Аппаратура контроля и обработки
1.2.9.1 АКО предназначена для контроля и обработки ВЧ сигналов, сформированных в тракте ВЧ, а также НЧ сигналов АМУ и АФСМ.
АКО охватывает непрерывным допусковым контролем параметры Уровень ВЧ, РГМ, СГМ по каналам:
— ЗОНА ВЫНОСНАЯ;
— ЗОНА АПЕРТУРНАЯ;
— КРУТИЗНА АПЕРТУРНАЯ (УК, ШК);
— КРУТИЗНА ВСТР. РЕЗЕРВ (УК, ШК);
Кроме того, непрерывно контролируются уровни сигналов в различных точках канала формирования сигналов рабочего и резервного комплектов, в том числе параметры тестовых сигналов.
1.2.9.2 АКО состоит из приемников (А23, А24) АИЦТ.464345.009 и устройств контроля (А11, А14) АИЦТ.468169.005. В приемнике сигналы, поступающие с сумматора, детектируются. Продетектированные сигналы в устройстве контроля преобразовываются в цифровые коды и обрабатываются. Вычисленные значения Уровень ВЧ, РГМ и СГМ контролируемых сигналов в устройстве контроля сравниваются с порогами допускового контроля и управления. Коды номинальных и пороговых значений параметров, по которым осуществляется допусковый контроль, хранятся в энергонезависимом ОЗУ устройства контроля. Кроме того, в ЭОЗУ хранятся табличные значения параметров ПРД и КУ. Результаты обработки передаются в АУП. По вычисленным параметрам сигналов канала формирования определяется исправность аппаратуры канала формирования, а по вычисленным параметрам тестовых сигналов, которые поступают с формирователей НЧ на аппаратуру контроля обоих комплектов, определяется исправность аппаратуры контроля.
1.2.9.3 При уходе параметров контролируемых сигналов за установленные допуски или неисправности аппаратуры контроля рабочего комплекта происходит переключение радиомаяка на резервный комплект, а при уходе параметров за установленные допуски и неисправности рабочего и резервного комплектов происходит отключение радиомаяка.
1.2.9.4 Непрерывный контроль параметров осуществляется одновременно двумя комплектами АКО.
1.2.9.5 Логика формирования сигналов общего состояния радиомаяка “Норма”, “Ухудшение”, “Авария” определяется программой обработки контролируемых сигналов в устройстве контроля и АУП.
1.2.9.6 По командам из АУП устройство контроля управляет параметрами сигналов формирователя НЧ.
1.2.9.7 Основные технические характеристики приемника РМГ:
— диапазон рабочих частот — 328...336 МГц;
— уровень входного сигнала приемника при срабатывании АРУ— не более 20 мВ;
— диапазон АРУ приемника — от 20 до 100 мВ;
— выходное напряжение приемника (1,40 ± 0,02) В;
— полоса пропускания приемника на уровне 0,7 — не менее 12 МГц.
Функциональная схема приемника приведена на рисунке 25.
Рисунок 25. Приемник АИЦТ.464345.009. Схема функциональная
1.2.9.8 Полосовой фильтр на четырех индуктивно связанных контурах пропускает радиосигналы в полосе частот от 328 до 338 МГц и задерживает помехи вне полосы.
1.2.9.9 Усилитель обеспечивает усиление радиосигнала с 5 мВ до 1,5 В, что необходимо для работы детектора в линейном режиме.
Усилитель выполнен на транзисторах с одно и двухконтурными фильтрами между каскадами и на выходе усилителя. Регулировка усиления осуществляется аттенюатором на pin-диодах в соответствии с уровнем сигнала UАРУ, поступающего с устройства контроля шкафа.
1.2.9.10 Детектор выделяет низкочастотную составляющую радиосигнала с сохранением соотношения уровней несущей частоты и модулирующего сигнала.
Детектор выполнен на четырех диодах и операционном усилителе. Два диода детектируют сигнал, два других обеспечивают термокомпенсацию и стабилизацию усиления операционного усилителя. Дополнительный диод с операционным усилителем задают смещение на диоды детектора, улучшая его линейность.
1.2.9.11 Фильтр нижних частот предназначен для ослабления помех, вызванных биениями с частотой равной разности частот несущих УК и ШК (для двухчастотного радиомаяка).
Фильтр выполнен на операционном усилителе с обратной связью на R, C элементах.
1.2.9.12 Переключатель предназначен для поочередного подключения опорного (вход «1») и четырех контрольных (входы «2» – «5») сигналов на вход приемника.
Входы и выход переключателя согласованы с линиями, имеющими волновое сопротивление 50 Ом. Для регулирования уровня опорного сигнала в переключателе дополнительно установлен резистивный аттенюатор.
Конструктивно переключатель выполнен на отдельной плате в экранированном отсеке.
1.2.9.13 Схема управления переключателем состоит из дешифратора и формирователей сигналов управления переключателем. В зависимости от уровней сигналов управления на выход переключателя коммутируется один из пяти контролируемых сигналов.
Уровни сигналов управления изменяются в соответствии с трехзначным двоичным кодом (Упр. ПРМ0, 1, 2), поступающим на дешифратор с устройства контроля шкафа.
1.2.9.14 Устройство контроля предназначено для измерения РГМ, СГМ, уровней сигналов апертурного, выносного и встроенного контроля, управления параметрами формируемых сигналов и переключения на резервный комплект в случае аварии рабочего. Кроме того, устройство контроля передает/принимает команды и значения параметров контролируемых сигналов в/из ПУ шкафа и обменивается информацией с устройством контроля соседнего АКО.
Функциональная схема устройства контроля приведена на рисунке 26.
1.2.9.15 Устройство контроля представляет собой двухпроцессорную систему. Один из процессорных элементов (PIC-контроллер-1) является ведущим и предназначен для управления внешними по отношению к нему устройствами при решении задач формирования выходных параметров сигналов АФСМ, контроля параметров сигналов, передачи информации о состоянии аппаратуры и управление переключением на резервный комплект. К его параллельной восьмиразрядной шине подключены регистр адреса, ОЗУ, УСАПП, порт управления, регистр коммутатора и второй процессорный элемент (PIC-контроллер-2) устройства контроля, а также PIC-контроллер и регистр схемы контроля формирователя НЧ.
В качестве PIC-контроллера-1 используется микросхема PIC18F452, имеющая встроенные ПЗУ, ОЗУ и энергонезависимое ОЗУ объемом 32 кбайта, 1,5 кбайта и 256 байт соответственно, 3 таймера, сторожевой таймер, 4 параллельных порта, программируемый умножитель частоты, умножитель двоичных кодов 8´8, 10-разрядный АЦП, аналоговые входы и вход опорного напряжения, схему сброса. Тактовая частота 20 МГц поступает от генератора 1.
1.2.9.16 PIC-контроллер-1 устанавливается в исходное состояние по низкому уровню сигнала сброса –CLR, формируемого RC-цепью при включении питания +5 В или при нажатии кнопки SB1 (CБРОС).
1.2.9.17 Поскольку одни и те же выводы PIC-контроллера-1 могут использоваться разными его внутренними устройствами, то они конфигурируются в соответствии с работой его программы применительно к конкретной схеме.
Выводы порта D используется в качестве параллельной 8-разрядной мультиплексированной шины адреса/данных А7–А15/D0–D7, 3 вывода порта Е и выводы А4, А5 порта А — в качестве управляющей шины (сигналы –RD, –WR, –DEN, M/–IO, DT/–R соответственно), вывод А0 в качестве аналогового входа, выводы А2, А3 порта А в качестве входов опорного напряжения, вывод А1 порта А и выводы В2–В5 порта B в качестве выходных логических выходов, выводы В0, В1 порта B в качестве входных логических входов.
Сигналы –WR (запись), –RD (чтение), –DEN (синхронизация передачи) имеют активный уровень в виде логического “0”. Сигнал M/–IO определяет обращение PIC-контроллера-1 к памяти или к внешнему устройству и используется для синхронизации дешифраторов адреса памяти или внешних устройств. Сигнал DT/–R определяет направление передачи информации по шине данных по отношению к PIC-контроллеру-1 и используется для управления шинными формирователями.
1.2.9.18 Резисторные матрицы R1, R2, R4, подключенные к шинам данных, адреса и управления, обеспечивают более крутые фронты сигналов на внешних шинах процессора за счет уменьшения времени перезаряда емкостей входов и выходов внешних устройств, а также емкостей монтажа шин.
1.2.9.19 B регистр адреса по спаду сигнала ÀLE, формируемого PIC-контроллером на выводе В7 порта В, запоминаются старшие разряды адреса А8…А14, выдаваемые PIC-контроллером-1 на мультиплексированную шину адреса — данных D0…D7. Сформированный 15-разрядный адрес с выхода регистра адреса (А8…А14) и с выхода PIC-контроллера (А0…А7) подается на энергонезависимое ОЗУ. Выбор ОЗУ выполняется при низком уровне сигнала CS RAM, формируемого PIC-контроллером-1 на выводе А1 порта А.
 | Рисунок 26. Устройство контроля АИЦТ.468169.005. Схема функциональная |
ОЗУ используется и как оперативная память, и как энергонезависимая память для сохранения, при отключении питания, кодов номинальных и пороговых значений параметров, по которым осуществляется допусковый контроль, а также табличных значений параметров ПРД и КУ. В качестве ОЗУ используется микросхема STK15C88–Wxx, состоящая из двух областей памяти объемом по 32 Кбайта каждая. Одна из областей — это обычная оперативная память, а другая область — электрически программируемая (РПЗУ). PIC-контроллер-1 в соответствии с работой программы обращается только к области оперативной памяти. При выключении питания внутреннее устройство управления микросхемы памяти блокирует обращение к ОЗУ и переписывает содержимое области оперативной памяти в область РПЗУ. Питание микросхемы памяти на время перезаписи обеспечивает электролитический конденсатор емкостью 68 мкФ. При включении питания устройство управления микросхемы памяти переписывает содержимое области РПЗУ в область ОЗУ.
1.2.9.20 УСАПП выполнен на микросхеме ST16C2550IJ44, содержащей два последовательных канала, и обеспечивает обмен по последовательным каналам между PIC-контроллерами-1 обоих комплектов (канал 1RS–232) и между устройством контроля и процессором управления (канал 2RS–232). Выбор PIC-контроллером-1 УСАППов выполняется низким уровнем сигнала CSA (1RS–232) или сигнала CSB (2RS–232), формируемых PIC-контроллером-1 на выводах В2, В3 порта В.
PIC-контроллеры-1 устройств контроля комплектов передают по последовательному каналу друг другу информацию о состоянии комплектов. Обмен данными производится по линиям “Выход ПРД 1”,”Вход ПРМ 1”.
Устройство контроля по последовательному каналу получает от процессора управления команды управления и выдает информацию об измеряемых параметрах. Устройство контроля является инициатором обмена с ПУ. В интервал времени, предназначенный для обмена, устройство контроля по шине данных выдает в УСАПП2 командное слово, которое приводит к появлению выходного сигнала “Готов ПРМ 2”. Обмен данными производится по линиям “Выход ПРД 2”, “Вход ПРМ 2”. После загрузки данных в выходной буфер УСАПП2 он начинает выдачу данных в последовательном коде на “Выход ПРД 2”. Чтение данных, принятых с “Входа ПРМ2”, производится по шине данных из входного буфера УСАПП2.
1.2.9.21 Генератор 2 предназначен для формирования тактового сигнала УСАППов с частотой 7,3728 МГц. При такой частоте УСАППы будут выдавать или принимать последовательный код без ошибок.
1.2.9.22 Через порт управления (микросхема 1834ВВ55) в PIC-контроллер-1 вводятся контрольные сигналы состояния антенных переключателей, контрольный сигнал с ЦСЧ модуляторов, сигнал о месте установки устройства контроля (КУ1/КУ2). Через порт управления PIC-контроллер-1 выводит сигналы включения/отключения антенных переключателей, включения/отключения вторичных источников питания, сигналы управления ЦСЧ модуляторов и сброса ЦАП формирователей НЧ.
1.2.9.23 При включении питания +5 В УСАППы и порт управления устанавливаются в исходное состояние по высокому уровню сигнала CLR1, формируемому конденсатором C15 и резистором R11 и программируются PIC-контроллером-1 на требуемые режимы работы.
1.2.9.24 PIC-контроллер-1 осуществляет встроенный контроль по аналоговым сигналам, поступающим на его аналоговый вход через коммутатор 2. Канал измерения выбирается PIC-контроллером-1 записью определенного кода в регистр коммутатора, подключенного к шине PIC-контроллера-1 через буфер данных.
Коммутатор 2 включает в себя три 8-канальных аналоговых коммутатора для выбора измеряемых сигналов. Каждый из коммутаторов подключает на свой выход один из входных сигналов. Выбор сигналов в каждом коммутаторе производится трехразрядным кодом “Адр 0К” – “Адр 2К”, выбор коммутатора производится по сигналам К0…К2. На входах коммутаторов установлены масштабируемые делители, а для переменных сигналов на входах коммутаторов стоят еще и пик-детекторы. Выходы коммутаторов объединены. Выходной сигнал UВК подается на вход АЦП PIC-контроллера-1.
На аналоговый вход PIC-контроллера-1 сигналы поступают в виде постоянного напряжения. Напряжения питания поступают с источников питания как своего комплекта (с цифрой 1), так и соседнего (с цифрой 2). PIC-контроллер-1 оцифровывает эти сигналы и помещает в ОЗУ. По командам дистанционного управления эта информация через УСАПП поступает в АУП.
1.2.9.25 PIC-контроллер-1 управляет PIC-контроллером-2, пересылая ему команды из АУП и получая от него информацию о параметрах контролируемых сигналов.
В качестве PIC-контроллера-2 используется микросхема PIC16F74, которая включает в себя процессор, программную и оперативную память, цифровые порты ввода-вывода, 8-разрядный АЦП, ведомый параллельный порт, таймеры и другие устройства. Тактовая частота 18432 кГц на PIC-контроллер-2 поступает от генератора 3.
1.2.9.26 PIC-контроллер-2 по своей программе конфигурирует свою структуру на работу в тех режимах, которые используются в устройстве контроля.
У PIC-контроллера-2 выводы RA2, RA4, RA5 порта А, выводы портов В, С запрограммированы как цифровые выходы, порты D и Е — параллельный ведомый порт. Порт D через буфер данных подключен к 8-разрядной шине данных PIC-контроллера-1, а на три вывода порта Е подаются сигналы чтения, записи и сигнал выбора данного порта.
У PIC-контроллера-2 вывод RA0 порта А программируется, как вход АЦП, вывод RA3 — вход опорного напряжения АЦП.
1.2.9.27 На вход АЦП PIC-контроллера-2 контролируемые аналоговые сигналы с антенных переключателей УК и ШК, детекторной секции модулятора (НБЧ УК), c выхода приемника и тестовые сигналы с формирователей НЧ поступают через коммутатор 1, цифро-аналоговый умножитель (ЦАП В) и согласующий усилитель. Коды управления коммутатором 1 и цифро-аналоговым умножителем PIC-контроллер-2 формирует в соответствии с работой своей программы. PIC-контроллер-2 оцифровывает аналоговые сигналы, вычисляет их параметры и по командам PIC-контроллера-1 выдает ему эту информацию. PIC-контроллер-1 помещает ее в ОЗУ для дальнейшей обработки и по командам дистанционного управления выдает ее в АУП.
1.2.9.28 Для каждого канала измерения (сигнала) PIC-контроллер-2 определяет среднюю постоянную составляющую напряжения за период частоты 30 Гц, производит корректировку кода управления ЦАП таким образом, чтобы приблизить постоянную составляющую сигнала на входе АЦП микроконтроллера к оптимальному значению, равному половине опорного напряжения АЦП. Такая подстройка позволяет оптимально использовать разрядность АЦП.
Цикл измерения параметров сигнала (РГМ, СГМ, уровня сигналов) в канале измерения включает в себя 256 равных временных интервалов за период частоты сигнала 30Гц.
В каждом из них производится аналогово-цифровое преобразование входного аналогового сигнала.
1.2.9.29 PIC-контроллер-2 производит цифровую обработку полученных результатов аналогово-цифрового преобразования по методу дискретного преобразования Фурье. В результате определяются постоянная составляющая сигнала, а также амплитуды гармоник сигналов с частотой 90 и 150 Гц. Из этих значений рассчитываются уровень сигнала, РГМ, СГМ.
Через ведомый порт PIC-контроллер-2 передает в PIC-контроллер-1 данные результатов измерений — РГМ, СГМ и уровень сигнала для каждого обрабатываемого сигнала. Таким образом, рабочий цикл PIC-контроллера-2 включает в себя измерение параметров выбранного сигнала и передачу результатов измерений в PIC-контроллер-1 через ведомый параллельный порт.
1.2.9.30 Сигналы выбора PIC-контроллера-2 и регистра коммутатора формируются дешифратором адреса ВУ, подключенного к адресной шине PIC-контроллера-1. Сигналы M/–IO и –DEN являются стробирующими. PIC-контроллер-2 на шине PIC-контроллера-1 имеет адрес C0H, а регистр коммутатора – Е0Н.
1.2.9.31 Буфер данных открыт для обмена (сигнал ОЕ низкого уровня) только тогда, когда PIC-контроллер-1 обращается к PIC-контроллеру-2 или регистру коммутатора. В этом случае дешифратор адреса ВУ и формирует сигнал ОЕ низкого уровня. Направление передачи через буфер обмена определяется уровнем сигнала DT/–R. При высоком уровне этого сигнала направление передачи от PIC-контроллера-1.
1.2.9.32 Источник опорного напряжения формирует стабилизированное постоянное напряжение +5 В для опорного уровня АЦП PIC-контроллеров и для опорного уровня канала А ЦАП.
1.2.9.33 ЦАП представляет собой сдвоенный (каналы А и В) умножающий цифроаналоговый преобразователь. Один из них (канал А) используется для формирования напряжений АРУ приемника, а другой для масштабирования аналоговых сигналов, поступающих на коммутатор 1. 10-разрядный код управления в каждый из двух ЦАП поступает с выходов порта B и выходов С0, С1 порта С PIC-контроллера-2. Запись кодов в ЦАПы выполняется по входам CSA, CSB сигналами с выходов С2, C3 порта С PIC-контроллера-2.
1.2.9.34 На выходе канала А формируются напряжения, определяемые кодами управления с PIC-контроллера-2. Эти напряжения (UАРУПРМ) соответствуют уровням сигналов ВЧ, поступающих на входы коммутатора приемника шкафа, в интервалы времени, определяемые программой работы устройства контроля.
1.2.9.35 На выходах C5–C7 (порт С) PIC-контроллер-2 формирует код PRM0–PRM2 для управления переключателем приемника, в результате чего в канал измерения подается выбранный один из входных сигналов приемника.
1.2.9.36 После выполнения специальной тест-программы, проверяющей функционирование устройства контроля, PIC-контроллер-1 выдает сигнал, который при нормальном функционировании устройства контроля обеспечивает свечение индикатора “НОРМА”.
1.2.9.37 С помощью индикатора “СО” контролируется работа PIC-контроллера-2 устройства контроля. При правильном функционировании PIC-контроллера-2 индикатор светится в соответствии с кодом СО измеряемых сигналов (в курсовом радиомаяке) или светится непрерывно (в глиссадном радиомаяке).