезд. Данные гнезда используются для проверки изоляции подводящего кабеля. Во всех случаях сопротивление изоляции не должно быть менее 100 МОм. После данных проверок упомянутый тумблер 8 в приборе 3 необходимо переключить в положение "Сеть. Далее нужно убедиться, что органы управления находятся в следующих позициях – в приборе 3 тумблер 8 – в положении "Сеть – в приборе 6 (рис. 4.1) переключатель 1 – в положении "Работа – тумблер 2 "Мили" – в положении "Ход, тумблер 3 "Корректор" – в положении "Откл."; тумблер 4 "Фильтр" – в положении "Откл." После этого включить лаг тумблером 7 (рис. 2.3) и приступить к проверке лага в тестовом (Калибровка" и "Масштабирование) и рабочем режимах. 4.2. Проверка и регулировка лага перед выходом в море 1. Калибровка – это операция по исключению погрешностей измерительной схемы (см. 1.3.1). Для выполнения данной проверки и регулировки переключатель 1 в приборе 6 (рис. 4.1) необходимо установить в положение "Уст.О-К". При этом от измерительной схемы отключается индукционный преобразователь, и ее вход замыкается накоротко. Очевидно, что входной сигнал в этом случае равен нулю, следовательно, лаг должен показывать нулевой отсчет скорости. Если же показания скорости на табло отличаются от нулевого значения более чем на 0,1 узла, то потенциометром 5 (6R6 на рис. 3.2) необходимо добиться этого отсчета. Данную регулировку называют установкой электрического нуля схемы. Рис. 4.1 2. Установка рабочего нуля – это проверка и регулировка нулевого начального отсчета скорости при подключенном индукционном преобразователе. Она проводится с целью исключения постоянной поправки лага. Поскольку судно ошвартовано и не имеет хода относительно воды, то лаг должен показывать скорость V = 0 с допустимым отклонением 0,1 узла. Однако при этом надо учесть следующие обстоятельства. Во-первых, если погрешность отрицательна, то лаг будет показывать нулевой отсчет скорости, так как его схема рассчитана на фиксацию скорости только при движении судна относительно воды вперед (то есть со знаком плюс. Во-вторых, в реальных условиях возможно течение, продольная составляющая которого будет влиять на показания лага, так как судно ошвартовано, то есть не увлекается течением. Для исключения влияния течения при выявлении погрешности любого знака предлагается следующая методика – установить переключатель 1 в положение "Уст. О-К" (рис. 4.1) и снять значение скорости V 1 (это значение должно быть равно 0 или 0,1, поскольку калибровка уже выполнена – потенциометром 5 ("Уст.0-К") установить отсчет скорости V 2 = 2 узла – перевести переключатель 1 в позицию "Работа" и снять отсчет скорости V' 0 (при наличии продольной составляющей скорости течения т это будет алгебраическая сумма V' 0 = V 0 + т, где V 0 – отсчет скорости, который был бы на неподвижной воде – вынуть индукционный преобразователь из клинкета, развернуть его на 180° и установить в клинкет. Снять отсчет скорости V' 180° теперь это алгебраическая разность V' 180° = V 180° т) и, развернув индукционный преобразователь в прежнее положение, закрепить его в клинкете – рассчитать среднее значение показаний лага 0 180 0 т 180 т 0 180 ; ср ' ' ( ) ( ) 2 таким образом, влияние течения исключено – вычислить поправку индукционного преобразователя ; 2 1 ср ( ) ∆ = − − V V V V – потенциометром 6 (Уст. О-Р") установить отсчет скорости с учетом найденной поправки 0 ' = + ∆ V V V ; – снова перевести переключатель 1 в положение "Уст.О-К" и соответствующим потенциометром 5 восстановить нулевой отсчет скорости с точностью до 0,1 узла. Приведенная методика позволяет компенсировать в показаниях лага одну из систематических погрешностей, присущих индукционному преобразователю (см. 1.3.2), исключив влияние внешних возмущений. Данная проверка называется установкой рабочего "нуля" лага. 3. Масштабирование – это проверка пропорциональности вырабатываемой скорости входному напряжению. Данная зависимость выявляется и устанавливается в схеме лага на мерной линии. Для выполнения данной проверки переключатель 1 (рис. 4.1) устанавливают в положение "Масштаб. В результате срабатывает реле К (рис. 3.2), контакты которого К и К отключают от входа схемы индукционный преобразователь и подключают к выходу предварительного усилителя переменный резистор 3R1. Падение напряжения на этом резисторе является эталонным напряжением. Ему должна соответствовать строго определенная скорость на табло. Ее значение выявляется на мерной линии и устанавливается с помощью резисторов 7 "Грубо" и 8 "Плавно. Величина эталонной скорости записывается на матовом стекле на внутренней стороне прибора 6 и используется в течение года (до следующих испытаний лага на мерной линии) при проверке масштабирования. Если обнаружено отклонение показаний лага от величины, указанной на матовом стекле, то производится его регулировка теми же резисторами "Грубо" и "Плавно. Операция "Масштабирование" называется проверкой и регулировкой крутизны характеристики измерительной схемы лага, которая сохраняется ив рабочем режиме. Тестовые проверки "Калибровка" и "Масштабирование" при необходимости могут проводиться ив море. 4.3. Обслуживание лага ИЭЛ-2М в море Лаг ИЭЛ-2М является прибором, который не требует постоянного обслуживания вовремя плавания, однако периодический контроль за его работой необходим. Важнейшим для безопасности судовождения показателем любого навигационного прибора, в том числе и лага, является точность его работы. По этой причине не реже, чем один разв часа нужно проверять величину и стабильность поправки ИЭЛ-2М вовремя плавания. Для этой цели в открытом море используются высокоточные обсервации, например, с использованием спутниковых навигационных система вблизи берегов, кроме этого, могут использоваться естественные или искусственные створы. При обнаружении погрешностей, превышающих пределы, установленные требованиями Российского Морского Регистра (см."Введение") необходимо произвести проверки и регулировки в тестовом режиме (см. 4.1). В случае, когда погрешности в дальнейшем подтверждаются, и указанными регулировками устранить их не удается, принимается решение о прохождении судном мерной линии. При ухудшении погоды, с увеличением волнения моря и качки стабильность работы лага может нарушиться из-за значительных случайных погрешностей (см. 1.3.3). В этом случае тумблер 4 "Фильтр" (рис. 4.1) нужно перевести в положение "2", что увеличивает время осреднения скорости. В результате не только повышается точность измерений, но и восстанавливается стабильность работы лага. Если вовремя плавания выйдут из строя индукционный преобразователь или прибор 29, то ИЭЛ-2М уже не может измерять скорость. Однако в этих случаях его можно использовать приведении счисления как счетное устройство. Для этого в приборе 6 (рис. 4.1) переключатель 1 надо установить в положение "Ручной вводи одноименной рукояткой 9 добиться показаний скорости на табло, соответствующих расчетным, по оборотам гребного винта. Пройденное расстояние, необходимое приведении прокладки, рассчитывается счетчиком в соответствии с введенной скоростью. О переходе на использование лага в режиме ручного ввода делается запись в вахтенном журнале. Влаге могут возникать и такие неисправности, которые не позволяют использовать его по назначению. Лаг ИЭЛ-2М сконструирован таким образом, что с помощью системы встроенного контроля многие неисправности могут быть достаточно просто выявлены и устранены путем замены соответствующей съемной платы. При исправной работе лага в приборах 3 и 6 горят табло зеленого цвета "Сеть. Если в приборе отсутствует одно из вырабатываемых напряжений, то блок автоматического контроля и сигнализации включает табло "Неисправность" красного цвета в приборах 3 и 6. Для определения отсутствующего напряжения в приборе 3 имеется схема контроля рис. 2.5). Последовательным переводом переключателя 9 в обозначенные на панели фиксированные положения проверяется исправность соответствующих блоков. При наличии проверяемого напряжения загорается сигнальная лампа 10. При необходимости любое из напряжений можно измерить, подключив вольтметр к гнездам 11. Контроль работы индукционного преобразователя и предварительного усилителя осуществляется схемой контроля в приборе 29. При их нормальной работе в приборе 29 горит лампа 7 (рис. 2.2). Включение схемы контроля прибора 6 осуществляется переводом переключателя 1 (рис. 4.1) в любое из фиксированных положений, обозначенных цифрами 1 – 7. В положении 2 контролируется работа цифрового фильтра, а в положении 3 при включенном корректоре проверяется блок корректора. При их нормальной работе в обоих случаях на табло скорости высвечивается отсчет 80,4 узла. В положении 5 проверяется блок преобразователя. Если сигнал на входе усилителя измерительного канала УИК имеется, то сигнальная лампа 11 горит постоянным светом. Этаже лампа должна гореть при установке переключателя в положение 7, если исправен блок выдачи информации. Положение 1 предназначено для проверки блока синхронизирующих импульсов. При его нормальной работе лампа 11 мигает с частотой 1 Гц. При установке переключателя 1 в положение 4 контролируется блок делителя интегратора (схема УИР). Мигание лампы с частотой 2 Гц указывает на его исправность. В положении 6 проверяется работа блока преобразователя (схемы УИК, УОК и ПНВ). При исправной работе блока лаг показывает скорость 0,1 – 0,2 узла. В комплект лага входит ЗИП, в котором имеются все съемные платы. 5. РЕГУЛИРОВКА ЛАГА НА МЕРНОЙ ЛИНИИ 5.1. Характер систематических погрешностей лага ИЭЛ-2М Как уже отмечалось, с индукционного преобразователя снимается напряжение U ип , состоящее из суммы полезного сигнала пи сигнала квадратурной помехи к . Причем из 1.3.1 следует, что на полезный сигнал могут накладываться погрешности, носящие случайный и систематический характер. Случайные погрешности устраняются осреднением скорости, а также продолжительным наблюдением за отсчетами лага. Систематическая погрешность имеет тот же характер, что и полезный сигнал, складываясь с которым, она искажает его ом с п п U U U = + Таким образом, с индукционного преобразователя в общем случае снимается сигнал t ип к п пом к cos ( ) sin cos U U t U t U U t После прохождения преобразователя сигналов (см. гл. 3) квадратурная помеха благодаря сдвигу по фазе отделяется от полезного сигнала, но синфазная (совпадающая по фазе) остается в составе сигнала В результате лаг имеет поправку ил = − V V V , где и ил истинная и лаговая скорости соответственно. Рис. 5.1 Поправку лага можно разделить натри составляющие (рис. 5.1) ( ) ∆ = + ⋅ + V a b V c V , где а – постоянная составляющая bV – линейная составляющая с) – нелинейная составляющая. Постоянная составляющая поправки лага определяется и устраняется при выполнении регулировки "Установка рабочего нуля, методика которой изложена в п. 4.2. Остальные составляющие определяются непосредственно на мерной линии. В индукционном лаге отсчет скорости л судна пропорционален электрическому сигналу индукционного преобразователя (рис. 5.2) л с V m U = Отсюда следует, что изменением коэффициента m пропорциональности можно внести линейные изменения в показания скорости , и л 1 с V V V m U = + ∆ = ⋅ где m 1 – новый коэффициент пропорциональности. Рис. 5.2 Для выявления новой зависимости определяются истинная и и лаговая л скорости на полном ходу судна. Очевидно, что одному и тому же сигналу U c в общем случае будут соответствовать разные скорости ли и. Изменив коэффициент пропорциональности, можно ввести поправку лага. Данная регулировка называется регулировкой крутизны характеристики лага ИЭЛ-2М, или масштабированием. Она выполняется регулировкой опорного напряжения оп в такой последовательности – на мерной линии при выключенном корректоре определяются и ил старому коэффициенту m соответствует старый отсчет эталонной скорости M 1 , определенной на предыдущей мерной линии и записанной на матовом стекле прибора 6. Рассчитывается M 2 – отсчет эталонной скорости, соответствующий новому коэффициенту m 1 (рис. 5.2) ил переключатель 1 (рис. 4.1) устанавливают в положение "Масштаб" и с помощью резисторов 7 и 8 приводят отсчет эталонной скорости к значению M 2 . После этого новую величину M 2 записывают на матовом стекле прибора 6; – в случае, если оба резистора достигают крайнего положения, а значение M 2 установить не удается, производят ступенчатую регулировку перестановкой перемычек 9 (рис. 2.2) в приборе 29. Тем самым дискретно изменяется коэффициент усиления предварительного усилителя. После этого с помощью резисторов 7 ирис) устанавливают точное значение Итак, введены постоянная "аи линейная часть поправки. Теперь ее график выглядит, как показано на рис. 5.3 сравните с рис. 5.1). Рис. 5.3 Осталась переменная часть погрешности с, которая исключается с помощью корректора. Корректор работает по программе, которая определяется кривой с. Для того чтобы ввести данные в корректор, производят кусочно-линейную аппроксимацию кривой с. Поскольку поправки лага определяются на трех режимах скоростей, то ив корректоре предусмотрено три участка, на каждом из которых кривая заменяется прямой. Таким образом, кривая аппроксимируется ломаной линией. На каждом ее участке имеется свой линейный коэффициент. Очевидно, что этот частный коэффициент нельзя вводить изменением величины M 2 , которая является общей для всех скоростей, так как нарушится предыдущая регулировка "Масштабирование. Поэтому на отдельных участках изменение коэффициента масштаба m производится путем введения дополнительной частоты f V ∆ ∆ , которая складывается с частотой заполнения импульса 1 V τ . На каждом участке f ∆ определяется величиной изменения поправки, которая автоматически вводится корректором в показания скорости. |