CN102508485B - 用于半物理模拟试验的信号检测及故障模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于航空发动机试验技术，涉及对用于半物理模拟试验的故障模拟装置改进。包括一个内部安装有电路板[1]的机箱，在机箱上还安装着输入插座[2]和输出插座[3]，其特征在于：在每条信号传输线中串联有一个带有常闭开关的断路继电器，有一个由n个输入切换继电器、n个输出切换继电器、4个仪表切换继电器、电压表[5]、频率表[6]、电阻表[7]和电流表[8]组成的信号检测电路。本发明具备信号检测能力和自动化故障试验的能力。

Description

用于半物理模拟试验的信号检测及故障模拟装置

技术领域

本发明属于航空发动机试验技术，涉及对用于半物理模拟试验的故障模拟装置改进。

背景技术

在控制系统半物理模拟试验以及真实试验过程中，需要模拟传感器、执行装置、线路等可能发生的各种电气故障，以获取各种故障对控制系统正常工作时的影响，检验控制系统对各种故障检测的准确性、判断准则和故障对策的合理性。目前的一种用于半物理模拟试验的故障模拟装置的结构参见图1，它有一个内部安装有电路板1的机箱，在机箱上还安装着输入插座2和输出插座3，在电路板1上、输入插座2和输出插座3之间有第一信号传输线至第n信号传输线共n条信号传输线，n条信号传输线的左端分别与输入插座2的第一接线端子至第n接线端子连接，n条信号传输线的右端分别与输出插座3的第一接线端子至第n接线端子连接，在每条信号传输线中串联着一个手动开关，第一手动开关K1串联在第一信号传输线中，第一手动开关K1的一端与第一信号传输线的左端连接，第一手动开关K1的另一端与第一信号传输线的右端连接，以此类推，第n手动开关Kn串联在第n信号传输线中，第n手动开关Kn的一端与第n信号传输线的左端连接，第n手动开关Kn的另一端与第一信号传输线的右端连接。其工作原理是：在半物理模拟试验过程中，将故障模拟装置串接于传感器9和电子控制器10之间，开展故障模拟试验时，通过手动断开开关K1实现第1路信号传输线的断路功能，从而完成第1路信号的断路模拟，依此类推，通过手动断开开关Kn实现第n路信号传输线的断路功能，从而完成第n路信号的断路模拟。该故障模拟装置的缺点是：第一、不具备信号检测能力。只能通过手动拨动开关实现断路功能，无法通过装置对信号进行检测。为测量信号必须使用临时转接线，通过在试验电缆中接入万用表实现对电阻、频率、电压、电流等信号的测量，给试验的调试和验证造成一定的困难。第二、不具备进行自动化故障试验的能力。装置无法由上位机程序控制断路故障，无法按照试验的需要预先设置好故障通路和故障路数，从而不能满足自动化故障模拟的需求。

发明内容

本发明的目的是：提出一种具备信号检测能力和自动化故障试验的能力的用于半物理模拟试验的信号检测及故障模拟装置。

本发明的技术方案是：用于半物理模拟试验的信号检测及故障模拟装置，包括一个内部安装有电路板1的机箱，在机箱上还安装着输入插座2和输出插座3，在电路板1上、输入插座2和输出插座3之间有第一信号传输线至第n信号传输线共n条信号传输线，n条信号传输线的左端分别与输入插座2的第一接线端子至第n接线端子连接，n条信号传输线的右端分别与输出插座3的第一接线端子至第n接线端子连接；其特征在于：

(1)在每条信号传输线中串联有一个带有常闭开关的断路继电器，第一断路继电器KM1串联在第一信号传输线中，第一断路继电器KM1常闭开关的一端与第一信号传输线的左端连接，第一断路继电器KM1常闭开关的另一端与第一信号传输线的右端连接；依此类推，第n断路继电器KMn串联在第n信号传输线中，第n断路继电器KMn常闭开关的一端与第n信号传输线的左端连接，第n断路继电器KMn常闭开关的另一端与第n信号传输线的右端连接；第一断路继电器KM1线圈的正端与安装在电路板1上的继电器控制电路4的第一断路继电器KM1控制信号输出端连接，依此类推，第n断路继电器KMn线圈的正端与安装在电路板1上的继电器控制电路4的第n断路继电器KMn控制信号输出端连接，所有断路继电器线圈的负端与电源负极V-连接；

(2)有一个由n个输入切换继电器、n个输出切换继电器、4个仪表切换继电器、电压表5、频率表6、电阻表7和电流表8组成的信号检测电路；4个仪表切换继电器都具有一个常开开关，4个仪表切换继电器的动触头接线端全部并联于A点，第一仪表切换继电器KS1的静触头接线端与电压表5的正端连接，第二仪表切换继电器KS2的静触头接线端与频率表6的一端连接，第三仪表切换继电器KS3的静触头接线端与电阻表7的一端连接，第四仪表切换继电器KS4的静触头接线端与电流表8的正端连接，电压表5的负端、频率表6的另一端、电阻表7的另一端和电流表8的负端都并联于B点，第一仪表切换继电器KS1的线圈的正端与继电器控制电路4的第一仪表切换继电器KS1的控制信号输出端连接，依此类推，第四仪表切换继电器KS4线圈的正端与继电器控制电路4的第四仪表切换继电器KS4的控制信号输出端连接，所有仪表切换继电器线圈的负端与电源负极V-连接；n个输入切换继电器都具有一个常开开关，第一输入切换继电器KL1的动触头接线端与第一信号传输线的左端连接，依此类推，第n输入切换继电器KLn的动触头接线端与第n信号传输线的左端连接，所有输入切换继电器的静触头接线端都与A点连接，第一输入切换继电器KL1线圈的正端与继电器控制电路4的第一输入切换继电器KL1控制信号输出端连接，依此类推，第n输入切换继电器KLn线圈的正端与继电器控制电路4的第n输入切换继电器KLn控制信号输出端连接，所有输入切换继电器线圈的负端都与电源负极V-连接；n个输出切换继电器都具有一个常开开关，第一输出切换继电器KR1的动触头接线端与第一信号传输线的右端连接，依此类推，第n输出切换继电器KRn的动触头接线端与第n信号传输线的右端连接，所有输出切换继电器的静触头接线端都与B点连接，第一输出切换继电器KR1线圈的正端与继电器控制电路4的第一输出切换继电器KR1控制信号输出端连接，依此类推，第n输出切换继电器KRn线圈的正端与继电器控制电路4的第n输出切换继电器KRn控制信号输出端连接，所有输出切换继电器线圈的负端都与电源负极V-连接。

本发明的优点是：具备信号检测能力和自动化故障试验的能力。具体功能如下：

1、手工故障模拟功能：通过拔掉前面板上的手动连接器，可以实现任意路信号的断路模拟；

2、手工信号检测功能：通过使用标准测试设备，可以在前面板手动连接器上对任意信号的电流、电压、电阻和频率进行手工测量；

3、自动故障模拟功能：由上位机程序控制断路故障，可以将选中的故障单独恢复，也可以同时恢复所有断路故障；故障恢复具有手动和自动两种功能；上位机同时将信号的断线设置与反馈状态进行比较，不同则给出报警指示，所有状态反馈、断线设置以及各动作发生时间均自动存储；

4、自动信号检测功能：上位机能够检测同一信号板中任意一路电流(直流或交流)、电压(直流或交流)、频率或电阻。

附图说明

图1是目前的一种用于半物理模拟试验的故障模拟装置的结构示意图。

图2是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明做进一步详细说明。参见图2，用于半物理模拟试验的信号检测及故障模拟装置，包括一个内部安装有电路板1的机箱，在机箱上还安装着输入插座2和输出插座3，在电路板1上、输入插座2和输出插座3之间有第一信号传输线至第n信号传输线共n条信号传输线，n条信号传输线的左端分别与输入插座2的第一接线端子至第n接线端子连接，n条信号传输线的右端分别与输出插座3的第一接线端子至第n接线端子连接；其特征在于：

(1)在每条信号传输线中串联有一个带有常闭开关的断路继电器，第一断路继电器KM1串联在第一信号传输线中，第一断路继电器KM1常闭开关的一端与第一信号传输线的左端连接，第一断路继电器KM1常闭开关的另一端与第一信号传输线的右端连接；依此类推，第n断路继电器KMn串联在第n信号传输线中，第n断路继电器KMn常闭开关的一端与第n信号传输线的左端连接，第n断路继电器KMn常闭开关的另一端与第n信号传输线的右端连接；第一断路继电器KM1线圈的正端与安装在电路板1上的继电器控制电路4的第一断路继电器KM1控制信号输出端连接，依此类推，第n断路继电器KMn线圈的正端与安装在电路板1上的继电器控制电路4的第n断路继电器KMn控制信号输出端连接，所有断路继电器线圈的负端与电源负极V-连接；

(2)有一个由n个输入切换继电器、n个输出切换继电器、4个仪表切换继电器、电压表5、频率表6、电阻表7和电流表8组成的信号检测电路；4个仪表切换继电器都具有一个常开开关，4个仪表切换继电器的动触头接线端全部并联于A点，第一仪表切换继电器KS1的静触头接线端与电压表5的正端连接，第二仪表切换继电器KS2的静触头接线端与频率表6的一端连接，第三仪表切换继电器KS3的静触头接线端与电阻表7的一端连接，第四仪表切换继电器KS4的静触头接线端与电流表8的正端连接，电压表5的负端、频率表6的另一端、电阻表7的另一端和电流表8的负端都并联于B点，第一仪表切换继电器KS1的线圈的正端与继电器控制电路4的第一仪表切换继电器KS1的控制信号输出端连接，依此类推，第四仪表切换继电器KS4线圈的正端与继电器控制电路4的第四仪表切换继电器KS4的控制信号输出端连接，所有仪表切换继电器线圈的负端与电源负极V-连接；n个输入切换继电器都具有一个常开开关，第一输入切换继电器KL1的动触头接线端与第一信号传输线的左端连接，依此类推，第n输入切换继电器KLn的动触头接线端与第n信号传输线的左端连接，所有输入切换继电器的静触头接线端都与A点连接，第一输入切换继电器KL1线圈的正端与继电器控制电路4的第一输入切换继电器KL1控制信号输出端连接，依此类推，第n输入切换继电器KLn线圈的正端与继电器控制电路4的第n输入切换继电器KLn控制信号输出端连接，所有输入切换继电器线圈的负端都与电源负极V-连接；n个输出切换继电器都具有一个常开开关，第一输出切换继电器KR1的动触头接线端与第一信号传输线的右端连接，依此类推，第n输出切换继电器KRn的动触头接线端与第n信号传输线的右端连接，所有输出切换继电器的静触头接线端都与B点连接，第一输出切换继电器KR1线圈的正端与继电器控制电路4的第一输出切换继电器KR1控制信号输出端连接，依此类推，第n输出切换继电器KRn线圈的正端与继电器控制电路4的第n输出切换继电器KRn控制信号输出端连接，所有输出切换继电器线圈的负端都与电源负极V-连接。

为了便于在半物理模拟试验过程中，将通过信号检测及故障模拟装置的信号开放出来，便于信号注入和使用标准仪表对信号进行手工测量，所以在传输线中、断路继电器常闭开关的另一端与信号传输线的右端之间串联有一个手动连接器，每个手动连接器由插座和插头组成，第一手动连接器由第一插座S1和第一插头SD1组成，第一插座S1的一端与第一断路继电器KM1的另一端连接，第一插座S1的另一端与第一信号传输线的右端连接，当第一插头SD1插入第一插座S1的插孔内时，第一手动连接器处于接通状态，依此类推，第n手动连接器由第n插座Sn和第n插头SDn组成，第n插座Sn的一端与第n断路继电器KMn的另一端连接，第n插座Sn的另一端与第n信号传输线的右端连接，当第n插头SDn插入第n插座Sn的插孔内时，第n手动连接器处于接通状态。

本发明的工作原理是：在半物理模拟试验过程中，将输入插座2与传感器9连接，输出插座3与电子控制器10连接。电路板1上的继电器控制电路4通过RS232通讯线与上位计算机连接，完成相应的自动检测和故障功能。具体信号检测及故障功能工作原理如下：

1、第1路信号手工故障模拟时，将面板手动连接器SD1拔掉，依此类推，第n路信号手工故障模拟时，将面板手动连接器SDn拔掉；

2、第1路信号手工测电流时，将面板手动连接器SD1拔掉，在S1之间串接电流表，依此类推，第n路信号手工测电流时，将面板手动连接器SDn拔掉，在Sn之间串接电流表；

3、手工测量任意两路之间的电压或频率时，在面板相应的手动连接器之间接上电压表或频率表即可进行测量；

4、手工测量任意两路之间的电阻时，在面板相应的手动连接器之间接上欧姆表即可进行测量；

5、第1路自动故障模拟时，通过上位机控制断路继电器KM1断开，实现第1路信号断路模拟，依此类推，第n路自动故障模拟时，通过上位机控制断路继电器KMn断开，实现第n路信号断路模拟；

6、第1路自动电流测量时，通过上位机控制输入切换继电器KL1和输出切换继电器KR1闭合，控制第四仪表切换继电器KS4闭合转换到电流档，同时断路继电器KM1断开，便将电流表串入测量第1路电流，依此类推，第n路自动电流测量时，通过上位机控制输入切换继电器KLn和输出切换继电器KRn闭合，控制第四仪表切换继电器KS4闭合转换到电流档，同时断路继电器KMn断开，便将电流表串入测量第n路电流；

7、第1路和第2路自动电压或频率测量时，通过上位机控制输入切换继电器KL1和输出切换继电器KR2闭合，控制第一仪表切换继电器KS1转换到电压档或者控制第二仪表切换继电器KS2转换到频率档，便将电压表或者频率表串入，实现第1路和第2路电压或者频率测量功能，依此类推，第k路和第m路自动电压或频率测量时，通过上位机控制输入切换继电器KLk和输出切换继电器KRm闭合，控制第一仪表切换继电器KS1转换到电压档或者控制第二仪表切换继电器KS2转换到频率档，便将电压表或者频率表串入，实现第k路和第m路电压或者频率测量功能，k和m不大于n；

8、自动电阻测量时，需要断开与电子控制器10连接的插头，第1路和第2路自动电阻测量时，通过上位机控制输入切换继电器KL1和输出切换继电器KR2闭合，控制第三仪表切换继电器KS 3转换到欧姆档，便将欧姆表串入，实现第1路和第2路电阻测量功能，依此类推，第k路和第m路自动电阻测量时，通过上位机控制输入切换继电器KLk和输出切换继电器KRm闭合，控制第三仪表切换继电器KS3转换到欧姆档，便将欧姆表串入，实现第k路和第m路电阻测量功能。

本发明的一个实施例，在电路板1上、输入插座2和输出插座3之间有第一信号传输线至第四百一十六信号传输线共416条信号传输线，继电器控制电路采用单片机构成。

Claims (1)

1.用于半物理模拟试验的信号检测及故障模拟装置，包括一个内部安装有电路板[1]的机箱，在机箱上还安装着输入插座[2]和输出插座[3]，在电路板[1]上、输入插座[2]和输出插座[3]之间有第一信号传输线至第n信号传输线共n条信号传输线，n条信号传输线的左端分别与输入插座[2]的第一接线端子至第n接线端子连接，n条信号传输线的右端分别与输出插座[3]的第一接线端子至第n接线端子连接；其特征在于：

（1）在每条信号传输线中串联有一个带有常闭开关的断路继电器，第一断路继电器KM1串联在第一信号传输线中，第一断路继电器KM1常闭开关的一端与第一信号传输线的左端连接，第一断路继电器KM1常闭开关的另一端与第一信号传输线的右端连接；依此类推，第n断路继电器KMn串联在第n信号传输线中，第n断路继电器KMn常闭开关的一端与第n信号传输线的左端连接，第n断路继电器KMn常闭开关的另一端与第n信号传输线的右端连接;第一断路继电器KM1线圈的正端与安装在电路板[1]上的继电器控制电路[4]的第一断路继电器KM1控制信号输出端连接，依此类推，第n断路继电器KMn线圈的正端与安装在电路板[1]上的继电器控制电路[4]的第n断路继电器KMn控制信号输出端连接，所有断路继电器线圈的负端与电源负极V-连接；

（2）有一个由n个输入切换继电器、n个输出切换继电器、4个仪表切换继电器、电压表[5]、频率表[6]、电阻表[7]和电流表[8]组成的信号检测电路；4个仪表切换继电器都具有一个常开开关，4个仪表切换继电器的动触头接线端全部并联于A点，第一仪表切换继电器KS1的静触头接线端与电压表[5]的正端连接，第二仪表切换继电器KS2的静触头接线端与频率表[6]的一端连接，第三仪表切换继电器KS3的静触头接线端与电阻表[7]的一端连接，第四仪表切换继电器KS4的静触头接线端与电流表[8]的正端连接，电压表[5]的负端、频率表[6]的另一端、电阻表[7]的另一端和电流表[8]的负端都并联于B点，第一仪表切换继电器KS1的线圈的正端与继电器控制电路[4]的第一仪表切换继电器KS1的控制信号输出端连接，依此类推，第四仪表切换继电器KS4线圈的正端与继电器控制电路[4]的第四仪表切换继电器KS4的控制信号输出端连接，所有仪表切换继电器线圈的负端与电源负极V-连接；n个输入切换继电器都具有一个常开开关，第一输入切换继电器KL1的动触头接线端与第一信号传输线的左端连接，依此类推，第n输入切换继电器KLn的动触头接线端与第n信号传输线的左端连接，所有输入切换继电器的静触头接线端都与A点连接，第一输入切换继电器KL1线圈的正端与继电器控制电路[4]的第一输入切换继电器KL1控制信号输出端连接，依此类推，第n输入切换继电器KLn线圈的正端与继电器控制电路[4]的第n输入切换继电器KLn控制信号输出端连接，所有输入切换继电器线圈的负端都与电源负极V-连接；n个输出切换继电器都具有一个常开开关，第一输出切换继电器KR1的动触头接线端与第一信号传输线的右端连接，依此类推，第n输出切换继电器KRn的动触头接线端与第n信号传输线的右端连接，所有输出切换继电器的静触头接线端都与B点连接，第一输出切换继电器KR1线圈的正端与继电器控制电路[4]的第一输出切换继电器KR1控制信号输出端连接，依此类推，第n输出切换继电器KRn线圈的正端与继电器控制电路[4]的第n输出切换继电器KRn控制信号输出端连接，所有输出切换继电器线圈的负端都与电源负极V-连接。