CN102841215B - 一种航空汽油发动机转速测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种航空汽油发动机转速测量系统，以发动机的点火发电机为信号源，该系统包括毛刺过滤单元、电流限幅单元、信号隔离单元及信号翻转单元；所述毛刺过滤单元的输入端与发动机的点火发电机连接，毛刺过滤单元的输出端与电流限幅单元连接；所述电流限幅单元输入端与毛刺过滤单元连接，电流限幅单元输出端与信号隔离单元连接；所述信号隔离单元输入端与电流限幅单元连接，信号隔离单元输出端与信号翻转单元连接；所述信号翻转单元输入端与信号隔离单元连接，信号翻转单元输出端与发动机转速控制器连接。该系统无需在发动机旋转部件上安装敏感器件，通过发动机的点火发电机的点火脉冲来计算发动机的转速。测速不受光照、强磁场、强电场的影响，原理简单、可靠。
Description
技术领域
本发明涉及发动机电子控制技术领域，具体是一种航空汽油发动机转速测量系统。
背景技术
无人机使用的小型航空汽油机，重量轻、结构简单。在使用时，操纵人员需要监控发动机的转速或者控制发动机的转速在一定的范围内。就需要通过直接或者间接的方式测量发动机的转速。传统的发动机转速测量往往需要在转动部件上嵌入磁珠，或者通过在转动轴上外接光电编码器来实现。嵌入磁珠影响旋转部件的动平衡，同时由于旋转平面嵌入磁珠的距离和霍尔传感器的距离不能保持恒定，测量过程中磁信号强度可能不足，造成测量不准确或者无法正常完成测量。另外某些特殊的零件无法嵌入磁性材料。光电编码器需要安装在发动机输出轴上，安装工作量大，在高转速下测量器件容易损坏。另外，光电编码器的传感器容易受到大气中的尘埃、发动机的润滑机油等污染，导致探头被遮挡而造成测量不准确。其在恶劣环境下工作可靠性不高，在户外容易受到日照的影响。
发明内容
本发明针对上述现有测量技术的不足，目的在于提供一种航空汽油发动机转速测量系统。为了达到不通过直接测量发动机输出轴的转动，实现转速测量的目的。采用电子传感器，通过测量发动机自带点火发电机的输出电压，间接的测量发动机转速。通过这种方式在非接触情况下，可靠的测量发动机转速。
为实现上述目的本发明采用的技术方案是：一种航空汽油发动机转速测量系统，以发动机的点火发电机为信号源，该系统包括毛刺过滤单元、电流限幅单元、信号隔离单元及信号翻转单元；所述毛刺过滤单元的输入端与发电机的点火发电机连接，毛刺过滤单元的输出端与电流限幅单元连接；所述电流限幅单元输入端与毛刺过滤单元连接，电流限幅单元输出端与信号隔离单元连接；所述信号隔离单元输入端与电流限幅单元连接，信号隔离单元输出端与信号翻转单元连接；所述信号翻转单元输入端与信号隔离单元连接，信号翻转单元输出端与发动机转速控制器连接。
所述毛刺过滤单元包括电压比较模块，所述电压比较模块的输入端与发电机的点火发电机连接，输出端通过三极管Q1、三极管Q2与电流限幅单元连接。
所述电压比较模块由电阻R3、二极管D1、电阻R7、电阻R4及电阻R5构成，其中电阻R3与二极管D1串联，于电阻R3与二极管D1之间设有D节点；电阻R7与电阻R4串联，于电阻R7与电阻R4之间设有C节点，二极管D1与电阻R4之间接有电阻R5；所述C节点与三极管Q1连接，D节点与三极管Q2连接。
所述毛刺过滤单元的A、B输入端与发动机的点火发电机连接，当输入端A、B间的电压小于15V时，C节点电压低于15V；二极管D1没有被反向击穿，D节点与输入端A等电势；由于C节点电压是电阻R7与电阻R4分压的结果，其电压低于A节点电压，即C节点电压低于D节点，三极管Q1、三极管Q2不导通，低于15V的毛刺信号被过滤；当A、B输入端间的电压在15V-48V时，二极管D1被反向击穿，D节点电压钳位在15V；C节点电压是电阻R7与电阻R4分压的结果，在15-48V输入电压范围内，C节点最大电压为15V，即C节点电压低于D节点，三极管Q1、三极管Q2不导通，低于48V的点火发电机毛刺信号被过滤；当输入端A、B间的电压在48-216V时，二极管D1被反向击穿，D节点电压钳位在15V，C节点电压是R7与R4分压的结果，C节点最低电压为15V，即C节点电压高于D节点，三极管Q1、三极管Q2导通，高于48V的点火发电机点火信号被转换为有用的转速计数信号。
所述电流限幅单元采用3瓦限幅电阻R1，通过限幅电阻R1限制通过光电耦合器U1的电流，确保信号隔离单元的正常工作。
所述信号隔离单元采用光电耦合器，将点火发电机的高压信号与输出的低压转速信号通过光电的方式隔离。
所述信号翻转单元通过光电耦合器将信号的高低电平翻转，使转速控制器能够正常的使用。
本发明的优点是：
1.本发明以汽油发动机的点火发电机的点火脉冲电压为信号源，将该脉冲电压信号整形为5V方波脉冲信号，供发动机转速控制器使用。
2.本发明无需在发动机旋转部件上安装敏感器件，仅通过汽油发动机的点火发电机的点火脉冲来计算发动机的当前转速。测速不受光照、强磁场、强电场的影响，测速原理简单、可靠。
3.本发明可以测量汽油发动机转速范围宽，可测量发动机转速范围在650rpm-14000rpm之间，满足发动机转速控制的要求。
附图说明
图1为本发明的整体结构图；
图2为本发明的电路原理图。
具体实施方式
一种航空汽油发动机转速测量系统，如图1、2所示。以发动机的点火发电机为信号源，该系统包括毛刺过滤单元2、电流限幅单元3、信号隔离单元4及信号翻转单元5。
所述毛刺过滤单元2的输入端与发电机的点火发电机连接，毛刺过滤单元2的输出端与电流限幅单元3连接；所述电流限幅单元3输入端与毛刺过滤单元2连接，电流限幅单元3输出端与信号隔离单元4连接；所述信号隔离单元4输入端与电流限幅单元3连接，信号隔离单元4输出端与信号翻转单元5连接；所述信号翻转单元5输入端与信号隔离单元4连接，信号翻转单元5输出端与发动机转速控制器(如Futaba GV-1)连接。所述毛刺过滤单元2包括电压比较模块1，所述电压比较模块1的输入端与发电机的点火发电机连接，输出端通过三极管Q1、三极管Q2与电流限幅单元连接。所述电压比较模块1由电阻R3、二极管D1、电阻R7、电阻R4及电阻R5构成，其中电阻R3与二极管D1串联，于电阻R3与二极管D1之间设有D节点；电阻R7与电阻R4串联，于电阻R7与电阻R4之间设有C节点，二极管D1与电阻R4之间接有电阻R5；所述C节点与三极管Q1连接，D节点与三极管Q2连接。所述毛刺过滤单元2的A、B输入端与发动机的点火发电机接，当输入端A、B间的电压小于15V时，C节点电压低于15V；二极管D1没有被反向击穿，D节点与输入端A等电势；由于C节点电压是电阻R7与电阻R4分压的结果，其电压低于A节点电压，即C节点电压低于D节点，三极管Q1、三极管Q2不导通，低于15V的毛刺信号被过滤；当A、B输入端间的电压在15V-48V时，二极管D1被反向击穿，D节点电压钳位在15V；C节点电压是电阻R7与电阻R4分压的结果，在15-48V输入电压范围内，C节点最大电压为15V，即C节点电压低于D节点，三极管Q1、三极管Q2不导通，低于48V的点火发电机毛刺信号被过滤；当输入端A、B间的电压在48-216V时，二极管D1被反向击穿，D节点电压钳位在15V，C节点电压是R7与R4分压的结果，C节点最低电压为15V，即C节点电压高于D节点，三极管Q1、三极管Q2导通，高于48V的点火发电机点火信号被转换为有用的转速计数信号。所述电流限幅单元3采用3瓦限幅电阻R1，通过限幅电阻R1限制通过光电耦合器U1的电流，确保信号隔离单元4的正常工作。所述信号隔离单元4采用光电耦合器，将点火发电机的高压信号与输出的低压转速信号通过光电的方式隔离。所述信号翻转单元5通过光电耦合器U2将信号的高低电平翻转，使转速控制器能够正常的使用。该系统可以测量汽油发动机转速范围在650rpm-14000rpm之间。
发动机的点火发电机在带高压包工时，每个点火脉冲的电压60-216V之间变化。点火电压在发动机转速400rpm-14000rpm时，随着转速升高而升高。当发动机转速到6500rpm时，输出电压恒定在216V不再升高。但在点火发电机在输出电火信号的同时还产生一个随转速升高而升高的点火毛刺信号，该信号最大幅度为40V。该毛刺信号将影响到转速测量。因此需要毛刺过滤单元2。
Claims (7)
1.一种航空汽油发动机转速测量系统，以发动机的点火发电机为信号源，其特征在于：该系统包括毛刺过滤单元、电流限幅单元、信号隔离单元及信号翻转单元；
所述毛刺过滤单元的输入端与发动机的点火发电机连接，毛刺过滤单元的输出端与电流限幅单元连接；
所述电流限幅单元输入端与毛刺过滤单元连接，电流限幅单元输出端与信号隔离单元连接；
所述信号隔离单元输入端与电流限幅单元连接，信号隔离单元输出端与信号翻转单元连接；
所述信号翻转单元输入端与信号隔离单元连接，信号翻转单元输出端与发动机转速控制器连接。
2.根据权利要求1所述的一种航空汽油发动机转速测量系统，其特征在于：所述毛刺过滤单元包括电压比较模块，所述电压比较模块的输入端与发动机的点火发电机连接，输出端通过三极管Q1、三极管Q2与电流限幅单元连接。
3.根据权利要求2所述的一种航空汽油发动机转速测量系统，其特征在于：所述电压比较模块由电阻R3、二极管D1、电阻R7、电阻R4及电阻R5构成，其中电阻R3与二极管D1串联，于电阻R3与二极管D1之间设有D节点；电阻R7与电阻R4串联，于电阻R7与电阻R4之间设有C节点，二极管D1与电阻R4之间接有电阻R5；所述C节点与三极管Q1连接，D节点与三极管Q2连接。
4.根据权利要求3所述的一种航空汽油发动机转速测量系统，其特征在于：所述毛刺过滤单元的输入端A、B与发动机的点火发电机接，当输入端A、B间的电压小于15V时，C节点电压低于15V；二极管D1没有被反向击穿，D节点与输入端A等电势；由于C节点电压是电阻R7与电阻R4分压的结果，其电压低于输入端A电压，即C节点电压低于D节点，三极管Q1、三极管Q2不导通，低于15V的毛刺信号被过滤；
当输入端A、B间的电压在15V-48V时，二极管D1被反向击穿，D节点电压钳位在15V；C节点电压是电阻R7与电阻R4分压的结果，在15-48V输入电压范围内，C节点最大电压为15V，即C节点电压低于D节点，三极管Q1、三极管Q2不导通，低于48V的点火发电机毛刺信号被过滤；
当输入端A、B间的电压在48-216V时，二极管D1被反向击穿，D节点电压钳位在15V，C节点电压是电阻R7与电阻R4分压的结果，C节点最低电压为15V，即C节点电压高于D节点，三极管Q1、三极管Q2导通，高于48V的点火发电机点火信号被转换为有用的转速计数信号。
5.根据权利要求1所述的一种航空汽油发动机转速测量系统，其特征在于：所述电流限幅单元采用限幅电阻R1，通过限幅电阻R1限制通过信号隔离单元中的光电耦合器U1的电流，确保信号隔离单元的正常工作。
6.根据权利要求1所述的一种航空汽油发动机转速测量系统，其特征在于：所述信号隔离单元采用光电耦合器，将点火发电机的高压信号与输出的低压转速信号通过光电的方式隔离。
7.根据权利要求1所述的一种航空汽油发动机转速测量系统，其特征在于：所述信号翻转单元通过其中的光电耦合器将信号的高低电平翻转，使转速控制器能够正常的使用。
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