DE102014219848A1

DE102014219848A1 - Überwachungsvorrichtung für Differentialtransformator-Sensoren in einem Flugzeug und Verfahren

Info

Publication number: DE102014219848A1
Application number: DE102014219848.8A
Authority: DE
Inventors: c/o Airbus Operations GmbH Luecker Jan; c/o Airbus Operations GmbH Galinski Mike
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2016-03-31
Also published as: US20160090191A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Überwachungsvorrichtung für Differentialtransformator-Sensoren in einem Flugzeug, mit einer ersten Sensorschnittstelle, welche mit einem ersten Differentialtransformator-Sensor koppelbar ist, einer zweiten Sensorschnittstelle, welche mit einem zweiten Differentialtransformator-Sensor koppelbar ist, einer Recheneinrichtung, welche mit der ersten Sensorschnittstelle und der zweiten Sensorschnittstelle gekoppelt ist und ausgebildet ist, erste Messwerte eines mit der ersten Sensorschnittstelle gekoppelten ersten Differentialtransformator-Sensors und zweite Messwerte eines mit der zweiten Sensorschnittstelle gekoppelten zweiten Differentialtransformator-Sensors zu erfassen und auszugeben, und mit einer Anzeigevorrichtung, welche ausgebildet ist, die erfassten ersten Messwerte und die erfassten zweiten Messwerte einzeln oder gemeinsam anzuzeigen. Ferner offenbart die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Verfahren.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Überwachungsvorrichtung für Differentialtransformator-Sensoren in einem Flugzeug und ein entsprechendes Verfahren zum Überwachen von Differentialtransformator-Sensoren in einem Flugzeug.
Obwohl auf beliebige Sensoren anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik in Bezug auf Differentialtransformator-Sensoren in einem Flugzeug näher erläutert.
Technisches Gebiet
Moderne Flugzeuge verfügen über eine Vielzahl von Steuerflächen, welche insbesondere in Fly-by-Wire gesteuerten Flugzeugen durch elektrische Aktoren angesteuert werden. Dies bedeutet, dass der Pilot keine direkte Rückmeldung zu den Bewegungen der Steuerflächen, z. B. über Seilzüge am Steuerknüppel, erhält.
In einem Fly-by-Wire gesteuerten Flugzeug und bei einem durch den Autopiloten gesteuerten Flug ist es daher notwendig, die Bewegung der einzelnen Steuerflächen, z. B. der Querruder, Seitenruder, Höhenruder oder dergleichen, mit den durch den Piloten über den Steuerknüppel oder durch den Autopiloten vorgegebenen Werten zu vergleichen. Dies ist insbesondere notwendig, um Fehlfunktionen der Steuerflächen bzw. der Aktoren, welche die Steuerflächen antreiben, erkennen zu können.
Um die Bewegung der Steuerflächen überwachen zu können, werden daher an den einzelnen Steuerflächen Sensoren eingesetzt, die die Position der jeweiligen Steuerfläche erfassen. Die von den Sensoren erfassten Werte für die Positionen der Steuerflächen können daraufhin mit den vorgegebenen Werten verglichen werden und eine Fehlfunktion einer Steuerfläche kann bei einer Abweichung der durch den jeweiligen Sensor erfassten Positionen von den vorgegebenen Werten erkannt werden.
Als Sensoren werden dabei in Flugzeugen üblicherweise Differentialtransformator-Sensoren, z. B. RVDT-Sensoren oder LVDT-Sensoren, eingesetzt, da diese sehr robust gegenüber äußeren Störungen und einfach in ihrem Aufbau sind.
Werden Sensoren eingesetzt, um die Bewegung der einzelnen Steuerflächen des Flugzeugs erfassen zu können, muss die fehlerfreie Funktion der eingesetzten Sensoren überwacht werden. Dies erfolgt z. B. gemäß dem Verfahren der US 2012/0 290 238 A1 .
Offenbarung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Sensorüberwachung für Differentialtransformator-Sensoren in einem Flugzeug bereitzustellen.
Demgemäß offenbart die vorliegende Erfindung eine Überwachungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10.
Demgemäß ist eine Überwachungsvorrichtung für Differentialtransformator-Sensoren in einem Flugzeug vorgesehen, mit einer ersten Sensorschnittstelle, welche mit einem ersten Differentialtransformator-Sensor koppelbar ist, einer zweiten Sensorschnittstelle, welche mit einem zweiten Differentialtransformator-Sensor koppelbar ist, einer Recheneinrichtung, welche mit der ersten Sensorschnittstelle und der zweiten Sensorschnittstelle gekoppelt ist und ausgebildet ist, erste Messwerte eines mit der ersten Sensorschnittstelle gekoppelten ersten Differentialtransformator-Sensors und zweite Messwerte eines mit der zweiten Sensorschnittstelle gekoppelten zweiten Differentialtransformator-Sensors zu erfassen und auszugeben, und einer Anzeigevorrichtung, welche ausgebildet ist, die erfassten ersten Messwerte und die erfassten zweiten Messwerte einzeln oder gemeinsam anzuzeigen.
Ferner ist ein Verfahren zum Überwachen von Differentialtransformator-Sensoren in einem Flugzeug vorgesehen, aufweisend Erfassen von ersten Messwerten eines ersten Differentialtransformator-Sensors, Erfassen von zweiten Messwerten eines zweiten Differentialtransformator-Sensors, gemeinsames Ausgeben der erfassten ersten Messwerte und der erfassten zweiten Messwerte über eine erste Kommunikationsschnittstelle, und Anzeigen der über die erste Kommunikationsschnittstelle gemeinsam ausgegebenen erfassten ersten Messwerte und erfassten zweiten Messwerte.
Darstellung der Erfindung
Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Idee besteht darin, eine Möglichkeit vorzusehen, bei welcher mindestens zwei Sensoren erfasst und plausibilisiert werden können.
Dazu sieht die vorliegende Erfindung eine Überwachungsvorrichtung vor, die mittels zweier Sensorschnittstellen zwei Differentialtransformator-Sensoren auslesen und die von den Differentialtransformator-Sensoren erfassten Messwerte überwachen kann.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
In einer Ausführungsform weist die Überwachungsvorrichtung eine erste Wandlervorrichtung auf, welche zwischen der ersten Sensorschnittstelle und der Recheneinrichtung angeordnet ist, und ausgebildet ist, über die erste Sensorschnittstelle erfasste erste Sensorsignale zu erfassen und in digitale Daten zu wandeln, welche den ersten Messwerten entsprechen, und der Recheneinrichtung zu übermitteln. Ferner weist die Überwachungsvorrichtung eine zweite Wandlervorrichtung auf, welche zwischen der zweiten Sensorschnittstelle und der Recheneinrichtung angeordnet ist, und ausgebildet ist, über die zweite Sensorschnittstelle erfasste zweite Sensorsignale zu erfassen und in digitale Daten zu wandeln, welche den zweiten Messwerten entsprechen, und der Recheneinrichtung zu übermitteln. Dadurch kann die Auswertung der Differentialtransformator-Sensoren sehr effizient durchgeführt werden, ohne dass die Recheneinrichtung belastet würde.
In einer Ausführungsform weist die erste Wandlervorrichtung und/oder die zweite Wandlervorrichtung einen Kennlinienspeicher auf, welcher für mindestens einen Typ von Differentialtransformator-Sensor eine Kennlinie aufweist, welche für ein vorgegebenes Sensorsignal die entsprechenden digitalen Daten angibt, welche einem Weg oder einem Winkel entsprechen. Dies ermöglicht eine sehr schnelle und einfache Auswertung der Differentialtransformator-Sensoren.
In einer Ausführungsform weist die Überwachungsvorrichtung eine erste Kommunikationseinrichtung auf, welche ausgebildet ist, die erfassten ersten Messwerte und zweiten Messwerte drahtlos auszugeben. Ferner weist die Anzeigevorrichtung eine zweite Kommunikationseinrichtung auf, welche in drahtloser Kommunikation mit der ersten Kommunikationseinrichtung steht und ausgebildet ist, die drahtlos ausgegebenen ersten Messwerte und zweiten Messwerte zu empfangen. Dies ermöglicht es, die Überwachung der Differentialtransformator-Sensoren ohne direkten physikalischen Kontakt zu den Sensoren durchzuführen. Beispielsweise kann eine Auswertung der Differentialtransformator-Sensoren aus dem Cockpit eines Flugzeugs erfolgen, während z. B. der Steuerknüppel betätigt wird.
In einer Ausführungsform weist die Überwachungsvorrichtung eine Signalverarbeitungseinrichtung auf, welche ausgebildet ist, auf die ersten Messwerte und die zweiten Messwerte vorgegebene konfigurierbare Signalverarbeitungsfunktionen anzuwenden und die Berechnungsergebnisse auszugeben. Dies ermöglicht neben der parallelen Betrachtung der Messwerte auch das Ausführen von Berechnungen basierend auf den erfassten Messwerten.
In einer Ausführungsform weisen die vorgegebenen konfigurierbaren Signalverarbeitungsfunktionen eine Differenzbildung und/oder eine Summenbildung und/oder eine Integration und/oder eine Differenzierung und/oder eine Transformation in den Frequenzbereich auf. Dies ermöglicht es, die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung an unterschiedliche Anwendungen anzupassen.
In einer Ausführungsform weist die Signalverarbeitungseinrichtung für die vorgegebenen konfigurierbaren Signalverarbeitungsfunktionen vorgegebene maximale Grenzwerte und/oder minimale Grenzwerte auf und ist ausgebildet, ein Alarmsignal auszugeben, wenn das Ergebnis einer der vorgegebenen konfigurierbaren Signalverarbeitungsfunktionen den entsprechenden maximalen Grenzwert überschreitet oder den entsprechenden minimalen Grenzwert unterschreitet. Dadurch kann beispielsweise eine Differenzbildung zweier redundant an einer Steuerfläche eines Flugzeugs angeordneter Differentialtransformator-Sensoren durchgeführt werden und ein Alarm ausgegeben werden, wenn deren Werte zu weit voneinander abweichen.
In einer Ausführungsform ist die Anzeigevorrichtung ausgebildet, die Berechnungsergebnisse gemeinsam mit den erfassten ersten Messwerten und den erfassten zweiten Messwerten oder separat von den erfassten ersten Messwerten und den erfassten zweiten Messwerten anzuzeigen. Dies ermöglicht einen einfachen optischen Abgleich zwischen den Berechnungsergebnisse und den erfassten ersten Messwerten und den erfassten zweiten Messwerten.
In einer Ausführungsform weist die Überwachungsvorrichtung einen Oszillator auf, welcher mit der ersten Sensorschnittstelle und der zweiten Sensorschnittstelle gekoppelt ist und ausgebildet ist, ein Sinussignal mit einer vorgegebenen Frequenz und/oder Amplitude über die erste Sensorschnittstelle an einen mit der ersten Sensorschnittstelle gekoppelten ersten Differentialtransformator-Sensor und über die zweite Sensorschnittstelle an einen mit der zweiten Sensorschnittstellte gekoppelten zweiten Differentialtransformator-Sensor auszugeben. Dadurch können die Differentialtransformator-Sensoren direkt durch die Überwachungsvorrichtung angesteuert und betrieben werden, ohne dass eine weitere Ansteuerelektronik notwendig wäre.
In einer Ausführungsform weist die Überwachungsvorrichtung eine Vielzahl weiterer Sensorschnittstellen auf, welche mit weiteren Differentialtransformator-Sensoren koppelbar sind, wobei die Recheneinrichtung mit der Vielzahl weiterer Sensorschnittstellen gekoppelt ist und ausgebildet ist, Messwerte der weiteren mit der Vielzahl von Sensorschnittstellen gekoppelten Differentialtransformator-Sensoren zu erfassen und auszugeben, wobei die Anzeigevorrichtung ausgebildet ist, die erfassten weiteren Messwerte einzeln oder gemeinsam anzuzeigen. Dadurch wird es möglich, mehr als nur zwei Sensoren gleichzeitig zu überwachen.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren der Zeichnung näher erläutert.
Von den Figuren zeigen:
1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung;
2 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens; und
3 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung.
In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung 1.
Die Überwachungsvorrichtung 1 in 1 ist mit zwei Differentialtransformator-Sensoren 2-1, 2-2 gekoppelt, die an einem Querruder 36 eines Flügels 35 eines Flugzeugs 3 angeordnet sind.
Die Differentialtransformator-Sensoren 2-1, 2-2 in 1 sind lediglich beispielhaft an dem Querruder 36 angeordnet. In weiteren Ausführungsformen können die Differentialtransformator-Sensoren 2-1, 2-2 auch an beliebigen anderen Steuerflächen des Flugzeugs 3 angeordnet sein. Beispielsweise können die Differentialtransformator-Sensoren 2-1, 2-2 auch an einem Seitenruder oder Höhenruder am Heck des Flugzeugs 3 angeordnet sein.
In einer weiteren Variante können die Differentialtransformator-Sensoren 2-1, 2-2 auch an unterschiedlichen Steuerflächen des Flugzeugs 3 angeordnet sein. Beispielsweise kann jeder der Differentialtransformator-Sensoren 2-1, 2-2 an einem Querruder auf einer Seite des Flugzeugs 3 angeordnet sein. Dadurch wird es z. B. möglich, zu überprüfen, ob die Querruder bei einer Betätigung des Steuerknüppels eine gegensinnige Bewegung ausführen.
Die Überwachungsvorrichtung 1 weist zwei Sensorschnittstellen 4 und 5 auf, von denen die erste Sensorschnittstelle mit dem ersten Differentialtransformator-Sensor 2-1 gekoppelt ist. Die zweite Sensorschnittstelle 5 ist mit dem zweiten Differentialtransformator-Sensor 2-2 gekoppelt.
In 1 ist die Überwachungsvorrichtung 1 hinter dem Flügel des Flugzeugs 3 angeordnet. Die dargestellte direkte Kopplung der Differentialtransformator-Sensoren 2-1, 2-2 mit den Sensorschnittstellen 4, 5 ist lediglich beispielhaft. In weitere Ausführungsformen kann die Kopplung der Differentialtransformator-Sensoren 2-1, 2-2 mit den Sensorschnittstellen 4, 5 auf eine Vielzahl von Arten ausgeführt sein.
Beispielsweise kann die Kopplung der Differentialtransformator-Sensoren 2-1, 2-2 mit den Sensorschnittstellen 4, 5 über einen digitalen Datenbus des Flugzeugs 3, diskrete analoge Leitungen oder dergleichen erfolgen.
Die Sensorschnittstellen 4, 5 sind mit einer Recheneinrichtung 6 gekoppelt, die über die erste Sensorschnittstelle 4 erste Messwerte 7 des ersten Differentialtransformator-Sensors 2-1 erfasst und über die zweite Sensorschnittstelle 5 zweite Messwerte 8 des zweiten Differentialtransformator-Sensors 2-2 erfasst.
Die Recheneinrichtung 6 ist ferner ausgebildet, die erfassten ersten Messwerte 7 und die erfassten zweiten Messwerte 8 zu bündeln und an die Anzeigevorrichtung 9 zu übermitteln.
Die Anzeigevorrichtung 9 ist ausgebildet, die übermittelten ersten Messwerte 7 und die übermittelten zweiten Messwerte 8 anzuzeigen. Dabei kann die Anzeigevorrichtung 9 die übermittelten ersten Messwerte 7 und die übermittelten zweiten Messwerte 8 gemeinsam, z. B. in einem einzelnen Diagramm, oder separat, z. B. in zwei einzelnen Diagrammen, anzeigen.
Unter einem Differentialtransformator-Sensor 2-1, 2-2 ist im Rahmen dieser Offenbarung jeder Sensor zu verstehen, der auf dem Transformator-Prinzip beruht. Beispielsweise können als Differentialtransformator-Sensoren LVDT-, Linear Variable Differential Transformer, oder RVDT-, Rotary Variable Differential Transformer, Sensoren genutzt werden.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Überwachen von Differentialtransformator-Sensoren 2-1, 2-2 in einem Flugzeug 3 vorgesehen und weist auf:
Das Erfassen S1 von ersten Messwerten 7 eines ersten Differentialtransformator-Sensors 24. Ferner ist vorgesehen, dass Erfassen S2 von zweiten Messwerten 8 eines zweiten Differentialtransformator-Sensors 2-2. Die erfassten ersten Messwerte 7 und der erfassten zweiten Messwerte 8 werden über eine erste Kommunikationsschnittstelle gemeinsam ausgegeben, S3, und schließlich angezeigt S4.
Beim Anzeigen S4 können die erfassten ersten Messwerte 7 und die erfassten zweiten Messwerte 8 gemeinsam, z. B. in einem gemeinsamen Diagramm, oder separat, z. B. in zwei untereinander dargestellten Diagrammen, angezeigt werden.
Zur einfacheren Erfassung und Datenverarbeitung der erfassten ersten Messwerte 7 und der erfassten zweiten Messwerte 8 können erfasste erste Sensorsignale 15-1 und erfasste zweite Sensorsignale 15-2 in einer Ausführungsform in digitale Daten 11-1, 11-2 gewandelt werden, die den ersten Messwerten 7 und den zweiten Messwerten 8 entsprechen, bevor diese gemeinsam ausgegeben werden.
Dabei kann das Wandeln in einer Ausführungsform ein Auslesen der digitalen Daten 11-1, 11-2, die einem vorgegebenen Sensorsignal 15-1, 15-2 entsprechen, aus einem Kennlinienspeicher 13, aufweisen.
Dazu weist der Kennlinienspeicher 13 für den entsprechenden Typ von Differentialtransformator-Sensor 2-1, 2-2 eine Kennlinie 14 auf, welche für ein vorgegebenes Sensorsignal 15-1, 15-2 die entsprechenden digitalen Daten 11-1, 11-2 angibt, welche z. B. einem zu messenden Weg oder einem zu messenden Winkel entsprechen.
Der Kennlinienspeicher 13 kann in einer Ausführungsform eine Vielzahl von Kennlinien 14 aufweisen. Dabei kann jede der Kennlinien z. B. für einen vorgegebenen Typ von Differentialtransformator-Sensor 2-1, 2-2 bestimmt sein. Die Kennlinien 14 können aber auch spezifisch für ein vorgegebenes Flugzeug 3 ausgebildet sein. In solch einer Ausführungsform weist der Kennlinienspeicher 13 z. B. für jede Steuerfläche des Flugzeugs 3 eine Kennlinie 14 auf, die angibt, welcher Messwert 7, 8 des entsprechenden Differentialtransformator-Sensors 2-1, 2-2 welchem Weg oder Winkel der Steuerfläche entspricht. Dadurch wird es möglich, in der Anzeigevorrichtung 9 z. B. ein Modell des Flugzeugs 3 darzustellen und den tatsächlichen Ausschlag der jeweiligen Steuerfläche abzubilden.
In einer Ausführungsform werden die erfassten ersten Messwerte 7 und die erfassten zweiten Messwerte 8 über eine erste Kommunikationsschnittstelle 16 drahtlos ausgegeben. Beispielsweise können die erfassten ersten Messwerte 7 und die erfassten zweiten Messwerte 8 über Bluetooth (R), WLAN, GSM, UMTS oder dergleichen übertragen und von einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung 9 empfangen und ausgegeben werden.
Um eine erweiterte Signalanalyse durchführen zu können, kann in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen werden, dass vorgegebene konfigurierbare Signalverarbeitungsfunktionen 25 auf die ersten Messwerte 7 und die zweiten Messwerte 8 angewendet werden und die Berechnungsergebnisse 19 z. B. gemeinsam mit den ersten Messwerten 7 und den zweiten Messwerten 8 ausgegeben werden.
Als vorgegebene konfigurierbare Signalverarbeitungsfunktionen 25 können unterschiedliche Funktionen vorgesehen werden. Beispielsweise kann eine Differenzbildung, eine Summenbildung, eine Integration, eine Differenzierung, eine Transformation in den Frequenzbereich oder dergleichen oder eine Kombination aus beliebigen der genannten Möglichkeiten vorgesehen werden.
Beim Anzeigen können die Berechnungsergebnisse 19 dabei gemeinsam mit den erfassten ersten Messwerten 7 und den erfassten zweiten Messwerten 8 oder separat von den erfassten ersten Messwerten 7 und den erfassten zweiten Messwerten 8 angezeigt werden.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass bei der Überwachung zweier redundanter Differentialtransformator-Sensoren 2-1, 2-2, die an einer Steuerfläche des Flugzeugs 3 angeordnet sind, eine Differenz der ersten Messwerte 7 und der zweiten Messwerte 8 berechnet und ausgegeben wird. Dadurch kann z. B. überprüft werden, ob die redundanten Differentialtransformator-Sensoren 2-1, 2-2 die gleichen Werte ausgeben.
Ferner können für die vorgegebenen konfigurierbaren Signalverarbeitungsfunktionen 25 maximale Grenzwerte 20 und minimale Grenzwerte 21 vorgesehen sein. Beispielsweise kann bei einer Differenzbildung ein maximaler Grenzwert 20 vorgegeben werden, der die maximal erlaubte Abweichung zwischen den ersten Messwerten 7 und den zweiten Messwerten 8 angibt. Wird dieser Grenzwert überschritten, kann z. B. ein Alarmsignal 22 ausgegeben werden.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens können neben den Differentialtransformator-Sensoren 2-1, 2-2 eine Vielzahl weiterer Differentialtransformator-Sensoren ausgelesen und überwacht werden. Dabei können die oben für die zwei Differentialtransformator-Sensoren 2-1, 2-2 beschriebenen Verfahrensvarianten auch auf die Vielzahl weiterer Differentialtransformator-Sensoren angewendet werden.
3 zeigt ein weiteres Blockschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung 1.
Die Überwachungsvorrichtung 1 der 3 weist eine erste Sensorschnittstelle 4 auf, die gleichzeitigt als eine erste Wandlervorrichtung 10 ausgebildet ist. Ferner ist die zweite Sensorschnittstelle 5 als zweite Wandlervorrichtung 12 ausgebildet.
Die erste Wandlervorrichtung 10 und die zweite Wandlervorrichtung 12 sind jeweils dazu ausgebildet, die von den Differentialtransformator-Sensoren 2-1, 2-2 ausgegebenen Sensorsignale 15-1, 15-2 in digitale Daten 11-1, 11-2 zu wandeln.
Die Differentialtransformator-Sensoren 2-1, 2-2 weisen jeweils eine Erregerspule 31-1, 31-2 und zwei Sekundärspulen 32-1–32-4 auf. Die Sekundärspulen 32-1–32-2 sind über jeweils zwei Signalleitungen mit der ersten Wandlervorrichtung 10 bzw. Sensorschnittstelle 4 gekoppelt. Ferner sind die Sekundärspulen 32-1–32-4 über jeweils zwei Signalleitungen mit der zweiten Wandlervorrichtung 12 bzw. der zweiten Sensorschnittstelle 5 gekoppelt.
Wie oben bereits ausgeführt, weisen die erste Sensorschnittstelle 4 und die zweite Sensorschnittstelle 5 jeweils einen Kennlinienspeicher 13 auf, in welchem mindestens eine den Differentialtransformator-Sensoren 2-1, 2-2 entsprechende Kennlinie 14 abgelegt ist. Alternativ können z. B. die erste Sensorschnittstelle 4 und die zweite Sensorschnittstelle 5 Konfigurationsschnittstellen aufweisen, über welche z. B. ein Nullpunkt bzw. ein maximaler und ein minimaler von einem Differentialtransformator-Sensoren 2-1, 2-2 aufgenommener Weg bzw. Winkel in der ersten Sensorschnittstelle 4 und der zweiten Sensorschnittstelle 5 eingestellt werden kann.
Eine weitere Alternative stellt die Verwendung eines Demodulationsverfahrens in der ersten Sensorschnittstelle 4 und der zweiten Sensorschnittstelle 5 dar, welches aus den analogen Eingangsspannungen an der ersten Sensorschnittstelle 4 und der zweiten Sensorschnittstelle 5 direkt digitale Daten erzeugt 11-1, 11-2.
Die Kombination aus erster Sensorschnittstelle 4 und erster Wandlervorrichtung 10 bzw. aus zweiter Sensorschnittstelle 5 und zweiter Wandlervorrichtung 12 kann z. B. einen Analog-Digital-Wandler aufweisen, um die analog von den Sekundärspulen empfangenen Spannungen in digitale Werte zu wandeln und mit Hilfe der Kennlinie 14 z. B. aus den durch die digitalen Werte repräsentierten zwei Spannungen direkt einen digitalen Wert 11-1 oder 11-2 zu erzeugen, welcher einem von dem jeweiligen Differentialtransformator-Sensor 2-1, 2-2 erfassten Weg bzw. Winkel entspricht. Anschließend an die Analog-Digital-Wandlung kann z. B. auch eine Korrektur bzw. Filterung, z. B. in Software, erfolgen.
Diese digitalen Daten 11-1–11-2 werden von der Recheneinrichtung 6 empfangen, welche in der in 3 dargestellten Ausführungsform eine Signalverarbeitungseinrichtung 18 aufweist. Die Signalverarbeitungseinrichtung 18 kann die digitalen Daten 11-1, 11-2 auswerten und vorgegebene konfigurierbare Signalverarbeitungsfunktionen 25 auf diese digitalen Daten 11-1, 11-2 anwenden.
Beispielsweise kann die Signalverarbeitungseinrichtung 18 eine Differenz zwischen den durch die digitalen Daten 11-1 und 11-2 repräsentierten Wegen oder Winkeln berechnen und die Berechnungsergebnisse 19 gemeinsam mit den digitalen Daten 11-1, 11-2 ausgeben.
In der Signalverarbeitungseinrichtung 18 sind ferner ein maximaler Grenzwert 20 und ein minimaler Grenzwert 21 definiert, welche für das Berechnungsergebnis 19 einen maximalen bzw. einen minimalen Grenzwert vorgeben. Bei einer Differenzbildung kann z. B. lediglich der maximale Grenzwert 20 vorgegeben sein und eine maximale erlaubte Differenz für die von den zwei Differentialtransformator-Sensoren 2-1, 2-2 ausgegebenen Sensorsignale 15-1, 15-2 angeben.
Überschreitet die von der Signalverarbeitungseinrichtung 18 berechnete Differenz diesen Grenzwert, kann die Signalverarbeitungseinrichtung 18 z. B. ein Alarmsignal 22 ausgeben.
In 3 ist die Signalverarbeitungseinrichtung 18 in der Recheneinrichtung 6 angeordnet. In weiteren Ausführungsformen ist die Signalverarbeitungseinrichtung 18 aber nicht auf die Recheneinrichtung 6 beschränkt, sondern kann z. B. auch in der Anzeigevorrichtung 9 angeordnet sein. In solch einer Ausführungsform werden die digitalen Daten 11-1, 11-2 von der Recheneinrichtung 6 lediglich zusammengefasst und für die Übertragung an die Anzeigevorrichtung 9 vorbereitet.
Die Recheneinrichtung 6 der 3 ist mit einer ersten Kommunikationseinrichtung 16 gekoppelt, die als eine drahtlose Kommunikationseinrichtung 16 ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Kommunikationseinrichtung 16 Daten drahtlos über Bluetooth (R), WLAN, GSM, UMTS, ZigBee oder dergleichen übertragen. Entsprechend weist die Anzeigevorrichtung 9 eine zweite Kommunikationseinrichtung 17 auf, die drahtlos übertragenen Daten empfängt und anzeigt.
Die Überwachungsvorrichtung 1 weist ferner einen Oszillator 23 auf, der ausgebildet ist ein geeignetes Ansteuersignal, z. B. ein Sinussignal 24 bzw. eine sinusförmige Spannung 24, für die Erregerspulen 31-1, 31-2 der zwei Differentialtransformator-Sensoren 2-1, 2-2 auszugebenen. Beispielsweise kann der Oszillator 23 eine sinusförmige Spannung mit einer Amplitude von bis zu 10 V, insbesondere von 7 V, und einer Frequenz zwischen 1000 Hz und 2000 Hz, insbesondere 1953 Hz, ausgeben.
Dementsprechend können die erste Sensorschnittstelle 4 und die zweite Sensorschnittstelle 5 z. B. ausgebildet sein, eine sinusförmige Spannung mit einer Amplitude von bis zu 10 V, insbesondere von 7 V oder 6 V, und mit einer Frequenz von 1000 Hz bis 2000 Hz, insbesondere 1953 Hz, zu empfangen und zu digitalisieren.
Der Oszillator 23 kann aber z. B. durch eine geeignete Beschattung, wie eine Verstärkung, auch auf 28 V Ausgangsamplitude oder eine Frequenz von 400 Hz eingestellt werden. Die erste Sensorschnittstelle 4 und die zweite Sensorschnittstelle 5 können durch eine geeignete entsprechende äußere Beschattung dem jeweiligen Oszillator 23 angepasst werden.
Da es notwendig ist, ein Signal mit der Doppelten maximalen relevanten Frequenz abzutasten, um dieses rekonstruieren zu können, können die erste Sensorschnittstelle 4 und die zweite Sensorschnittstelle 5 z. B. ausgebildet sein, Signale mit einer Frequenz von bis zu 4000 Hz abzutasten.
In weiteren Ausführungsformen sind der Oszillator 23, die erste Sensorschnittstelle 4 und die zweite Sensorschnittstelle 5 aber nicht auf Frequenzen von bis zu 4000 Hz bzw. 2000 Hz beschränkt. Vielmehr sind beliebige höhere Frequenzen möglich, die den jeweils eingesetzten Sensoren entsprechen.
In der Überwachungsvorrichtung 1 ist schließlich eine Energiequelle 30 vorgesehen, die die weiteren Komponenten der Überwachungsvorrichtung 1 mit elektrischer Energie versorgt. Die Energiequelle 30 kann z. B. ein DC/DC-Wandler bzw. ein sog. Buck-Boost-Converter oder dergleichen sein. In 3 ist dargestellt, dass die Energiequelle 30 entweder über einen Stecker aus z. B. einem Bordnetz des Flugzeugs 3 oder aus einer Batterie versorgt werden kann. Insbesondere dann, wenn die Energiequelle 30 aus einer Batterie versorgt wird, kann die Überwachungsvorrichtung 1 sehr flexibel an unterschiedlichen Orten im Flugzeug 3 eingesetzt werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorliegend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
Bezugszeichenliste

1: Überwachungsvorrichtung
2-1, 2-2: Differentialtransformator-Sensoren
3: Flugzeug
4: erste Sensorschnittstelle
5: zweite Sensorschnittstelle
6: Recheneinrichtung
7: erste Messwerte
8: zweite Messwerte
9: Anzeigevorrichtung
10: erste Wandlervorrichtung
11-1, 11-2: digitale Daten
12: zweite Wandlervorrichtung
13: Kennlinienspeicher
14: Kennlinie
15-1, 15-2: Sensorsignale
16: erste Kommunikationseinrichtung
17: zweite Kommunikationseinrichtung
18: Signalverarbeitungseinrichtung
19: Berechnungsergebnisse
20: maximaler Grenzwert
21: minimaler Grenzwert
22: Alarmsignal
23: Oszillator
24: Sinussignal
25: Signalverarbeitungsfunktion
30: Energiequelle
31-1, 31-2: Erregerspulen
32-3–32-4: Sekundärspulen
35: Flügel
36: Querruder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2012/0290238 A1 [0007]

Claims

Überwachungsvorrichtung (1) für Differentialtransformator-Sensoren (2-1, 2-2) in einem Flugzeug (3), mit: einer ersten Sensorschnittstelle (4), welche mit einem ersten Differentialtransformator-Sensor (2-1) koppelbar ist; einer zweiten Sensorschnittstelle (5), welche mit einem zweiten Differentialtransformator-Sensor (2-2) koppelbar ist; einer Recheneinrichtung (6), welche mit der ersten Sensorschnittstelle (4) und der zweiten Sensorschnittstelle (5) gekoppelt ist und ausgebildet ist, erste Messwerte (7) eines mit der ersten Sensorschnittstelle (4) gekoppelten ersten Differentialtransformator-Sensors (2-1) und zweite Messwerte (8) eines mit der zweiten Sensorschnittstelle (5) gekoppelten zweiten Differentialtransformator-Sensors (2-2) zu erfassen und auszugeben; und einer Anzeigevorrichtung (9), welche ausgebildet ist, die erfassten ersten Messwerte (7) und die erfassten zweiten Messwerte (8) einzeln oder gemeinsam anzuzeigen.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, mit einer ersten Wandlervorrichtung (10), welche zwischen der ersten Sensorschnittstelle (4) und der Recheneinrichtung (6) angeordnet und ausgebildet ist, über die erste Sensorschnittstelle (4) erfasste erste Sensorsignale (15-1) zu erfassen und in erste digitale Daten (11-1) zu wandeln, welche den ersten Messwerten (7) entsprechen, und der Recheneinrichtung (6) zu übermitteln; und einer zweiten Wandlervorrichtung (12), welche zwischen der zweiten Sensorschnittstelle (5) und der Recheneinrichtung (6) angeordnet und ausgebildet ist, über die zweite Sensorschnittstelle (5) erfasste zweite Sensorsignale (15-2) zu erfassen und in zweite digitale Daten (11-2) zu wandeln, welche den zweiten Messwerten (8) entsprechen, und der Recheneinrichtung (6) zu übermitteln.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die erste Wandlervorrichtung (10) und/oder die zweite Wandlervorrichtung (12) einen Kennlinienspeicher (13) aufweist, welcher für mindestens einen Typ von Differentialtransformator-Sensor (2-1, 2-2) eine Kennlinie (14) aufweist, welche für ein vorgegebenes Sensorsignal (15-1, 15-2) die entsprechenden digitalen Daten (11-1, 11-2) angibt, welche einem Weg oder einem Winkel entsprechen.
Überwachungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer ersten Kommunikationseinrichtung (16), welche ausgebildet ist, die erfassten ersten Messwerte (7) und zweiten Messwerte (8) drahtlos auszugeben; wobei die Anzeigevorrichtung (9) eine zweite Kommunikationseinrichtung (17) aufweist, welche in drahtloser Kommunikation mit der ersten Kommunikationseinrichtung (16) steht und ausgebildet ist, die drahtlos ausgegebenen ersten Messwerte (7) und zweiten Messwerte (8) zu empfangen.
Überwachungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer Signalverarbeitungseinrichtung (18), welche ausgebildet ist, auf die ersten Messwerte (7) und die zweiten Messwerte (8) vorgegebene konfigurierbare Signalverarbeitungsfunktionen (25) anzuwenden und die Berechnungsergebnisse (19) auszugeben.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die vorgegebenen konfigurierbaren Signalverarbeitungsfunktionen (25) eine Differenzbildung und/oder eine Summenbildung und/oder eine Integration und/oder eine Differenzierung und/oder eine Transformation in den Frequenzbereich aufweisen; und wobei die Signalverarbeitungseinrichtung (18) für die vorgegebenen konfigurierbaren Signalverarbeitungsfunktionen (25) insbesondere vorgegebene maximale Grenzwerte (20) und/oder minimale Grenzwerte (21) aufweist und ausgebildet ist, ein Alarmsignal (22) auszugeben, wenn das Ergebnis einer der vorgegebenen konfigurierbaren Signalverarbeitungsfunktionen (25) den entsprechenden maximalen Grenzwert (20) überschreitet oder den entsprechenden minimalen Grenzwert (21) unterschreitet.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die Anzeigevorrichtung (9) ausgebildet ist, die Berechnungsergebnisse (19) gemeinsam mit den erfassten ersten Messwerten (7) und den erfassten zweiten Messwerten (8) oder separat von den erfassten ersten Messwerten (7) und den erfassten zweiten Messwerten (8) anzuzeigen.
Überwachungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einem Oszillator (23), welcher mit der ersten Sensorschnittstelle (4) und der zweiten Sensorschnittstelle (5) gekoppelt ist und ausgebildet ist, ein Sinussignal (24) mit einer vorgegebenen Frequenz und/oder Amplitude über die erste Sensorschnittstelle (4) an einen mit der ersten Sensorschnittstelle (4) gekoppelten ersten Differentialtransformator-Sensor (2-1) und über die zweite Sensorschnittstelle (5) an einen mit der zweiten Sensorschnittstelle (5) gekoppelten zweiten Differentialtransformator-Sensor (2-2) auszugeben.
Überwachungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer Vielzahl weiterer Sensorschnittstellen, welche mit weiteren Differentialtransformator-Sensoren koppelbar sind; wobei die Recheneinrichtung (6) mit der Vielzahl weiterer Sensorschnittstellen gekoppelt ist und ausgebildet ist, Messwerte der weiteren mit der Vielzahl von Sensorschnittstellen gekoppelten Differentialtransformator-Sensoren (2-1, 2-2) zu erfassen und auszugeben; und wobei die Anzeigevorrichtung (9) ausgebildet ist, die erfassten weiteren Messwerte einzeln oder gemeinsam anzuzeigen.
Verfahren zum Überwachen von Differentialtransformator-Sensoren (2-1, 2-2) in einem Flugzeug (3), aufweisend Erfassen (S1) von ersten Messwerten (7) eines ersten Differentialtransformator-Sensors (24); Erfassen (S2) von zweiten Messwerten (8) eines zweiten Differentialtransformator-Sensors (2-2); gemeinsames Ausgeben (S3) der erfassten ersten Messwerte (7) und der erfassten zweiten Messwerte (8) über eine erste Kommunikationsschnittstelle (16); und Anzeigen (S4) der über die erste Kommunikationsschnittstelle (16) gemeinsam ausgegebenen erfassten ersten Messwerte (7) und erfassten zweiten Messwerte (8).
Verfahren nach Anspruch 10, aufweisend Wandeln von erfassten ersten Sensorsignalen (15-1) und erfassten zweiten Sensorsignalen (15-2) in digitale Daten (11-1, 11-2), welche den ersten Messwerten (7) und den zweiten Messwerten (8) entsprechen, vor dem gemeinsamen Ausgeben (S3).
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 und 11, wobei das Wandeln aufweist, digitale Daten (11-1, 11-2), die einem vorgegebenen Sensorsignal (15-1, 15-2) entsprechen, aus einem Kennlinienspeicher (13) auszulesen, welcher für mindestens einen Typ von Differentialtransformator-Sensor (2-1, 2-2) eine Kennlinie (14) aufweist, welche für ein vorgegebenes Sensorsignal (15-1, 15-2) die entsprechenden digitalen Daten (11-1, 11-2) angibt, welche einem Weg oder einem Winkel entsprechen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Ausgeben über die erste Kommunikationsschnittstelle (16) drahtlos erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, aufweisend Anwenden vorgegebener konfigurierbarer Signalverarbeitungsfunktionen (25) auf die ersten Messwerte (7) und die zweiten Messwerte (8) und Ausgeben der Berechnungsergebnisse (19).
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die vorgegebenen konfigurierbaren Signalverarbeitungsfunktionen (25) eine Differenzbildung und/oder eine Summenbildung und/oder eine Integration und/oder eine Differenzierung und/oder eine Transformation in den Frequenzbereich aufweisen; und/oder wobei beim Anzeigen die Berechnungsergebnisse (19) gemeinsam mit den erfassten ersten Messwerten (7) und den erfassten zweiten Messwerten (8) oder separat von den erfassten ersten Messwerten (7) und den erfassten zweiten Messwerten (8) angezeigt werden.