Multiprocessor MPE för dator CK37
Modern flygburen ”vapendator” som utvecklades och tillverkades vid
FFV Aerotech.
Skrivet av Göran Gustafsson AEF
Uppdaterad 2012-05-08
Multiprocessorenhet MPE
Bildbilaga med flera, större bilder
INNEHÅLL:
Modifieringens omfattning i flygplanet
Inverkan på utsignaler vid till- och frånslag av kraft
Allmänt om kretskortskonstruktion
Bussystem (Tre olika bussar finns i MPE.)
Kretskortens placering på moderkortet
Funktionsövervakning och säkerhetskontroll
Underhållsmässighet och reparerbarhet
Allmänt
Förseningarna av Gripenprojektet till flygvapnet medförde att ytterligare en Viggenversion skapades, kallad AJS37. För att öka centralkalkylator CK37:s datakraft, som ingår i flygplan AJ37, SK37, SF37 och SH37 måste den utökas och bli större. En multiprocessorenhet (förkortat MPE), som ska tillföra CK37 beräkningskapacitet och möjliggöra en ökad kommunikation med flygplanets elektronik- och vapensystem, utvecklades och installerades i flygplanet AJS37. Samtidigt utökades systemets minnesvolym för att klara av de större kraven.
De vapensystem, som är avsedda för Gripen var anskaffade och delvis levererade vid den tidpunkten. Flygvapnet beslutade då att modifiera ett antal AJ37, SF37 och SH37 så att de kunde bära vapen som egentligen var avsedda för JAS. För detta krävdes större datorkraft, varför man bland annat utvecklade och tillverkade multiprocessor MPE. Robot 15F, bombkapsel 90 Mjölner är några exempel på vapen, som var avsedda att hängas på JAS.
Totalt modifierades 86 st. Viggenplan som kallades AJS37.
Modifieringens omfattning i flygplanet
Multiprocessorenhet MPE
Databuss 1553B (kommunikationslänk till vapenbalkar)
Motmedelspanel i kabin
Knappsats under MI
Datastav med hållare
Ombyggt gasspakshandtag
Reläbox H4
Antenner för TARAS och GPS
Ombyggnad för TARAS
Kabelinstallation i flygplanet
Yttre prestanda MPE
Inledning
Här beskrivs funktion, uppbyggnad och utförande av MPE för flygplan AJ37, SH37 och SF37.
MPE ingår som utbytesenhet i dator CK37 och där helt ersätter minnesenhet CEM. Den innehåller utöver befintliga minnesfunktioner även ny datorkraft och ett nytt in/ut-system. Enheten är modulärt uppbyggd och är dimensionerad för utbyggnad av såväl datorprestanda som in/ut- kanaler.
MPE är så konstruerad att gränssnittet mot CEL är sådant att befintligt signalsnitt i CK37 kan användas utan modifiering.
Översikt tekniska data
Mekaniskt |
|
Yttermått: | l = 401 mm b = 218 mm h = 200 mm |
Vikt: | ca 15 kg |
Elektriskt |
|
Kraftbehov: | +12V och +28V |
Effektbehov: | ca 50W. |
Miljötålighet |
|
Temperatur: | Drift:- 40 till + 85 °C Lagring: - 55 till + 125 °C |
Mekaniskt: | Uppfyller krav enlighet REF80-P4.1.10E utg.5. |
Klimatiskt: | Uppfyller krav enlighet REF80-P4.1.10E utg.5. |
Elmiljö: | Uppfyller kraven enligt MIL-STD-461C del 2. |
Uppbyggnad |
|
Komponenter: | I enlighet med krav i REF80-7.7E och REF80-P-7.8E |
Elektriskt uppbyggd.: | Är i enlighet med krav i REF-P-7.2E |
Programvara: | Uppfyller AQAP-13 samt RTCA/DO-178A |
Driftsäkerhet: | MTBF: 1500 h MTTR: ½ h |
Systemöversikt
MPE Utifrån
MPE samverkar med omvärlden enligt figuren nedan.
MPE In/ut- kanaler
Kraft till MPE (+12V och +27V) hämtas från CEL kraftenhet.
CEL-snitt utgörs i huvudsak av ett Adress/Data- snitt samt några diskreta signaler för ömsesidig avbrottsgenerering mellan CEL och MPE.
Digitala in/ut-signaler.
Analoga in/ut-signaler.
Seriesnitt består av fyra stycken RS422-kanaler.
Seriesnitt RS232- består av två stycken kanaler (en avsedd för programladdning).
1553B-snitt består av en ”dubbelredudant” 1553B kanal.
Front Bakstycke
| Triaxialdon för 1553B (2 st) | Kontaktdon typ DPX (7 st) |
In/Ut- och RS- kanaler A-E | |
| CEL-snitt Y och Z |
MPE uppbyggnad
MPE internt
MPE är internt konfigurerad enligt nedanstående blockschema.
Blockschema MPE
MPE bestyckning
CPU-system 1: Består av CPU1 och minneskort, vilket utgör programminnet för CPU1. Korten kommunicerar via lokalbuss.
CPU-system 2: Består av CPU2 och1553B-interface, vilka kommunicerar via lokalbussen.
RS-interface: Fyra av vardera oberoende kanaler för seriell kommunikation.
Balkinterface: Två kretskort innehållande digital in/ut-snitt samt analogt utgångssnitt för vapenbalkar.
Binärinterface: Tre kretskort innehållande digitala in/ut-snitt.
CEL-interface: Anpassning mot CEL och innehåller program- och dataminne för CEL.
Övervakningskort: Övervakar spänningsnivåer, temperatur hos kraftenhet etc.
IRKI-kort: Består av IR-mus, realtidsklocka och är förberett för impulsgivare.
Reserverade kortplatser: En kortplats (reserverad för pratorkort).
Förutom ovan nämnda kretskort innehåller MPE kraftenhet samt batterienhet för batteribackup av minne.
Systembussen är avsedd för intern kommunikation mellan i MPE ingående kretskort. Det kan t ex. vara ett CPU- kort och ett kort för in/ut-hantering eller två CPU-kort och ett gemensamt delat minneskort. Förutom via systembuss kan kretskort kommunicera via sk. lokalbussar, avsedda för lokal kommunikation. Denna kommunikation belastar ej systembussen.
Reservkapacitet
Nuvarande bestyckning ger fem kortplatser i reserv. Dessa kortplatser kan användas såväl för CPU-system som för in/ut-kort. Två av kortplatserna har förbundits med lokalbuss.
Anslutning av lokalbuss görs med ett kablage, som monteras mellan avsedda kortplatser på moderkortets undersida. En kortplats har reserverats för impulsgivare/IR- mus. Flexkabel har monterats in på reserverande kortplats, som ansluts till enhetens kontaktdon på bakstycket.
Kontaktkort
Signalanslutning
Kontaktdon A - E är monterade på ett kretskort, som är monterat på bakstycket. Detta kort förbinds med kontaktlister till ett andra kort. Dessa två kort utgör tillsammans vad som kallas kontaktkort.
Kontaktkortets andra halva förbinds med flexkabel, vilken utgörs av flexibla mönsterkort, som är lödda i båda ändar.
Signaler till och från in/ut-kort ansluts med flexkabel. Flexkabeln löds på moderkortets undersida och på kontaktkortet.
Kraftförsörjning och CEL-signaler från kontaktdon Y och Z ansluts via kabelstammar.
1553B-anslutningen görs med triaxialkabel, som löds mellan moderkort och kontaktdon på fronten.
På kontaktkortet är strömbegränsningsmotstånd, transientskyddsdioder och EMI-filter placerade, vilka utgör skydd mot störningar och felkopplingar.
Kontaktkort och flexkabel
Kontaktkort (del 1 och 2)
Flexkablar
Kontaktdon ( A-E)
TransZorb och seriemotstånd
Kontaktlister
D-subdon för kraftenhet
Kretskortskontakter (144-polig)
Styrspår för kretskort
Kontaktdon Z (CEL)
Kraftförsörjning
Elkraftförsörjning
MPE kraftförsörjs från CK37-kraftenhet med spänningarna SP 4 och SP 6. MPE-kraftenhet omvandlar SP 6 till de interna matningsspänningarna +5V och +28V samt SP 4 till +12V, +15V och -15V. SP 4 används dessutom på annan plats i MPE för att skapa separat +5V- matning till CEL-snittet.
+15V används förutom internt i MPE även för matning av kraschminnesenhet KSM.
I enheten finns batteri för reservförsörjning av minneskretsar vid kraftbortfall. När spänningsbortfall uppstår kommer enheten automatiskt att gå över till batteridrift av minneskretsar. Batteriet har kapaciteten 9,6 Ah, vilket motsvarar bibehållet minnesinnehåll under 3 år vid lagring.
Vid tillslag av kraft görs omstart av MPE:s CPU-system 1. Synkronisering mellan MPE:s CPU- system 1 samt mellan CK37 och MPE kan sedan göras av applikationsprogrammet.
Inverkan på utsignaler vid till- och frånslag av kraft
Till- och frånslag av kraft kan ske utan att någon information går förlorad.
Digitala utkanaler för +28V logik
De flesta +28V utkanaler är avsedda för drivning av reläer. De påverkas lite vid till- och frånslag av kraft.
Digitala utkanaler för +12V logik
Inverkan av till- och från-slag av kraft är komplicerad. Signalnivån från MPE berörs inte bara av kraftförsörjning till MPE. Den berörs även av försörjning av den apparat, som utgången ansluts till eftersom ingångarna är anslutna till +12V via ett motstånd i den mottagande enheten.
Digitala optoisolerande utgångar
Utsignalsnivåer påverkas ej vid till- och från-slag av kraft. De kan inte ge upphov till falsksignalering.
Analoga utgångar
Efter såväl tillslag som frånslag av kraft kommer inte spänningsnivåer att uppstå på utgångarna.
Synkronisering
Programmen i CK37 och MPE kan synkroniseras på olika sätt. Båda datorerna har möjlighet via programvaran att utföra synkronisering.
Gränssnitt in/ut- kanaler
RS422
MPE har fyra av varandra oberoende kanaler för seriell kommunikation, vilka uppfyller standard för elektriskt gränssnitt.
Alla parametrar och funktioner kan väljas individuellt för varje enskild kanal. Kanalerna kan hantera full duplex samtidigt och bithastigheten (200-19 200 baud) väljas för varje kanal med hjälp av programvara. Varje seriekanals arbetsmod, såsom val av antal start- eller stopp-bitar, paritet mm. väljs under programkontroll.
RS232
MPE är bestyckad med två av varandra oberoende kanaler för kommunikation enligt standard.
Alla parametrar och funktioner kan väljas individuellt för varje enskild kanal. Bithastigheten 200-19 200 baud väljs av programvaran. Varje seriekanals arbetsmod, såsom val av antal start- eller stopp-bitar, paritet mm väljs under programkontroll. RS232 används för anslutning av monitor och för programladdning.
CEL
Gränssnittet mot CEL har konstruerats på sådant sätt, att befintligt signalsnitt i CK37 kan användas, utan modifieringar.
Avbrottshantering: CEL kan åstadkomma avbrott i MPE via skrivförsök i programminnet.
MPE kan åstadkomma avbrott i CEL via avbrottssignal i CK37:s ordinarie signalsnitt.
1553B
I enheten finns funktioner för busstrafik i enlighet med MIL-STD-1553B.
Bussystemet är dubbelredundant, vilket innebär två valbara bussar, varav en är aktiv och den andra passiv. Byte av buss sker i BC-mod under programvarukontroll, t ex. när fel uppstår. I RT- mod används alltid den buss som kommando inkommit på.
| Terminalmoder: | Bus Controller (BC) eller Remote Terminal (RT), väljs med programvara. |
| Meddelanden: | BC till RT |
| RT till BC | |
| RT till RT | |
| Broadcast, dvs. BC till flera RT, RT till flera RT. | |
| Kapacitet: | 2 000 meddelanden/sekund BC till RT med 12 ord per meddelande. |
| Bitfrekvens: | 1 Mbit/sekund |
| Felhantering: | Funktioner för kontroll av överföring och data. |
Analoga kanaler
För styrning av målsökare i Rb75 har MPE utrustats med åtta analoga utkanaler, styrda av fyra av vardera oberoende digital/analog-omvandlare.
Digitala kanaler
Ett stort antal digitala kanaler styrs från MPE. Utkanaler 126 st. och inkanaler 52 st. (sammanlagt 178 st. ). Omfattning, prestanda och benämning är i enlighet med SAAB:s signalspecifikation.
IRKI
För presentation av IR- målsökarens utvridningsvinkel på SI. Realtidsklocka för beräkna tid, deltid och förinställd tid.
Kanalerna är fördelade enligt följande:
Manöverorgan, hängd last: 60 st.
Balkar och EP13: 35 st.
Rb 75: 36 st.
Rb 74/ Rb 24: 13 st.
Radar: 25 st.
Kraft balkar: 8 st.
IK: 1 st.
Uppbyggnad och installation
Apparatstativ och kretskort
Apparatstativ
MPE är konstruerad för att monteras på samma plats, som den enhet den skall ersätta, kärnminnesenheten CEM. Enhetens yttermått och infästningsanordningar är identiska.
Hela chassiet är uppbyggt kring en inre, bärande kortkassett med plats för 18 kort samt kraftenhet. Kortkassettens sidostycken är utformade av längsgående kylprofiler vars insidor försätts med tvärgående styrspår för kretskort. Kortkassettens botten utgörs av enhetens moderkort.
På frontpanelen finns handtag, batterienhet (batterifack), kontaktdon för yttre testanslutning samt triaxial dom för anslutning av 1553B-kommunikation.
Batteribyte görs utifrån genom att lossa batterienhetens skruvade lock och därefter batteriet från sina anslutningskablar.
Frontstycke
Handtag
Batterienhet (Batterifack)
Kontaktdon F, 1553-buss
Kontaktdon G, 1553-buss
Testuttag H
Bakstycket är försett med kontaktdon av DPX-typ, totalt sju stycken, varav två (kontaktdon Z och Y ) är avsedda för anslutning av CK37. Vid anslutning i modifierat flygplan (AJS37) utnyttjas samtliga sju kontaktdon. I bakstycket finns även jorddon, anslutning för kylluft samt styrbussningar.
Bakstycke
Styrbussningar
Kylluftsanslutning
Jorddon
Kontaktdon A, B, C, D och E
Kontaktdon Z, CEL
Kontaktdon Y, CEL
Kretskort
De kretskort. som ingår, är 13 stycken ”systerkort” och 3 stycken fast monterade kretskort.
De fast monterade kretskorten är ”moderkort” och kontaktkort (2 st.).
Allmänt om kretskortskonstruktion
Det stod i ett tidigt skede klart att projektet har sådan omfattning, är så komplicerat och ställer hårda militära krav att det kommer att ställa höga krav på framtagning av tillverkningsunderlag för mönsterkort och kretskort. En omfattande dokumentation i form av kopplingsschema, komponentplacering, komponentlistor, mönsterkortlayout mm ska också framtas med hög kvalité. Målet är att uppfylla militära krav på flerlagrigt mönsterkort, laminatmaterial, komponenter och slutligen monterat kretskort.
För att klara denna utmaning skaffades ett kraftfullt datorutvecklingssystem och datorverktyget Mentor Graphics.
Beskrivning av hur ett mönsterkort och kretskort kommer till, skulle kunna bli mycket omfattande, så jag begränsar mig till de mest grundläggande delarna och gör en generell beskrivning inom området.
Grundmomenten är:
Konstruktion
Simulering (digital simulering)
Komponentval
Mönsterkortskonstruktion
Montering av komponenter
Kretskortstest (”SUE- test”)
Konstruktion
Datorstödd konstruktion, på engelska Computer Aided Enginering eller CAE, används för att rita kopplingsschema. När konstruktionen ska utföras sker själva konstruktionslösningen i datorutrustningen med hjälp av datorskärm och manöverenhet (”track-ball” eller ”mouse”). Varje komponent ritas med en logisk symbol, som är lagrade i datorns minnesenhet (bibliotek). När ett önskvärt antal komponenter har hämtats från biblioteket och placerats på bildskärmen börjar arbetet med alla elektriska förbindningar och anslutningar.
Ett avslutande arbete i det här skedet av konstruktionen resulterar i ett kretsschema, komponentförteckning och en lista, som anger alla förbindningar och deras namn i en lång lista.
Simulering
För att på ett mycket tidigt stadium kunna prova konstruktionen under olika förhållanden, finns i de moderna CAE-systemen avancerade simuleringsprogram. Här kan man ändra de elektriska förutsättningarna (”max”- och ”min-värden”) och även ta hänsyn till komponenternas övriga avvikelser, som kan förekomma. Man kan också simulera ledningarna mellan komponenterna och det är ett mycket viktigt prov, om kretsarna ska behandla snabba signaler. För långa ledningar, ledningsdimensioner eller olämplig ledningsdragning kan orsaka deformering av signalen. Efter godkänd simulering finns nu en kretslösning som teoretiskt fungerar.
Komponentval
Komponentval görs av konstruktören, som ofta bygger på erfarenhet och stort kunnande. Om konstruktören håller sig till ”standardkomponenter” som redan finns registrerade i biblioteket, behövs inga ytterligare utredningar eller prover för att vara säker i sitt val. Det är först när kravet är extra hårt, som konstruktören måste välja någon helt ny komponent. Vad som fordras av ny komponent är att den uppfyller databladet. (Det är inte alls säkert att den motsvarar databladet.) Ett annat krav är att det finns en matematisk modell för simulering. Vi har nu tagit det andra steget och bekräftar att, de komponenter vi använder i konstruktionen, är fullt godkända.
Mönsterkortskonstruktion
Det tredje steget är mönsterkortsdesign. Det är ett arbete med själva ledningsmönstret på kortet. Datorverktyget som används här kallas för CAD-system. CAD står för Computer Aided Design. Systemet använder det tidigare ritade kretsschemat som källa för uppgifter om vilka komponenter som ska finnas och hur de är förbundna med varandra. I de aktuella biblioteken finns också uppgifter lagrade om lödytornas dimensioner, dimensioner på olika hål och deras kragar, ledarebredder och mycket annat.
CAD-operatören skaffar sig upplysningar från konstruktören om vissa grundläggande fakta gällande speciella krav på strömförbrukning, avkopplingskondensatorer, placering av komponenter, om vissa högfrekventa signaler måste behandlas på något särskilt sätt, EMC- krav mm. Operatören ”ritar” kortets ytterkonturer, anger plats för monteringshål, kontaktdon och andra mekaniska anordningar. Nu kan det fortsatta arbetet i CAD-systemet ta hjälp av några automatiska funktioner (optimerad auto-routing).
Vid tillverkning av militära mönsterkort, ställs mycket höga krav. Här lämnar man tillsammans med datamediet (Gerber-filen) en mekanisk ritning, en specifikation innehållande de speciella kraven som finns, och de militära normer som gäller.
Är konstruktionen rätt, har vi nu framställt ett korrekt tillverkningsunderlag för själva mönsterkortet. Detta underlag skickas till en godkänd mönsterkorttillverkare, som har egna verktyg och maskiner, som styrs av de data som finns på Gerber-filen.
Montering av komponenter
Utvecklingen inom komponentområdet med minskade dimensioner, ökad komplexitet, högohmiga snabba IC-kretsar och sänkt effektbehov har medfört att känsligheten för ESD har ökat i hög grad. Om arbetsplatsen är utformad för bästa ESD-skydd och verktygen är ESD- anpassade minskar denna skaderisk avsevärt. (Se ESD:s påverkan på elektroniken.)
Mönsterkortet måste behandlas på ett sätt som inte äventyrar lödbarheten. För militärt bruk måste alla processer och material vara godkända.
Själva komponentmonteringen och lödningen utförs sedan av kvalificerad godkänd personal.
Kretskortstest
När alla komponenter är monterade och kretskortet har granskats okulärt är det klart att testas. Normalt placeras kretskortet i en testfixtur, som är ansluten till en testutrustning. Om utvalda testpunkter har förbundits till en testkontakt kan betydelsefulla signaler lätt verifieras där. Andra punkter är viorna (metalliska ”rör-förbindningar” mellan mönsterkortslagren) som också kan utgöra mätpunkter.
Vid denna test utsätts kretskortet oftast för en mycket noggrann och omfattande elektrisk test. Alla parametrar verifieras noggrannt. I vissa fall kan kretskortet utsättas för värme- och köld-prov för att provocera fram svagheter.
Efter godkänt prov lackas kortet med speciallack och förpackas i en ESD-skyddad låda.
MPE: s kretskort är anpassade för autotest (SUE- test).
Moderkort
Moderkortet har till uppgift att dels förbinda kortplatserna med varandra via systembuss, dels möjliggöra anslutning av signaler från kontaktdon till de olika in/ut-korten. Dessutom kan anslutning för kommunikation inom CPU-system, s k lokalbuss göras med ett speciellt kablage, som monteras på moderkortets undersida.
Varje kortplats har ett 144-poligt stiftdon för anslutning av kretskort. Av dessa 144 stift används stift 73-144 för systembussignaler. Stift 1-62 används för lokalbuss eller in/ut-signaler. Matningsspänningarna till enhetens kretskort görs via moderkortets stift 63-70.
Bussystem (Tre olika bussar finns i MPE.)
Systembuss, vilken sträcker sig över hela moderkortet och når samtliga kortplatser. Systembussen är indelad i sex block: databuss (16 bitar), adressbuss (20 bitar), övervakning, avbrott, varning och busskontroll (12 bitar).
Lokalbuss, vilken kan installeras över ett godtyckligt antal kortplatser på moderkortet via flexkabel. Lokalbussen är indelad i fyra block: databuss (16 bitar), adressbuss (20 bitar), avbrott och busskontroll (5 bitar).
In/ut-buss, vilken består av ett kablage (flexkabel) från moderkortet till kontaktkortet och kontaktdonen på bakstycket.
Apparatstativ, moderkort och kontaktkort
Kretskortens placering på moderkortet
Kretskortens placering
CPU 1 och 2
Grundkomponenten i CPU-system 1 och 2 är deras respektive dator- eller CPU-kort, CPU1 är bestyckad med mikroprocessor INTEL 80286 (8 MHz, 16 bitar) och flyttalsprocessor INTEL 80287 (8 MHz). CPU2 är bestyckad med mikroprocessor INTEL 80286 (8 MHz, 16 bitar)
CPU1 innehåller program och dataminne genom dess lokalbussanslutning till minneskort. CPU2 har som huvuduppgift att hantera 1553B-kommunikation och är därför via lokalbuss ansluten till 1553B-interface.
Bildbilaga med flera, större bilder
Minneskort
Minneskortet innehåller laddningsbart programminne (E²PROM) samt variabelminne (RAM) för CPU1 och är därför anslutet via lokalbussen till detta kort. Kortet är konstruerat för anslutning till antingen systembuss eller lokalbuss samt att använda alla 20 adressbitar och samtliga 16 databitar. Minneskortet har batteribackup och kan byglas för olika adressområden.
Bildbilaga med flera, större bilder
1553B-interface
1553B-interface är ett dubbelredundant kommunikationsinterface för MPE, avsett att arbeta ihop med CPU2 i MPE. Detta innebär att MPE kan anslutas med två av vardera oberoende bussar, varav en är aktiv och den andra passiv.
Meddelanden med data kan sändas mellan terminalmoderna BC (Bus Controller) och RT (Remote Terminal) enligt: BC till RT, RT till BC, RT till RT och Broadcast, dvs. BC till flera RT, RT till flera RT.
Bildbilaga med flera, större bilder
Balkinterface
Enhetens två balkinterface innehåller anpassningslogik för digitala och analoga signaler till och från flygplanets vapenbalkar S7V, V7V,S7H, V7H, R7V och R7H.
Kretskortet har 20 ingångar tillgängliga för kortslutning till återledare, vanligen MPE signaljord.
Kretskortet har 44 utgångar för +28V transistorlogik, 16 för +12V MS-logik och 8 analoga utgångar för -10,24V till +10,22V (för styrning av robot Rb75).
Utgångarna för transistorlogik, MS-logik och analoga utgångar kan återläsas.
Balkinterface Balkinterface
Transistorkopplad utkanal +28V Utkanal +12V
Bildbilaga med flera, större bilder
Binärinterface
MPE är bestyckad med tre st. binärinterface. De innehåller anpassningslogik för ett stort antal digitala in-/utsignaler. Korten fungerar på samma sätt och har i stort samma prestanda. De skiljer i anslutna signaler samt hur byglingar utförts. Varje kort innehåller 6 register, som används dels för hantering av de binära signalerna och dels för återläsning av drivspänningarna.
Kretskortet har 30 ingångar för +28V logiksignaler, varav 18 med +28V drivspänning och 12 med belastningsmotstånd.
Kretskortet har 52 utgångar för +28V transistorlogik, 6 för +12V transistorlogik och 6 galvaniskt isolerade med optokopplare.
Utgångarna för transistorlogik kan återläsas.
Binärinterface Binärinterface
Transistorsteg utkanal +28V Optoisolerande utkanal
Bildbilaga med flera, större bilder
RS422-interface
RS422-interfacekort är ett anpassningskort för seriell datakommunikation enligt standard. För hantering av seriekommunikation har interfacet fyra av varandra oberoende seriekanaler. Varje kanal har förutom sina register även två minnesbuffrar för data, en för sändning och en för mottagna data. Seriekanalerna är anpassade för full duplex och RS422 gränssnitt.
Bilder och mer text finns i Bildbilagan
Övervakningskort
Övervakningskortet har i första hand till uppgift att övervaka matningsspänningar från kraftenhet, kraftenhetens temperatur, batterispänning och felsignaler från MPE CPU-system.
Kort innehåller 4 register, som används för kontroll av felvarningssignaler.
Bilder och mer text finns i Bildbilagan.
CEL-interface
CEL-interfacet gör det möjligt för CK37 och MPE CPU-system att utbyta data. CEL-interface är ett dubbelportsminne. Kortet innehåller dessutom laddningsbart programminne (E²PROM) för CK37. Därutöver innehåller kortet ett gemensamt minne (GM), som används av MPE:s båda CPU- system för kommunikation och dataöverföringar.
Vissa kretsar på CEL-interfacet har batteribackup.
Bildbilaga med flera, större bilder
IRKI-kort
IRKI står för IR-mus, Klocka och Impulsgivare.
IRKI-kortet ingår som en SUE i MPE och utgör där funktionen för IR-mus, impulsgivare och realtidsklocka. Kortet styrs och kontrolleras från MPE:s systembuss.
IRKI-kortet har följande funktioner: systembussanpassning, IR-mus för att detektera målsökarens utvridningsvinkel, realtidsklocka och funktionskontroll.
När robotens målsökare känner IR-strålning från ett mål, som befinner sig inom robotens målsökares synfält, genereras dels en akustisk ton och dels en visuell information IR-mus på SI-indikatorn (siktlinjeindikatorn). Vid en sådan ”låsning” kan föraren utläsa om robotens målsökare följer målet.
Bildbilaga med flera, större bilder
Kraftenhet
MPE-kraftenhet omvandlar CK37:s matningsspänningar SP4 (+12V) och SP6 (+27V) till fyra interna matningsspänningar, som används till försörjning av enhetens kretskort.
Kraftenheten består i princip av fem moduler, två filtermoduler och tre DC/DC-omvandlare.
Blockschema kraftenhet
DC/DC-omvandlarna är monterade på en kylplatta, som sedan monteras i enheten, på avsedd plats. På kylplattan har en temperatursensor monterats för övervakning av kraftenhetens drifttemperatur. Temperatursensorn är kopplad till övervakningskortet där den övervakas.
Hela kraftenheten är monterad på en kraftig platta med kåpa som i sin tur leder ut värmen till stommen.
Inspänningarna passerar först var sin filterkrets. Denna består av en filterenhet, en transientskyddsdiod (Trans Zorb) och ett integrerat Pi-filter. Filtret har till uppgift att skydda kraftenheten mot yttre störningar, men även att förhindra att störningar från kraftenheten påverkar system utanför MPE.
Matningsspänningen +15V används också för försörjning av KSM.
Kylplattan har plats för ytterligare en modul för +5V, som kan kopplas till moderkortets +5VB.
Kraftenhet
1. D-SUB don
2. DC/DC-omvandlare för ±15V utspänning.
3. DC/DC-omvandlare för +5V utspänning.
4. Kylplatta
5. Reservplats
6. Filterenhet
7. Pi-filter, 6 st.
8. Nivåbegränsare (Trans Zorb), 2 st.
Kraftenhet (undersida)
1. Expanderskena
2. Låsskruv
3. Temperatursensor
Flygsäkerhet
MPE har konstruerats på sådant sätt att sannolikheten för att ett vapen blir oavsiktligt osäkrat är mindre än 1/10000 efter en timmes flygning under förutsättning att enhetens funktion var felfri vid start.
Funktionsövervakning och säkerhetskontroll
Vid normal användning kräver enheten ingen manuell manövrering, ej heller finns någon egen indikering. Vi spänningstillslag startar enheten i normal funktionsmod, dvs. operativsystemet startar varefter den operativa programvaran aktiveras.
I den operativa programvaran har funktionsövervakning (FÖ) och säkerhetskontroll (SK) integrerats. Sannolikheten för falsklarm är 1-2 % hos både FÖ och SK.
Driftsäkerhet och underhåll
Under utvecklingen har minnet i MPE byggts ut och signalsnittet har ändrats. Signalsnittet har också ändrats så att de flesta signaler, som tidigare markerades som reserv, nu används. Båda modifieringarna påverkar MTBF.
MPE:s livslängd är beräknad att vara mer än 20 år.
Underhållsmässighet och reparerbarhet
Uppkomna fel kan åtgärdas på A-nivå genom fellokalisering och byte av MPE. MPE är uppbyggd av subutbytesenheter (SUE), som lätt kan bytas. Som subutbytesenhet räknas apparatstativ, kraftenhet och varje i enheten ingående kretskort. Varje kretskort är försett med en eller två testkontakter innehållande maximalt 50 speciellt utvalda testpunkter för att underlätta felsökning till felaktig komponent.
Programvara
MPE levereras med operativsystem programmerbart i EPROM-minnet hos de båda CPU- korten (CPU1 och CPU2). Operativsystemet är det samma för båda CPU-systemen och ombesörjer processorkontroll, programladdning samt övervakningsfunktioner. All programvara framtagen av FFV Aerotech följer standard och RTCA/DO-178A.
Drivrutiner mot MPE hårdvara är utvecklad vid FFV Aerotech för att stödja programframtagningen i ett tidigt projektskede.
Programvara för 1553B ombesörjer hantering av 1553B och skall exekveras i CPU2.
Programladdning
Operativsystemet ombesörjer programladdning till laddningsbart programminne i något av de två CPU-systemen eller laddningsbart programminne på CEL-interfacet. I programvaran ingår funktioner för laddning av programvara via RS232-C:s anslutning i H-donet, 1553B-bussen eller från CK37 via CEL.
Systemprovning
MPE har genomgått avancerad och omfattande utprovning för att bli flygvärdig.
Det tillverkades 3 st. prototyper (P1, P2 och P3) varav P2 var avsedd att genomgå typprov och P3 omfattade funktionsprov dels i testrigg och dels i ett modifierat flygplan (AJS37).
Typprovet omfattar mekanisk provning, klimatisk provning och avancerad elmiljöprovning (EMC- provning). Varje huvudprov omfattar flera delprov. Under nästan alla proverna var MPE aktiverad och funktionsövervakad.
Utprovningen i testrigg (vid FFV Aerotech) gick ut på att testa MPE:s samtliga funktioner i gränssnitten mot CK37, CEL- interface och mot testriggen.
Tillgängliga vapen testades noggrannt.
Prov i flygplanet AJS37 utfördes vid FMV: Pro i Malmslätt. ”Markprovningen” inleddes med att prova alla MPE:s funktioner och flygplanets modifieringar när flygplanet var placerat i hangar. Alla gränssnitt mot vapenbalkar och övriga apparater provades.
Vid denna provning framkom förvånansvärt lite systemfel, apparatfel och specifikationsfel, som berörde MPE. Efter godkänd utprovning i flygplanet på marken var MPE klassificerad att bli flygvärdig och för flygutprovning i luften som var omfattande.
Specifikationer
Ramspecifikation Multiprocessorenhet för dator CK37, FlygEL 4001/87, utgåva 3.
Produktspecifikation Multiprocessorenhet FFVAA-800002-02, -03.
BET. F1461-001837
Källor
Egen erfarenhet från MPE-projektet som utvecklare, konstruktör och tekniskt ansvarig.
Tidningen Elektronik i Norden.
Bok Ytmonterade kretskort
Flygplansbilder
(Bilden är ett montage)