Принцип работы Лага ИЛМ-2М

На рисунке 3.29 представлена блок-схема лага, поясняющая принцип преобразования сигнала индукционного преобразователя в показания скорости и пройденного расстояния.

Принцип работы индукционного преобразователя(ИП) основан на явлении электромагнитной индукции: при пересечении проводником магнитного поля в этом проводнике индуцируется ЭДС.

Индукционный преобразователь представляет собой конструктивный элемент, внутри которого размещён электромагнит, питаемый напряжением переменного тока.

Та часть конструкции индукционного преобразователя, в которой находится электромагнит, располагается у днища таким образом, чтобы мощное магнитное поле, создаваемое электромагнитом, захватывало некоторый объём движущегося под днищем потока воды.

При движении судна магнитное поле индукционного преобразователя пересекается потоком токопроводящей жидкости, в результате чего в потоке, охваченном магнитным полем, возникает ЭДС.

С помощью двух электродов, расположенных на ИП в плоскости, параллельной плоскости шпангоута и находящихся в движущемся потоке снимается напряжение полезного сигнала U_С, величина которого прямо пропорциональна скорости потока, магнитной индукции и расстоянию между электродами.

Рис. 3.30. Блок-схема лага ИЭЛ-2М

 

При известных индукции и расстоянии между электродами величина напряжения на электродах характеризует скорость потока жидкости.

 

 

УИК - усилитель измерительного канала

УП - предварительный усилитель

ПНВ - преобразователь “напряжение-время”

УОК - усилитель опорного канала

ПВЦ - преобразователь “время-цифра”

ГПИ - генератор прямоугольных импульсов ГПИ

УИС – устройство индикации скорости

УИР – устройство индикации пройденного расстояния

 

С целью исключения поляризации электродов электромагнит питается напряжением

переменного тока, а это, в свою очередь, приводит к возникновению на электродах ИП трансформаторной ЭДС – квадратурной помехи U_К – сдвинутой относительно полезного сигнала на 90°.

Таким образом, суммарное напряжение, снимаемое с электродов ИП, определяется выражением:

U_ИП = U_С + U_К (3.6)

Напряжения полезного сигнала U_C и квадратурной помехи U_К определяются выражениями:

U_С = K₁ВLVsinωt (3.7)

U_К = K₂Вωcosωt

 

 

где K₁, K₂ – коэффициенты, зависящие от конструкции ИП;

В – напряжённость магнитного поля вблизи электродов;

L – расстояние между электродами;

V – скорость потока относительно ИП.

Из-за влияния гидродинамических условий в месте размещения ИП полезная составляющая сигнала не зависит строго линейно от скорости судна; её реальная зависимость от скорости определяется при тарировке лага.

Полученное напряжение U_ИП, в составе которого в общем случае присутствует квадратурная составляющая, нелинейность за счёт гидродинамических условий обтекания ИППС и нестабильность за счёт колебаний судового напряжения, питающего электромагнит, поступает в предварительный усилитель УП, предназначенный для согласования выходного сопротивления ИП с входным сопротивлением усилителя измерительного канала УИК.

В блоке УИК исключается квадратурная помеха U_К. Одновременно при этом производится усиление ~U_ИП и преобразование его в сигнал постоянного тока

–U_С.

С выхода УИК сигнал –U_С подаётся в преобразователь “напряжение-время” (ПНВ). Сюда же поступает выработанное в усилителе опорного канала (УОК) напряжение –U_ОП. В блоке ПНВ с частотой преобразования 8 Гц по методу двойного интегрирования при помощи сигналов –U_С и –U_ОП вырабатывается прямо пропорциональный скорости судна прямоугольный импульс длительностью (τ₀ = 18 мс). Так как длительность импульса τ пропорциональна отношению напряжений –U_С и –U_ОП, то при колебаниях напряжения судовой сети оно не меняется. Таким образом, колебания судового напряжения не влияют на точность работы лага. В этом основное назначение опорного канала УОК.

Кроме этого, в каждом конкретном экземпляре лага, в зависимости от его конструктивных параметров, вырабатывается разное значение –U_С, соответствующее одной и той же истинной скорости судна. Поэтому в режиме “Масштабирование” добиваются путём напряжения –U_ОП регулировки длительности импульса τ, соответствующей истинной скорости судна. В этом второе назначение УОК.

Для измерения величины τ служит преобразователь “время-цифра” (ПВЦ).

С момента формирования переднего фронта импульса τ на счётчике начинается его заполнение импульсами некорректированной опорной частоты f₀ = 250 кГц, приходящими от генератора прямоугольных импульсов ГПИ.

Со счётчика устройства индикации скорости УИС текущее значение кода скорости, равное числу импульсов, прошедших на счётчик, с дискретом через один узел поступает на корректор К. При установленной в коммутаторе корректора программе (установлены перемычки) с появлением кода в корректоре происходит выработка добавочной частоты f_доп импульса. Величина и знак добавочной частоты определяется программой коммутатора корректора и соответствует величине и знаку вводимой поправки по скорости. С этого момента на вход счётчика поступает частота f₀ + f_доп.

С приходом заднего фронта импульса счётчик запирается и записанное в нём значение высвечивается на табло скорости.

Одновременно с УИС “исправленная” частота f₀ + f_доп в течение импульса τ попадает на делитель блока устройства индикации расстояния УИР, в котором происходит её деление с целью получения заданной цены дискрета импульса равной 0,002 м.мили.

Далее полученная непрерывно текущая последовательность импульсов поступает через усилитель на управление механическим счётчиком, который осуществляет их подсчёт. Информация о пройденном расстоянии индицируется на механическом счётчике, играющем роль своеобразного блока памяти.

Данные о скорости и пройденном расстоянии передаются в приборы 1, 5, 59.

Для размножения, при необходимости, информации на дополнительные репитеры служит прибор 59.

Величину скорости судна V необходимо также подавать в гирокомпас и РЛС, причём не в цифровом коде, а в обычной (аналоговой) форме, т.е. в виде угла поворота сельсина-приёмника. Для этой цели служит прибор 119.

Блок управления БУ представляет собой цифровое командное устройство, задающее режим работы лага.

Схема лага содержит ряд вспомогательных органов управления и регулировки, обеспечивающих его регулировку и последующий контроль.

Сюда относится схема поиска неисправных блоков, калибровка нуля, регулировка масштаба, регулировка “рабочего нуля”, схема ручного ввода скорости, схема выдачи информации потребителям.