DE69401403T2

DE69401403T2 - Schalterstellungsdetektionskreis für die Stellung mehrerer bipolarer Schalter und Anwendung bei einem Schubumkehrer eines Strahltriebwerks

Info

Publication number: DE69401403T2
Application number: DE69401403T
Authority: DE
Inventors: Yves Robert Halin; Eric Charles Pean
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Transmission Systems SAS
Priority date: 1993-08-12
Filing date: 1994-08-10
Publication date: 1997-05-15
Anticipated expiration: 2014-08-11
Also published as: FR2709017A1; EP0638913B1; DE69401403D1; EP0638913A1; US5508626A; FR2709017B1

Description

Die Erfindung betrifft die Erfassung des Zustandes mehrerer bipolarer Schalter, die jeweils in den gleichen Zuständen verwendet werden. Da die Schaltung jeden der Schalter identifizieren kann, liegt eine besonders interessante Anwendung in der Steuerung von Schubumkehrklappen von Turbomaschinen.
Alle in den zivilen und militärischen modernen Flugzeugen verwendeten Turbomaschinen besitzen eine digitale zentralisierte Steuerung zur Steuerung aller Betriebsparameter der betreffenden Turbomaschinen. In diesem System bestimmt der Rechner die hinsichtlich der verschiedenen Schubkraftelemente der Turbomaschine zu unternehmenden Tätigkeiten ausgehend von Informationen, die ihm durch die verschiedenen speziellen Rechner des Flugzeugs und verschiedenen Aufnehmern, beispielsweise von Schaltern zugeführt werden.
Unter diesen Bedingungen ist leicht ersichtlich, daß die Erhöhung der Anzahl dieser Eingänge und Ausgänge des Rechners eine Erhöhung der Anzahl der Kontakte und der gegenüberliegenden Schalter vor diesem Rechner zur Folge hat. Dies hat weiterhin eine Erhöhung der internen Komplexität des Rechners zur Folge. Dies kann daher eine Dimensionierung des Rechners zur Folge haben, die nicht nur durch das durch die Elektronik belegte Volumen bestimmt wird, sondern durch die minimalen Flächen, die für die Anbringung der Schalter benötigt wird. Man versucht daher, die Anzahl der physikalischen Eingänge vor dem Rechner zu verringern, ohne dazu die Anzahl der übertragenen Informationen zu verringern.
Im Rahmen einer Untersuchung hinsichtlich eines Schubumkehrsystems mit Klappen für eine Turbomaschine, die zur Verbesserung der Verläßlichkeit der Sicherheit dieses Systems erfolgt, muß innerhalb der Anzahl dieser Verbindungen die Schaltung zur Steuerung der Klappen vereinfacht werden.
Daher liegt ein erster Hauptgegenstand der Erfindung in einer Erfassungsschaltung für die Position von mehreren bipolaren Schaltern.
Gemäß der Erfindung sind die Schalter parallel geschaltet. Ein Widerstand mit bestimmtem Wert ist in Serie mit jedem Schalter angebracht. Eine Spannungsversorgung wird zwischen einem ersten Punkt und einem zweiten Punkt verwendet. Ein Analog/Digital-Umsetzer ist zwischen dem ersten und einem dritten Punkt geschaltet, um ein Meßsignal zu liefern. Eine Verarbeitungseinrichtung für das betreffende Meßsignal wird verwendet, das von dem Analog/Digital-Umsetzer ausgegeben wird.
Gemäß einer ersten Ausführungsform wird ein zweiter Widerstand mit vorbestimmtem Wert zwischen jedem Zweig geschaltet, der durch einen Schalter und einen Widerstand gebildet wird.
Vorzugsweise weisen die ersten Widerstände einen Wert von 2R auf, während die zweiten Widerstände einen Wert von R aufweisen.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform ist ein dritter Widerstand mit vorbestimmtem Wert zwischen den beiden Kontakten von jedem Schalter vorgesehen.
In diesem Fall weisen vorzugsweise die zweiten und die driffen Widerstände den gleichen Wert auf.
Ein zweiter Hauptgegenstand der Erfindung liegt in einer Erfassungsvorrichtung für die Position der Klappen einer Schubumkehrvorrichtung für eine Turbomaschine, die eine Schaltung wie oben beschrieben verwendet, wobei der bewegliche Teil von jedem Kontakt mit einer Schubumkehrklappe verbunden ist, so däß die beiden Positionen der Schalter für die offene und die geschlossene Position der Schubumkehrklappen kennzeichnend sind.
Die Erfindung und ihre verschiedenen technischen Merkmale werden besser durch den Durchgang der Beschreibung in Begleitung mit den beiliegenden Figuren ersichtlich. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaltungsschema gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 ein Schaltungsschema gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3A und 3B zwei Äquivalenzschaltbilder der beiden Schalter, die bei der zweiten Ausführungsform der Schaltung gemäß der Erfindung verwendet werden.

Erste Ausführungsform

Bezugnehmend auf Fig. 1 weist die Schaltung natürlich mehrere bipolare Schalter 1, in der Figur 1 vier auf Diese bipolaren Schalter 1 sind zueinander parallel angebracht. Selbstverständlich sind sie bei ihrer Anwendung auf beweglichen Elementen angeordnet, deren Positionierung bezüglich zweier vorbestimmter Positionen festzustellen ist.
Jeder Schalter besteht aus einem beweglichen Hebel LN, dessen eines Ende in Kontakt entweder mit einem ersten Kontakt AN oder mit einem zweiten Kontakt BN gebracht werden kann. Die ersten Kontakte AN sind untereinander an einem ersten Punkt A verbunden. Genauso sind die zweiten Kontakte BN untereinander an einem zweiten Punkt B verbunden.
Jedem Schalter 1 ist ein Widerstand 2 zugeordnet, der in Serie mit dem Schalter 1 geschaltet ist, um einen Schaltzweig zu bilden. Das Ende dieses Zweiges, der durch das freie Ende des Widerstandes 2 gebildet wird, bildet einen dritten Punkt CN des Schaltzweiges. Alle dritten Punkte CN sind untereinander an einem dritten Punkt C verbunden.
Die Schaltung wird durch einen zweiten Widerstand 6 vervollständigt, der zwischen jedem dritten aufeinanderfolgenden Punkt C&sub1;, C&sub2;, ..., CN vorgesehen ist, d.h. zwischen den Enden, die an dem Punkt C der Schaltzweige verbunden sind.
Der Wert der zweiten Widerstände ist vorzugsweise gleich der Hälfte R des Wertes 2R der ersten Widerstände 2.
Die Schaltung weist eine elektrische Spannungsversorgung 3 auf, die eine Spannung zwischen dem ersten Punkt A und dem zweiten Punkt B und daher an ihren jeweiligen Punkten in jedem Schaltzweig bereitstellt, d.h. zwischen jedem der Kontakte AN und BN von jedem Schalter 1. Weiterhin ist der Zweig der ersten Schalter, d.h. der erste Punkt A mit dem dritten Punkt C mittels eines Widerstandes 2 verbunden, der den Widerständen gleichwertig ist, die in den Schaltzweigen verwendet werden.
Somit ist die Spannung am Punkt C ein Meßsignal, das für den Zustand der vier Schalter 1 kennzeichnend ist. Durch Messung der Spannung zwischen den ersten Punkten A und dritten Punkten C erhält man somit eine den Zustand dieser vier Schalter kennzeichnende Information. Ein A/D-Umsetzer 4 wird daher zu diesem Zweck verwendet. Seine beiden Eingänge sind daher mit dem ersten Punkt A bzw. dem dritten Punkt C verbunden. Der Ausgang dieses Umsetzers 4 ist mit einer Verarbeitungseinrichtung 5 verbunden, die die erfäßte Information anzeigen oder auswerten kann.
Die folgende Tabelle erleichtert das Verständnis, wie das Spannungssignal zwischen dem ersten Punkt A und dem dritten Punkt C ausgewertet werden kann, im Rahmen der Verwendung der vier Schalter, die von 1 bis 4 bezeichnet sind. In dem Fall, daß man eine Spannung von 10 V zwischen dem ersten Punkt A und dem zweiten Punkt B verwendet, kann die Spannung, die zwischen dem ersten Punkt A und dem dritten Punkt C gemessen wird, zwischen 0 und 10 V variieren. Jeder gemessene Wert wird mit 1/16 dieses Wertes von 10 V multipliziert. Jeder dieser 16 Werte ist unterschiedlich, was nicht nur die Identifizierung der Anzahl der geschlossenen oder geöffneten Schalter gestattet, sondern insbesondere auch die Identifizierung der offenen oder geschlossenen Schalter.
Jede Spalte bezieht sich auf einen Schalter und enthält die Binärbezeichnung des Zustandes des betreffenden Schalters. Somit werden 16 mögliche Kombinationen erhalten. Die erste Zeile der Spalten (0, 0, 0, 0) symbolisiert die vier geschlossenen Schalter, genauso wie die letzte Zeile (1, 1, 1, 1) symbolisch die vier offenen Schalter darstellt.
Die letzte Spalte zeigt die Werte der Spannung U, die zwischen dem ersten Punkt A und dem dritten Punkt C gemessen wird. Diese Werte steigen von 0 auf 10 V sukzessive mit 10/16 V ansteigend an.
Man erkennt, däß die Teilerspannung U, die zwischen dem ersten Punkt A und dem dritten Punkt C gemessen wird, unabhängig von den Werten der Widerstände 2 und 6 ist. Das kann eine Bedeutung für den Fall von Variationen der Temperatur haben, wobei die Abweichung von jedem Widerstand die gleiche für alle Widerstände ist.
Es ist anzumerken, daß ein zusätzlicher Widerstand zwischen dem ersten Punkt A und dem dritten Punkt C, d.h. zwischen den beiden Eingängen des A/D-Umsetzers 4 angeordnet werden kann.

Zweite Ausführungsform

Diese Ausführungsform weist die gleichen Hauptbestandteile wie die erste Ausführungsform auf. Es finden sich nämlich die Schalter 1, die parallel zueinander angeordnet sind, wieder, wobei ein Widerstand 2 in Serie mit jedem der Schalter 1 angebracht ist. Man findet ebenfalls die elektrische Spannungsversorgungsquelle 3 wieder, den A/D-Umsetzer 4 und die Verarbeitungsschaltung 5, wobei diese unterschiedlichen Bauteile in gleicher Weise mit der Schalterschaltung 1 verbunden sind.
Dagegen unterscheidet sich der Zweig der Schalter 1. Alle ersten Kontakte AN sind untereinander und mit einem Punkt A verbunden. Genauso sind alle zweiten Kontakte BN untereinander und mit einem zweiten Punkt B verbunden. In analoger Weise ist das andere Ende von jedem Schaltzweig CN mit einem dritten Punkt C verbunden.
Indessen ist ein Widerstand 7 des Wertes R gleich dem Wert des Widerstandes 2 zwischen jedem Kontakt AN und BN eines selben Schalters angeordnet.
Eine solche Schaltung gestattet die Erfassung der Anzahl der offenen oder geschlossenen Schalter. Dagegen kann sie nicht den oder die offenen oder geschlossenen Schalter identifizieren.
Durch Messung des Widerstandes RAC zwischen dem ersten Punkt A und dem dritten Punkt C sowie des Widerstandes RBC zwischen dem zweiten Punkt B und dem dritten Punkt C wird bei jeder Messung ein Wertepaar erhalten. Durch Kenntnis des Wertes der Widerstände 2 und 7, die verwendet werden, können die Werte erhalten werden, die man bei jeder Kombination Öffnung/Schließung der Schalter 1 erhalten kann. Dagegen könnte man in dem Fall, in dem die Meßgeräte, nämlich die Verarbeitungseinheit 5 ein Wertepaar RAC, RBC erfassen würde, was nicht mit den zuvor genannten Werten übereinstimmen würde, auf einen Fehler oder eine Unterbrechung einer elektrischen Verbindung schließen.
Diese Schaltung gestattet daher den Fehlerzustand oder die elektrische Unterbrechung von einer offenen Stellung von einem oder mehreren Schaltern zu unterscheiden.
Die schematischen Darstellungen der Fig. 3A und 3B zeigen, daß die Darstellung der Verzweigungen der Schalter 1 dieser zweiten Ausführungsform einer anderen Darstellung, nämlich der von Fig. 3B gleichwertig ist. In diesem Fall ist ein Widerstand 2 in Serie mit dem Schalter angeordnet. Dagegen weist dieser keinen Widerstand 7 auf, der diese beiden Kontakte A und B verbindet, und weist einen vierten Widerstand 9 auf, der den ersten Kontakt A mit dem Widerstand 2 verbindet, und weiterhin einen vierten Widerstand 9, der den zweiten Kontakt B mit dem Widerstand 2 verbindet. Diese beiden schematischen Darstellungen der Fig. 3A und 3B sind elektrisch äquivalent.
Die folgende Tabelle zeigt die zusammengehörigen Wertepaare der Widerstände RAC, RBC als Funktion der Anzahl n der geschlossenen Klappe.
n = Anzahl der Klappen in der geschlossenen Stellung;
RAC Widerstand zwischen den Punkten A und C gemäß Fig. 2;
RBC = Widerstand zwischen den Punkten B und C gemäß Fig. 2;
R = Widerstand 2, 7 (oder 9) gemäß Fig. 2, 3A, 3B.

Anwendung auf eine Schubumkehrvorrichtung

Es ist leicht ersichtlich, daß, wenn die ersten Kontakte AN und die zweiten Kontakte BN dieser beiden Ausführungsformen der Schaltung gemäß der Erfindung Endstellungs- Schalter sind, die jeweils auf den Elementen der Turbomaschine angeordnet sind, wo die Schubumkehrklappen in Berührung kommen, die Anzahl der effektiv geöffneten Klappen leicht erfaßt werden kann. Weiterhin kann mit der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung die geöffneten oder geschlossenen Klappe(n) identifiziert werden.
Es ist anzumerken, daß die Schaltung nur drei Verbindungsleitungen aufweist, die sie mit einem Rechner verbindet. Diese Anordnung gestattet die Vergrößerung der Anzahl der Schalter in dem Überwachungssystem der Funktion einer solchen Turbomaschine, ohne zahlreiche Probleme hinsichtlich der Schnittstellen zu erzeugen.
Vorzugsweise werden gemäß der Ausführungsform der Schaltung gemäß der Erfindung Widerstände verwendet, die auf thermische Schwankungen nicht sensibel sind. In gleicher Weise wird der Wert der Widerstände abhängig von der Verarbeitungselektronik gewählt.

Vorteile der Erfindung

Die Schaltungskonzeption gemäß der Erfindung gestattet eine Verringerung ihrer Gesamtmassen unabhängig von der Funktion. Diese Verringerung der Masse hängt mit der Verringerung der Zahl der elektrischen Leitungen zusammen, der Kontakte und der Größe der zugeordneten Schalter. Offensichtlich folgt daraus auch eine Verringerung der Kosten.
Durch Verbindung dieser Technik mit einer Erfassung der elektrischen Spannungsschwankung, die an eine Verarbeitungslogik gegeben wird, kann die Überwachung der Schalter oder eine Panne und somit eine Verbesserung der Verläßlichkeit und der Sicherheit des Systems erreicht werden.
Wie zuvor genannt wird eine Verbesserung bei der Anzahl der diskreten Eingänge für den Rechner erhalten. Daraus folgt weiterhin eine Beseitigung der Multiplex-Vorgänge der diskreten Eingänge.
In dem Fall der Verwendung der mehreren Schalter zur Berücksichtigung nur eines einzigen Ereignisses, gestattet die Schaltung, den Zustand der guten Funktion von jedem Schalter zu kennen und somit verborgene Fehler zu vermeiden.
Der Aufbau der erfindungsgemaßen Schaltung bietet die Möglichkeit, diskrete Eingänge hinzuzufügen, d.h. weitere Schalter, ohne die Rechnerstruktur zu modifizieren.

Claims

1. Schaltung zur Erfassung der Position mehrerer bipolarer Schalter (1) an einem ersten Kontakt (AN) und einem zweiten Kontakt (BN), dadurch gekennzeichnet, daß

- die Schalter (1) parallel angeordnet sind;

- ein erster Widerstand (2) mit einem bestimmten Wert in Serie mit jedem Schalter (1) geschaltet ist;

- eine Spannungsversorgung (3) zwischen einem ersten Punkt (A), der mit allen ersten Kontakten (AN) verbunden ist, und einem zweiten Punkt (B) geschaltet ist, der mit allen zweiten Kontakten (BN) verbunden ist;

- ein Analog-/Digital-Umsetzer (4) zwischen dem ersten Punkt (A) und einem dritten Punkt (C) geschaltet ist, der ein Meßsignal liefert; und

- eine Signalverarbeitungseinrichtung (5) mit dem Ausgang des AID-Umsetzers (4) verbunden ist.

2. Erfassungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Widerstand (6) mit bestimmtem Wert zwischen den Zweigen geschaltet ist, die durch einen Schalter (1) und einem ersten Widerstand (2), die in Serie geschaltet sind, gebildet werden.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Widerstände (2) einen Widerstand gleich 2R aufweisen, wobei die zweiten Widerstände (6) einen Wert gleich der Hälfte davon, d.h. R aufweisen.

4. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Widerstand (7) mit vorbestimmtem Wert zwischen den beiden Kontakten (AN, BN) von jedem Schalter (11) angeordnet ist.

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Widerstände (2) und die dritten Widerstände (7) den gleichen Wert R aufweisen.

6. Vorrichtung zur Erfassung der Position der Klappen einer Schubumkehrvorrichtung einer Turbomaschine, die eine Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche verwendet, wobei der bewegliche Teil (L) von jedem Schalter (1) mit einer Klappe einer Umkehreinrichtung verbunden ist, so daß die beiden Positionen der Schalter (1) die offene und die geschlossene Stellung der Klappen wiedergegeben.