Индукционный электронный лаг

и_ип=^, (1.11)

R. + R

где R - входное сопротивление измерительной схемы.

Данное напряжение зависит от R, следовательно, для уменьшения подобной погрешности выполняется условие R •   R_t = const. Тогда напряжение (1.8) измеряется наиболее точно. В лаге ИЭЛ-2М уменьшение солености воды от 36 до 0,1 % приводит к погрешности не более 0,1 узла. Таким образом, указанная погрешность практически не снижает точность работы лага.

2. Погрешность, обусловленная местом установки приемного устройства лага, возникает из-за наличия пограничного 
слоя, то есть слоя воды, который частично увлекается корпусом судна при его движении. Она особенно велика у лагов, 
чувствительный элемент которых устанавливается заподлицо с днищем судна (например, у лага ИЭЛ-2М). Кроме того, в 
потоке воды, обтекающей днище, существуют турбулентные вихри, что приводит к возникновению циркуляционных 
токов, вызывающих падение напряжения на собирательных электродах. Возникающая при этом разность потенциалов 
зависит от турбулентности, электропроводности воды и градиента скорости потока. Погрешность носит 
систематический характер и определяется и устраняется на мерной линии.

 

Если вблизи приемного устройства лага, особенно впереди него, проводились корпусные работы, то погрешность может измениться. Отсюда и требование об обязательном прохождении мерной линии после докования судна. Особенно значительно изменяется величина погрешности, если корпус судна обрастает. Из практики известны случаи полного прекращения работы лага ИЭЛ-2М, вызванного этой причиной. Для предотвращения столь резкого возрастания погрешностей нужны плановые осмотры корпуса и, при необходимости, его очистка. Данное требование обусловлено, кроме всего прочего, еще и экономическими соображениями, так как при обрастании корпуса снижается скорость судна и увеличивается расход топлива.

3. Статический крен и дифферент (особенно дифферент) вызывают значительную погрешность в показаниях лага. Дело 
в том, что максимальная ЭДС наводится в проводнике, когда он движется перпендикулярно магнитному потоку, то есть 
когда участок S перпендикулярен вектору магнитной индукции B. В результате крена или дифферента вектор отклонен 
от вертикали на соответствующий угол Θ, поэтому в контуре S возникает ЭДС, пропорциональная косинусу этого угла:

ε = (ε_п + ε_к) cos Θ

Очевидно, что  значение скорости, показанное лагом, уменьшается также пропорционально  cos Θ. Погрешность имеет систематический характер и полностью исключается из показаний прибора, если судно удифферентовано.

4. Погрешности от волнения моря и качки носят как систематический, так и случайный характер. В условиях волнения и 
качки увеличивается турбулентность воды, что приводит к возрастанию пограничного слоя. В этом случае лаг 
показывает скорость всегда меньше действительной скорости, то есть приобретает постоянную отрицательную 
погрешность, которая исчезает с улучшением погоды. Кроме того, резкие колебания скорости воды вблизи 
индукционного преобразователя, вызванные волнением, качкой, приводят к возникновению случайных погрешностей. 
Их влияние снижается увеличением времени осреднения скорости, для чего в приборе 6 (рис. 4.1) тумблер "фильтр" 
переключают в положение "2".

2. СОСТАВ КОМПЛЕКТА,  ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, УСТРОЙСТВО ПРИБОРОВ

2.1. Назначение, комплектация, технические характеристики

Лаг ИЭЛ-2М предназначен для измерения относительной  скорости судна и пройденного  им расстояния. Лаг может устанавливаться на любых судах с неограниченным районом плавания.

 

В качестве чувствительного элемента используется индукционный первичный преобразователь сигнала (ИППС). Часто

его называют просто "индукционный преобразователь" (ИП) - прибор 9.

Прибор 6 - центральный  прибор; предназначен для выработки  относительной скорости судна и  пройденного им

расстояния.

Прибор 3 - прибор питания.

Прибор 29 - согласующий  прибор; предназначен для предварительного усиления сигнала чувствительного  элемента и

согласования  выходного сигнала ИП и входного сопротивления прибора 6.

Прибор 59 - трансляционный прибор; предназначен для трансляции информации о скорости в цифровом виде.

Прибор 119 - предназначен для преобразования информации о  скорости в аналоговый вид и трансляции ее

потребителям.

Прибор 1 - цифровой индикатор скорости.

Прибор 5 - содержит цифровой индикатор скорости и механический счетчик пройденного расстояния.

Технические данные

• лаг измеряет скорость вперед от 0 до 30 узлов, скорость назад лаг не измеряет;
• инструментальная погрешность •      0,2 узла;
• в помещении, где установлены приборы лага, допускается перепад температуры от - 10° до + 50° С;

инструментальная  погрешность при этом может изменяться в пределах •      0,35 узла;

• питание лага осуществляется однофазным током частотой 50 Гц, напряжением 220 В;
• потребляемая мощность составляет 150-200 Вт в зависимости от количества потребителей;

- ресурс лага равен 50 000 часов.

 

2.2. Конструкция приборов  лага

1. Индукционный преобразователь (прибор 9) устанавливается в специальном  клинкете, обеспечивающем выдвижение  прибора за борт. Нижняя часть  5 преобразователя (рис. 2.1) выполнена  из изоляционного материала и может выступать за пределы днища судна на 1-2 см. Магнитное поле возбуждается трехстержневым электромагнитом 7, который имеет три последовательно соединенные обмотки 4, питающиеся переменным напряжением U_в частотой 50 Гц. Съем сигнала U_ип из воды обеспечивается собирательными электродами 6, которые

 

находятся в  плоскости шпангоута и соприкасаются  с забортной водой. Корпус 3 прикреплен к стойке 1 прибора 9. Его внутренняя полость залита компаундом, в качестве которого используется эпоксидная смола. Для контроля за состоянием изоляции между проводами и корпусом 3 имеется дополнительный электрод 2. К нему подводится отдельный провод, что позволяет замерить сопротивление изоляции прибора. Для уменьшения помех (см. 1.3.2) все провода индукционного преобразователя экранированы и скручены в жгут. Они подведены к штепсельному разъему 8 для подключения к схеме лага.

Согласующий прибор (прибор 29) заключен в корпусе 1 (рис. 2.2) с откидной крышкой 2. На внутренней стороне крышки на специальной плате установлен предварительный усилитель (УП) 3. В нижней части платы имеется штырьковое соединение 4, служащее через жгут проводов 5 для подключения предварительного усилителя к схеме лага. Усилитель экранирован специальным кожухом 10. В кожухе имеется отверстие 6 для наблюдения за лампой 7, сигнализирующей о наличии выходного сигнала УП.

Внутри  корпуса прибора 29 имеется три  контактных платы, благодаря которым возможен доступ к проводам, соединяющим прибор со схемой лага.

В процессе регулировки  лага на мерной линии (см. 5.1) коэффициент пропорциональности U_m между полезным сигналом U_п и скоростью судна может измениться столь значительно, что с помощью специальных регулировочных резисторов "Масштаб" его отрегулировать не удастся. В этом случае значение U_m можно изменить путем ступенчатого изменения коэффициента усиления УП. Для этой цели служат перемычки 9. Их перепайкой подключаются к схеме резисторы 29R20, 29R21 и 29R22 (см. функциональную схему), тем самым изменяется коэффициент усиления в пределах • 25 %. Прибор устанавливается поблизости от выгородки приемного устройства.

Центральный прибор (прибор 6) решает задачу выработки  скорости и пройденного расстояния. В нем сосредоточены органы управления и контроля лага. На лицевую панель (рис. 2.3) прибора 6 выведено цифровое табло (1) указателя скорости, окно 2 счетчика пройденного расстояния, сигнальные табло 3 "Сеть" зеленого цвета, 4 -"Неисправность" (красного цвета) и 5 - "Ручной ввод" (желтого цвета). Для регулировки яркости освещения шкалы счетчика пройденного расстояния в нижнем

 

правом углу находится рукоятка 6. Справа у задней стенки корпуса прибора в специальной нише установлен тумблер для включения лага.

Внутри прибора 6 на специальных съемных платах смонтированы блоки схемы лага (рис. 2.4): – блок 1 выработки синхроимпульсов с генератором прямоугольных импульсов ГПИ и схемой управления ключами СУ

  (см. схему  рис. 3.2); – блок 2, в который входят усилители измерительного и опорного канала (УИК и УОК) и преобразователь "напряжение

  – время" (ПНВ); – блок 3 управления с панелью 13; – блок 4 цифрового фильтра; – блок 5 делителя; – блок 6 выдачи информации для подключения к центральному прибору дополнительных индикаторов скорости и

  счетчиков пройденного расстояния (приборы 1 и 5), а также трансляционных приборов 59 и 119; – блок 7 – корректор с коммутатором 8;

3. БЛОК-СХЕМА И ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ  СХЕМА ЛАГА ИЭЛ-2М

3.1. Блок-схема

При движении судна  в чувствительном элементе лага ИП возникает сигнал переменного напряжения U_ип, который представляет из себя сумму полезного напряжения, пропорционального скорости, и напряжения квадратурной помехи. Сигнал U_ип поступает в прибор 29 (рис. 3.1), в котором находится предварительный усилитель УП, решающий задачу согласования выходного сопротивления индукционного преобразователя с входным сопротивлением усилителя измерительного канала УИК. В блоке УИК происходит усиление сигнала, а также отделение от него и подавление квадратурной помехи. Оставшийся полезный сигнал преобразуется в отрицательное напряжение –U_с, которое пропорционально скорости судна. Данное напряжение поступает в преобразователь "напряжение – время" (ПНВ). В этот же преобразователь из усилителя опорного канала УОК подается постоянное напряжение U_оп с положительным знаком. Опорное напряжение U_оп вырабатывается в приборе питания (прибор 3). В блоке ПНВ методом двойного интегрирования при помощи сигналов – U_с и U_оп создается прямоугольный импульс, длительность τ которого пропорциональна скорости судна V.

 

Для измерения  значения скорости V служит преобразователь "время – цифра" ПВЦ. В нем происходит заполнение импульса τ частотой f_о = 250 кГц

от опорного генератора. Очевидно, что чем больше скорость, тем продолжиРис. 3.1 

прибор 6 т

прибор 1

на дополнительные репитеры

цифровой  отсчет 

V_   Аналоговая форма на РЛС и ГК 

тельнее т и, следовательно, тем большее количество импульсов опорной частоты уместится в этом промежутке времени. По данной информации в устройстве индикации скорости УИС на цифровом табло прибора 6 вырабатывается и высвечивается значение скорости, а в устройстве индикации расстояния УИР - значение пройденного расстояния s. Эти же данные через трансляционные приборы 59 и 119 подаются на репитеры и другим потребителям.

 

3.2. Функциональная схема

Функциональная схема подразделяется на следующие основные части: аналоговая часть (АЧ); преобразователь "напряжение – время" (ПНВ); преобразователь "время – цифра" (ПВЦ).

3.2.1. Аналоговая часть

    В аналоговую часть входят: предварительный  усилитель УП, усилитель измерительного канала УИК и усилитель опорного канала УОК (рис. 3.2).

1. Предварительный усилитель предназначен для согласования выходного сопротивления индукционного 
преобразователя с входным сопротивлением усилителя измерительного канала УИК. В состав блока УП входят два 
операционных усилителя 29А1 и 29А2, а также два реле 29К1 и 29К2, имеющих соответствующие контакты. 
Управление этими реле производится переключателем 6S1 режимов работы лага, расположенным в приборе 6. 
В режиме "Работа" (положение 1 переключателя) обмотки реле обесточены, их контакты замкнуты так, как показано на 
схеме, и на вход УП подается сигнал ~ U_ип. Лаг в этом случае показывает скорость судна.

    В положении 2 "Калибровка" на обмотку  реле 29К1 подается постоянный ток напряжением 15 В. Его контакты 29К1-1 и 29К1-2 переключаются  в нижнее (по схеме) положение, и вход предварительного усилителя замыкается накоротко. Это означает полное отсутствие напряжения и лаг должен показывать нулевое значение скорости (допустимая величина 0,1 узла).