Испытательный стенд эмс, включающий в себя испытываемое оборудование, предназначенное для установки на летательном аппарате

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в испытываемом оборудовании (SRT), установленном на летательном аппарате. Технический результат состоит в обеспечении защищенности оборудования на летательных объектах. Для этого испытательный стенд ЭМС включает в себя: испытываемое оборудование (SRT), предназначенное для установки на летательном аппарате, упомянутое оборудование подвергается испытаниям по ЭМС и предоставляет электрические интерфейсы ARINC на входах и выходе; устройство (DIE) электрических интерфейсов, характерное для противомолниевого оборудования и содержащее плату получения и/или генерации сигналов ARINC, подключенную к входам и выходам ARINC испытываемого оборудования (SRT); стойку контроля/управления (BCC) для анализа сигналов контроля, происходящих от устройства электрических интерфейсов, содержащего плату получения/генерации сигналов ARINC; систему преобразования сигналов для защиты стойки контроля/управления (BCC), подключенную между упомянутой стойкой контроля/управления (BCC) и устройством (DIE) электрических интерфейсов. 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к технической области систем для обеспечения электрической устойчивости испытательных стендов ЭМС, при полном сохранении репрезентативности проводимых испытаний. В частности, область изобретения относится к устройствам изоляции соединений, в частности интерфейсов ARINC, в таких испытательных стендах. Наконец, область имеет отношение к системам для обеспечения защиты испытательных стендов от помех и повреждений во время испытаний по ЭМС на устойчивость к Молниям, называемых "введение молнии".

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Существуют испытательные стенды, позволяющие осуществлять испытания по ЭМС, в частности испытания называемые "Молния", позволяющие проверить устойчивость электронных компонентов к молнии.

Испытательные стенды ЭМС, как правило, включают в себя стойку контроля/управления, которая позволяет управлять испытаниями и обрабатывать данные для осуществления измерений и контроля некоторых рабочих показателей. Обычно имеется электронная система, подлежащая испытаниям, и физический имитатор интерфейсов, позволяющий воспроизвести эксплуатационную конфигурацию между испытываемой системой и ее окружением.

Кроме того, соединения ARINC широко распространены в электронном оборудовании, предназначенном для установке на летательных аппаратах. Они определяют, в частности, стандарты связи, которые применяются для контроля оборудования и обеспечения передачи данных между упомянутыми устройствами.

Одним из недостатков существующих решений является то, что они не позволяют обеспечить устойчивость стойки контроля/управления к введению молнии в оборудование.

Действительно, ARINC 429, который позволяет установить связь между стойкой контроля/управления и испытываемым оборудованием нуждается в электрическом интерфейсе и протоколе для передачи цифровых данных, которые могут быть нарушены таким испытанием введением молнии.

Таким образом, сложно обеспечить изоляцию соединений, ведущих к стойке контроля/управления. Несмотря на защиты интерфейсов, которые могут быть реализованы, соединения могут быть повреждены воздействием введением молнии, что может привести к повреждению или нарушению стойки контроля/управления.

Одна из проблем промежуточной противомолниевой защиты, которая может быть помещена на входе стойки контроля/управления, является то, что последняя может влиять на измерения.
Действительно, дополнительные средства защиты и фильтрации могут быть добавлены для обеспечения того, чтобы стойка контроля/управления не повреждалась. Но они не позволяют добиться репрезентативности в эксплуатационном контексте по отношению к действительности летательного аппарата.

Поэтому сложно обеспечить с одной стороны, целостность и устойчивость стойки контроля/управления, а с другой стороны, обеспечить хорошую репрезентативность испытаний и электрических интерфейсов, отражающих эксплуатационный контекст.

Смещение стойки контроля/управления может быть сделано, однако это действие не позволяет защитить платы получения линий ARINC, например, от скачков напряжений, генерируемых испытаниями введением молнии.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение позволяет решить вышеупомянутые недостатки.

Объект настоящего изобретения относится к устройству-преобразователю электрического сигнала ARINC в оптический сигнал TTL, содержащему входной разъем, выполненный с возможностью принимать первый сигнал ARINC и доставлять его в первый канал, отличающееся тем, что первый канал включает в себя:

первый преобразователь первого принятого сигнала ARINC в первый электрический сигнал TTL;

второй преобразователь первого ранее преобразованного электрического сигнала TTL в первый оптический сигнал TTL;

компонент передающий первый ранее преобразованный оптический сигнал TTL в оптический разъем, соединенный с оптическим волокном, позволяющим переправлять упомянутый первый оптический сигнал TTL к оборудованию контроля.

Предпочтительно, оптический разъем выполнен с возможностью приема второго оптического сигнала TTL и его доставки во второй канал устройства-преобразователя, последний включает в себя:

компонент для получения второго оптического сигнала TTL происходящего от оптического разъема;

третий преобразователь принятого второго оптического сигнала TTL во второй электрический сигнал TTL;

четвертый преобразователь второго ранее преобразованного электрического сигнала TTL во второй сигнал ARINC.

Предпочтительно, устройство-преобразователь дополнительно содержит источник питания, подающий на первый канал и второй канал питание с постоянным напряжением.

Преимуществом устройства-преобразователя, содержащего два канала является то, что оно может быть использовано для преобразования электрических сигналов в оптические сигналы и наоборот. Одним из преимуществ является возможность построить устойчивую связь, когда два устройства-преобразователя размещаются напротив на уровне входов/выходов двух электронных устройств.

Другой объект настоящего изобретения относится к системе преобразования сигнала, для защиты стойки контроля, включающей в себя:

Первое устройство-преобразователь в соответствии с изобретением;

второе устройство-преобразователь в соответствии с изобретением;

по меньшей мере одно оптическое волокно, позволяющее переправлять оптические сигналы от первого ко второму преобразователю и/или наоборот.

Система преобразования сигнала, в таком случае, с одной стороны, соединена со стойкой контроля/управления, а, с другой стороны, соединена с электронным устройством, содержащим платы получения и/или генерации сигналов ARINC.

Другой объект настоящего изобретения относится к испытательному стенду ЭМС, включающему в себя:

испытываемое оборудование, предназначенное для установки на летательном аппарате, упомянутое оборудование подвергается испытаниям по ЭМС и предоставляет электрические интерфейсы ARINC на входе и выходе;

устройство электрических интерфейсов характерное для противомолниевого оборудования и содержащее плату получения и/или генерации сигналов ARINC, подключенную к входам и выходам ARINC испытываемого оборудования;

стойка контроля/управления для анализа сигналов контроля, происходящих от устройства электрических интерфейсов, содержащего плату получения и/или генерации сигналов ARINC;

систему преобразования сигналов для защиты стойки контроля/управления, подключенную между упомянутой стойкой контроля/управления и устройством электрических интерфейсов.

Предпочтительно, устройство электрических интерфейсов включает в себя:

Защиту от молнии для ограничения максимального напряжения синфазного сигнала до 20VDC;

входное сопротивление, согласованное с первым устройством-преобразователем.

Преимущественно, электрические команды, генерируемые стойкой контроля/управления, преобразуются, вторым устройством-преобразователем в оптические сигналы, и доставляются, с помощью оптического волокна, в первое устройство-преобразователь, доставляя устройству электрических интерфейсов сигналы, преобразованные в электрические форматы ARINC.

Преимущественно, испытываемое оборудование является системой регулирования.

Относительно состояния техники, преимуществом решения согласно изобретению является привнесение устойчивости стенда относительно испытаний молнией и позволяет в тоже время обеспечить репрезентативность электрического интерфейса, подвергшегося воздействию.

Предпочтительно, первый сигнал и второй сигнал ARINC являются сигналами ARINC 429, а электрические интерфейсы ARINC испытываемого оборудования выполнены с возможностью передачи/приема сигналов ARINC 429.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Другие характеристики и преимущества изобретения станут видны при чтении подробного описания, которое следует далее, со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые иллюстрируют:

Фиг. 1: устройство-преобразователь сигналов ARINC в оптические сигналы и наоборот;

Фиг. 2: система испытания по ЭМС испытываемого оборудования, включающая в себя систему преобразования оптического-электрического сигнала;

Фиг. 3: электрическая цепь, обеспечивающая противомолниевую защиту сигналов ARINC, соединенная с устройством-преобразователем согласно изобретению;

ОПИСАНИЕ

Испытанием по ЭМС называют, испытание совместимости оборудования ЭМС в обстановке ЭМС, предусмотренной при эксплуатации. Согласно планам испытаний, существуют различные типы испытаний, таких как:

- испытания на прочность и устойчивость к заданному электромагнитному окружению, определенному на данный период времени;

- разрушающие испытания, предназначенные для изучения пределов функционирования оборудования на предельных значениях;

- контекстуальные испытания, которые стараются воспроизвести событие, которое может произойти при эксплуатации, такое как, например, молния и т.д.

Изобретение, описанное ниже, особенно подходит для защиты средств испытаний, таких как стойка контроля/управления для испытаний, называемых введение молнии.
Стойки контроля/управления включают в себя, в случаях, показанных на фигурах: платы получения данных, электрический щит, память для хранения полученных данных, ПК или блок расчетов, позволяющий выполнить операции над принятыми данными.

Фиг. 1 представляет вариант осуществления изобретения, в котором преобразователь 1 электрических сигналов ARINC в оптические сигналы и наоборот дает возможность сохранить стойку контроля/управления устойчивой к испытаниям, называемым введением молнии. Стойка контроля/управления обозначена BCC на фиг. 2.

Преобразователь 1 содержит два канала V1, V2, позволяющие соответственно обеспечить, с одной стороны, преобразование электрических сигналов в оптические сигналы, а с другой стороны, преобразование оптических сигналов в электрические сигналы.

Жгут 2 позволяет направить соединения ARINC от устройства электрических интерфейсов, обозначенного DIE, подключенного к испытываемой системе, обозначенной SRT. Сигналы ARINC затем направляются к первому преобразователю C1 через разъем J₀. Сигналы направляются с помощью соединения 10, содержащего два провода. Соединение может быть сделано с помощью экранированной витой пары, состоящей из двух проводов, называемых также линиями. Передача данных осуществляется разницей между двумя линиями пары.

Сигналы от устройства электрических интерфейсов ARINC передаются в соответствии со стандартом ARINC 429 и имеют трапециевидную форму. Первый преобразователь С1 позволяет преобразовать электрические сигналы ARINC 429 в электрические сигналы TTL.

Сигнал TTL определяется посредством первого низкого логического уровня между 0 и 0,5 В и второго высокого логического уровня между 2,4 В и 5 В. В соответствии с вариантами, эти уровни слегка отличаются между различными сериями. Электрический сигнал TTL имеет зубчатую форму.

Сигнал TTL, преобразованный первым преобразователем С1, передается через соединение 11 ко второму преобразователю С2.

Второй преобразователь С2 позволяет преобразовать электрический сигнал TTL в оптический сигнал TTL. Оптический сигнал затем передается по оптическому соединению 12 к компоненту C_GEN, позволяющему сформировать на оптическом волокне 13 оптический сигнал к стойке контроля/управления BCC.

Жгут 3 позволяет переправить данные, передаваемые по оптическому соединению 13, к стойке контроля/управления BCC.

Преобразование электрических сигналов в оптические сигналы позволяет обеспечить изоляцию, называемую «оптической», стойки контроля/управления BCC.

Преобразователь 1 включает в себя второй канал V2, позволяющий преобразовать оптические сигналы, принятые от стойки контроля/управления BCC, и преобразовать их в электрические сигналы. Сигналы от жгута 3 переправляют через разъем J₁и с помощью оптического соединения 17к плате получения C_ACQ оптических сигналов. Оптическое соединение 17 может быть оптическим волокном. Они затем переправляются через соединение 16 к третьему преобразователю C3, для преобразования оптических сигналов TTL в электрические сигналы TTL. Электрические сигналы TTL затем переправляются через соединение 15 к четвертому преобразователю C4 для преобразования в соответствии с электрическим стандартом ARINC, в частности в сигналы ARINC 429 в этом примере. Сигналы ARINC 429 переправляются через соединение 14 на выходе преобразователя C4 в жгут 2, для обработки устройством DIE электрических интерфейсов.

Сигналы, которые передаются от стойки контроля/управления к устройству электрических интерфейсов, позволяют, например, управлять SRT или отправлять команды, или конфигурации, позволяющие разворачивать серии испытаний по ЭМС, согласно различным конфигурациям. Кроме того, DIE может получать питание от стойки контроля/управления.

Сигналы, которые передаются от устройства электрических интерфейсов к стойке контроля/управления, позволяют, например, проследить за изменением электрических состояний испытываемого оборудования SRT, изучить ответы на вводимые электромагнитные помехи, определить предельные характеристики упомянутого испытываемого оборудования для сертификации оборудования для начала эффективного производства.

Различные компоненты преобразователя 1, такие как преобразователи С1, С2, С3, С4, и компоненты получения сигналов, такие как C_ACQ, и компоненты, генерирующие сигналы на линиях C_GEN, запитываются от внешнего блока питания, обозначенного PSU. Блок питания PSU может быть интегрирован в преобразователь 1. Блок питания PSU позволяет подавать, с помощью сети 4 линий питания, постоянное напряжение к различным компонентам преобразователя 1. Подаваемое постоянное напряжение может быть, например, 12В или 24В.

Блок питания PSU сам питается от внешнего блока питания 220В или 110В через соединение 5 питания.

Фиг. 2 показывает испытательный стенд ЭМС, также, как и его интерфейсы, в том числе ARINC и оптические. Он включает в себя стойку контроля/управления BCC, устройство DIE электрических интерфейсов и испытываемое на ЭМС оборудование, обозначенное SRT. Испытываемое на ЭМС оборудование представляет собой систему регулирования, обозначенную SRT. Преобразователь 1, описанный выше с помощью фиг. 1, здесь представлен блоком 1 фиг. 2.

Система SRT,испытываемая на ЭМС, нагружается таким образом, чтобы позволить контроль изменения ее функционирования посредством стойки контроля/управления BCC. Испытание введением молнии заключается в введении в систему SRT сильных электрических разрядов и изучении изменения электрических характеристик испытываемой системы.

Стойка контроля/управления BCC позволяет:

получение и обработку, и запись данных в виде электрических сигналов, в частности тех, которые измеряются или наблюдаются испытательным стендом; контроль всех параметров настроек испытательного стенда ЭМС.

Устройство DIE электрических интерфейсов позволяет точно воспроизвести эксплуатационный контекст для обеспечения репрезентативности испытаний по ЭМС, в частности, с точки зрения электрических интерфейсов. Оно включает в себя модули, обозначенные AP, что означает «protection avion» («защита самолета»), что позволяет предоставить испытываемому на ЭМС оборудованию SRT интерфейсы идентичные интерфейсам эксплуатационного контекста, которые соответствуют, например, модулю защиты самолета типа противомолниевой защиты.

Устройство DIE электрических интерфейсов также позволяет применять решения молние защиты.

Фиг. 2 представляет стойку контроля/управления BCC, содержащую блок 1'. Блок 1'содержит преобразователь, такой как описан на фиг. 1. Преобразователь 1 ’установлен напротив преобразователя 1 так, что он преобразует оптические сигналы от жгута 3 в электрические сигналы. Оптические сигналы TTL последовательно преобразуются в электрические сигналы TTL и в сигналы ARINC 429 сигналов.

Применение двух оптических/электрических преобразователей между устройством электрических интерфейсов и стойкой контроля/управления позволяет предохранить стойку от возможных повреждений и нарушений вызванных, например, генерацией скачков напряжения.

Стойка контроля/управления, таким образом, защищена от скачков электрического напряжения благодаря преобразователям С1 и С2, которые позволяют прохождение по оптике данных от устройства DIE электрических интерфейсов к стойке.

Преобразование сигналов в оптический формат исключает распространение любых потенциальных скачков напряжений в платы получения стойки контроля/управления BCC. Платы получения ARINC стойки контроля/управления, таким образом, защищены от повреждений, которые могут возникнуть, вызванные скачком/скачками напряжения или несоответствующей реакцией, такой как, например, спонтанная остановка стойки.

Кроме того, оптические волокна, по определению, не способны излучать и, таким образом, перекрестными помехами, нарушить другие электрические сигналы, полученные стендом на уровне стойки контроля/управления BCC.

Тип оптического сигнала: «оптический TTL» является форматом сигнала, позволяющим точно переписать передаваемые данные, обеспечивая устойчивость стойки контроля/управления и плат получения.

В целях обеспечения электрической репрезентативности интерфейса, первая ступень оптического преобразования может быть сконфигурирована так, чтобы иметь входной импеданс эквивалентный импедансу приемника ARINC и наоборот выходной импеданс для передатчика ARINC.

Использование оптического соединения позволяет предотвратить распространение электрических помех к стойке контроля/управления и обеспечивает, таким образом, снижение случаев неисправности или повреждения оборудования стойки.

Одним из преимуществ двойной ступени преобразования сигналов изобретения является то, что она адаптирована к конкретной форме сигнала ARINC. В частности, нарастание и спад сигнала должны быть сделаны в очень точное время, сигнал имеет положительный и отрицательный полупериод и делает сложным прямое электрическое/оптическое преобразование.

Первое преобразование сигнала ARINC в электрический сигнал TTL позволяет обеспечить входной импеданс эквивалентный приемнику ARINC. Этот электрический сигнал TTL затем преобразуется в оптический сигнал TTL, например, посредством устройства оптической связи, которое также называется оптроном.

При приеме, оптический сигнал преобразуется в электрический сигнал TTL, затем в эквивалентный электрический сигнал ARINC.

Одним из преимуществ устройства-преобразователя согласно изобретению является то, что преобразование сигналов позволяет согласовать все оптические изоляции TTL испытательного стенда и таким образом удовлетворить требованию репрезентативности эксплуатационного режима.

Оптическая изоляция передаваемых сигналов позволяет соединить под узлы между собой, не вызывая повреждений при выполнении испытаний введением молнии. Таким образом, устройство-преобразователь, содержащее первый преобразователь, оптический жгут и второй преобразователь может быть использовано для того, чтобы быть расположенным между двумя устройствами, имеющими интерфейс ARINC.

Таким образом, устройство-преобразователь может быть использовано в качестве электромагнитного изолятора передач между двумя устройствами.

Преобразователи и приемники, таким образом, идентичны с одной и с другой стороны устройства DIE электрических интерфейсов и стойки контроля/управления BCC.

Решение согласно изобретению позволяет ограничить количество различных устройств в испытательном стенде. Кроме того, интерфейсы легко заменить в случае повреждения.

Фиг. 3 показывает вариант осуществления интерфейса между модулем AP, обозначенным 30, устройства DIE электрических интерфейсов и преобразователем 1 сигналов.

Условием правильного функционирования этого решения является обеспечение поддержки электронной схемой остаточного напряжения синфазного сигнала после защиты самолета. Это, конечно, зависит от применяемой защиты 31, и, таким образом самолета, так как она идентична защите самолета. Остаточное напряжение является переходным с максимальным уровнем напряжения равным 11VDC. Это напряжение соответствует напряжению сглаживания TVS диода, аббревиатура которого обозначает слова: «Transient Voltage Suppression» («Подавление Переходного Напряжения»).TVS диод показан на фиг. 3 на ступени 31,соответствующей функции «молниезащиты».

Для того чтобы иметь запас нормального функционирования, схема изоляции изучена для максимального напряжения синфазного сигнала 20VDC.

1. Испытательный стенд ЭМС, включающий в себя:

испытываемое оборудование (SRT), предназначенное для установки на летательном аппарате, упомянутое оборудование подвергается испытаниям по ЭМС и предоставляет электрические интерфейсы ARINC на входах и выходе;

устройство (DIE) электрических интерфейсов, характерное для противомолниевого оборудования и содержащее плату получения и/или генерации сигналов ARINC, подключенную к входам и выходам ARINC испытываемого оборудования (SRT);

стойку контроля/управления (BCC) для анализа сигналов контроля, происходящих от устройства электрических интерфейсов, содержащего плату получения и/или генерации сигналов ARINC;

отличающийся тем, что он также включает в себя:

систему преобразования сигналов для защиты стойки контроля/управления (BCC), выполненную с возможностью преобразования электрического сигнала ARINC в оптический сигнал и наоборот, при этом система преобразования сигналов подключена между упомянутой стойкой контроля/управления (BCC) и устройством (DIE) электрических интерфейсов.

2. Испытательный стенд ЭМС по п. 1, отличающийся тем, что устройство (DIE) электрических интерфейсов включает в себя:

защиту (31) от молнии, позволяющую ограничить максимальное напряжение синфазного сигнала до 20VDC;

входное сопротивление, согласованное с первым устройством-преобразователем.

3. Испытательный стенд ЭМС по п. 1, отличающийся тем, что система преобразования сигналов для защиты стойки контроля (BCC) включает в себя:

первое устройство-преобразователь (1) электрического сигнала ARINC в оптический сигнал TTL и/или наоборот;

второе устройство-преобразователь (1’) электрического сигнала ARINC в оптический сигнал TTL и/или наоборот;

по меньшей мере одно оптическое волокно, позволяющее переправлять оптические сигналы от первого ко второму преобразователю и/или наоборот.

упомянутая система преобразования сигналов с одной стороны подключена к стойке контроля/управления (BCC), а с другой к испытываемому оборудованию (SRT), последнее содержит плату получения и/или генерации сигналов ARINC.

4. Испытательный стенд ЭМС по п. 3, отличающийся тем, что:

устройство (DIE) электрических интерфейсов содержит первое устройство-преобразователь (1);

стойка контроля/управления (BCC) содержит второе устройство-преобразователь (1’);

оптическое волокно связывает устройство (DIE) электрических интерфейсов со стойкой контроля/управления (BCC) посредством первого и второго устройств-преобразователей (1,1’).

5. Испытательный стенд ЭМС по п. 3, отличающийся тем, что электрические команды, генерируемые стойкой контроля/управления (BCC), преобразуются вторым устройством-преобразователем (1’) в оптические сигналы и доставляются с помощью оптического волокна (17) в первое устройство-преобразователь(1), доставляющее устройству (DIE) электрических интерфейсов преобразованные сигналы (14) в электрических форматах ARINC.

6. Испытательный стенд ЭМС по п. 1, отличающийся тем, что испытываемое оборудование является системой регулирования.

7. Испытательный стенд ЭМС по п. 3, отличающийся тем, что каждое устройство-преобразователь (1,1’) включает в себя входной разъем (J_O) выполненный с возможностью принимать первый сигнал ARINC и доставлять его в первый канал (V1), упомянутый первый канал включает в себя:

первый преобразователь (C1) первого принятого сигнала ARINC в первый электрический сигнал TTL;

второй преобразователь (C2) первого ранее преобразованного электрического сигнала TTL в первый оптический сигнал TTL;

компонент (C_GEN) передающий первый ранее преобразованный оптический сигнал TTL в оптический разъем (J₁), соединенный с оптическим волокном (13), позволяющим переправлять упомянутый первый оптический сигнал TTL к оборудованию контроля(BCC).

8. Испытательный стенд ЭМС по п. 3, отличающийся тем, что каждое устройство-преобразователь (1,1’) включает в себя оптический разъем (J₁), выполненный с возможностью принимать второй оптический сигнал TTL(17) и доставлять его во второй канал (V2), включающий в себя:

компонент (C_ACQ) для получения второго оптического сигнала TTL, происходящего от оптического разъема(J₁);

третий преобразователь (C3) второго принятого оптического сигнала TTL во второй электрический сигнал TTL;

четвертый преобразователь (C4) второго ранее преобразованного электрического сигнала TTL во второй сигнал ARINC.

9. Испытательный стенд ЭМС по любому из пп. 7, 8, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя блок питания (PSU) подающий на первый канал (V1) и второй канал (V2) питание с постоянным напряжением.

10. Испытательный стенд ЭМС по п. 1, отличающийся тем, что:

- первый сигнал и второй сигнал ARINC являются сигналами ARINC 429 и

- электрические интерфейсы ARINC испытываемого оборудования (SRT) выполнены с возможностью передачи/приема сигналов ARINC 429.