Датчик контроля нагрева каморы. ( Сокращенное наименование: «ДКНК»)

1. Назначение и область применения изделия

Датчика контроля нагрева каморы (ДКНК) ствола  самоходного артиллерийского орудия (САО), должен обеспечивать:

Разрабатываемый ДКНК предназначен для оснащения САО

Технические характеристики ДКНК приведены в таблице 3.1

Таблица 3.1
Время контроля температуры стенки каморы и выдачи ответного
сигнала после получения команды от системы управления
САО, с, не более

0,3

Диапазон температур стенки каморы, °С
минус 50…+400
Значения предельно допустимой температуры каморы, при
которой выдается сигнал о (ДТ), °С
115±5
Значения опасной температуры каморы, при которой выдается
сигнал (ОТ), °С
190±10
Время готовности к работе после включения питания, не
более, с
5
Продолжительность работы ДКНК в составе системы управления
САО, ч, не менее
48
Электропитание – по ГОСТ В 21999-86 с номинальным напряжением,
В
27
Потребляемый ток, А, не более
0,8

3. Описание  технического решения

3.1. Состав и общая характеристика

В состав аппаратуры ДКНК входят:

•датчик температуры (ДТ) ФШРА.433649.002;

•блок обработки сигналов (БОСДКНК) ФШРА.468239.007;

ДТ выполняют следующие функции:

БОСДКНК выполняют следующие функции:

3.2. Датчик температуры.

Рисунок 4.1 Датчик температуры

Рисунок 4.1 Датчик температуры

В состав аппаратуры входят два датчика – по одному для правого и левого стволов  ДКНК-П и ДКНК-Л – рисунок 4.1. Конструкции датчиков идентичны. Принцип работы датчика основан на приеме ИК излучения нагретой поверхности и преобразование этого излучения в электрический сигнал. Поскольку мощность излучения поверхности тела функционально связана с его температурой, то после обработки информации с датчика можно получить дискретные сигналы соответствующие пороговым температурам ДТ и ОТ. Границы поверхности каморы ствола, с которой датчик принимает сигнал, определяется характеристиками датчика и направлением оси оптической системы. Для поворота (юстировки) оси датчика с целью согласования его поля зрения с границами   контролируемой поверхности служит шаровой шарнир 1.

При монтаже датчика и юстировочных работах на переднюю часть корпуса 2 датчика навинчивается технологическое приспособление по типу «лазерной указки», с помощью которого визуально контролируют положение оси датчика по световому пятну на стенках каморы. В состав датчика входит контрольный излучатель ИК сигнала, работающий в импульсном режиме. Этот излучатель включается в паузах между циклами измерения и позволяет проверить исправность аппаратуры перед очередным измерением температуры каморы. Датчик подключается к блоку обработки сигнала (БОСДКНК) с помощью соединителя 3. Основание 4 обеспечивает жесткое крепление датчика к элементам конструкции САО. В качестве элемента преобразующего ИК излучение стенок каморы в электрический сигнал использовано фото приемное устройство (ФПУ) отечественного производства типа PD36-02-TEC, его производство освоено фирмой «АИБИ», созданной на научно-технической базе  физико-технического института им. А.Ф.Иоффе. Чувствительный элемент ФПУ помещен в фокусе однолинзовой оптической системы, материал линзы – сапфир.

Рисунок 4.2 Фото приемное устройство

Рисунок 4.2 Фото приемное устройство

Конструкция фотодиода PD36-02-TEC показана на рисунке  4.2.  Чувствительный элемент 1 представляет собой фотодиод на  основе тройного соединения InGaAs. Диаметр чувствительной площадки фотодиода 0,2 мм. Для обеспечения необходимых фотоэлектрических характеристик ФПУ используется охлаждение фотодиода до температуры 0°С … минус 10°С с помощью термоэлектрического холодильника (ТЭО) 2, для контроля степени охлаждения фотодиода используется терморезистор 3.

Окно 4 служит для ввода излучения в ФПУ. Вывод электрических сигналов  фотодиода 1 и термистора 3, а так же подача электропитания на ТЭО 2 осуществляется через выводы 5  корпуса 6 типа ТО‑5. ТЭО потребляет ток около 0,7 А при напряжении 1 В. Для отвода тепла от горячего спая ТЭО служит корпус ФПУ, который имеет тепловой контакт с корпусом датчика. Как уже указывалось в состав датчика температуры входит так же контрольный излучатель (КИ), который позволяет проверить исправность ДКНК. КИ работает в импульсном режиме и включается в паузах между штатными измерениями. Излучение КИ, отраженное от элементов конструкции ствола воспринимается датчиком, и по параметрам сигнала ФПУ, встроенные средства контроля (ВСК) осуществляют проверку состояния ДКНК. В качестве КИ используется светодиод LED29 фирмы «АИБИ». Габаритные и присоединительные размеры датчика показаны на габаритном чертеже датчика ФШРА.433649.002 ГЧ.

3.3. Блок обработки сигналов (БОСДКНК).

Основным элементом схемы БОСДКНК, выполняющим обработку сигналов с датчиков, прием и передачу команд, контроль целостности цепей, а так же осуществляет микроконтроллер (МК) D1 типа  ATmega128-16AI.   Сигналы с фотодиодов  и терморезисторов ФПУ через соединители Х1…Х2  подаются на входы аналого-цифрового преобразователя (АЦП) МК.   Все функции обработки сигналов с датчиков температуры, логика выдачи  дискретных сигналов,  а так же управление встроенными  средствами контроля реализованы в управляющей программе МК. Все дискретные сигналы выдаются напряжением бортовой сети «+27 В б/с» с помощью транзисторных ключей VT3… VT7 и реле К3…К7. Транзисторные ключи  VT1, VT2 осуществляют включение контрольных излучателей датчиков  температуры.

3.4. Конструкция блока БОСДКНК

Рисунок 4.4 - БОСН

Рисунок 4.4 - БОСН

Блок БОСДКНК выполнен в виде законченного радиоэлектронного устройства, помещенного в герметичный из алюминиевого сплава.   На рисунке 4.4 представлен общий вид БОСДКНК. Электронная схема блока собрана в виде модуля печатного монтажа, дополнительно защищенного от воздействия влаги химическим покрытием. Для электрического соединения печатного модуля с разъемными соединителями применен навесной монтаж.

В качестве электрических соединителей в обоих блоках использованы соединители  типа 2РМ, 2РМГ, 2РТТ. В качестве электрических соединителей в обоих блоках использованы соединители  типа 2РМ. Габаритные и присоединительные размеры БОСДКНК показаны на габаритном чертеже ФШРА.468239.007 ГЧ.

4. Особенности монтажа ДКНК на объекте

Составные части (СЧ) аппаратура не содержат элементов управления, индикации и регулировки. При размещении и монтаже СЧ должны быть выполнены следующие требования: Крепление СЧ к конструкциям объекта должно осуществляется с помощью  элементов этих СЧ, указанных на  габаритных чертежах. При размещении и монтаже СЧ должен быть обеспечен доступ к электрическим соединителям, при этом, должно обеспечиваться разъединение соединителей без снятия крепления СЧ. Ориентация блока БОСДКНК при его размещении и креплении может быть любой. Место размещения датчиков температуры и их ориентация  должны обеспечивать максимальную площадь «осмотра» каморы ствола. Места размещения и крепления датчиков температуры должны обеспечивать максимальный доступ к ним воздушной среды. Соединительные кабели должны крепиться к конструкциям объекта и не иметь возможности свободного перемещения.