CN104360115B - 机载航电信息模拟器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机载航电信息模拟器，该模拟器包括电源转换单元、油量表信号产生单元、备份模拟量信号产生单元、挂点信号产生单元、高度表信号产生单元和接口单元，所述油量表信号产生单元、备份模拟量信号产生单元、挂点信号产生单元、高度表信号产生单元的输出信号均连接至接口单元，所述电源转换单元给前述各单元供电。本发明通过模拟电子器件能产生多种机载信息参数，并通过固定接口输出给待测试设备，模拟高度表、油量表、飞机挂点系统等航电设备，使测试环境更为简单、整洁。

Description

机载航电信息模拟器

技术领域

本发明涉及一种模拟器，尤其是涉及一种机载航电信息模拟器。

背景技术

在电子设备的研发中，需要进行大量的测试，以验证产品的各项功能。在产品测试过程中，需要与大量外部设备交联，采集并处理各种外部设备信号。某些机载航电设备(如飞参记录仪、综合航电设备等)需采集机载航电信息，经处理后，进行存储、送显或下传。机载航电信息包括机上各种航电设备信息，如高度表、油量表、飞机挂点(副油箱、炸弹、吊舱等)等可表征飞行平台运行状态的信息，可见，机载航电信息涉及航电设备种类繁多，且信息种类也各不相同。

在设备设计、生产过程中，需要连接全部相应航电设备，才能实现对相应机载航电信息处理的调试及测试。但在实际设计生产过程中，由于条件有限，要将所有相关航电设备集中起来进行测试难度较大，故无法获取全部需要的机载航电信息。若到地面联调时再验证此接口功能，则不能进行充分的测试，可能会造成调试结果的不确定和不充分；若采用模拟航电信息的方式，但目前尚无一种较为完善的机载航电信息模拟器，可以模拟种类繁多的机载航电信息。现有的测试过程中，对每一种机载航电设备均需要单独模拟，造成模拟设备繁多，连线较多，工作繁琐，且易因连接错误造成设备损坏，这样不仅增加了研发周期，同时也增加了研发成本，对研发工作带来不便。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种机载航电信息模拟器，解决现有的测试过程中，对每一种机载航电设备均需要单独模拟，造成模拟设备繁多，连线较多，工作繁琐，且易因连接错误造成设备损坏，这样不仅增加了研发周期，同时也增加了研发成本，对研发工作带来不便的问题。

本发明的发明目的通过以下技术方案来实现：

一种机载航电信息模拟器，其特征在于，该模拟器包括电源转换单元、高度表信号产生单元和接口单元，所述电源转换单元包括高电压输出端和低电压输出端，所述高度表信号产生单元包括电阻R15、可调电阻R16、运算放大器U1B、电阻R14、电阻R13、电容C2、二极管U3和运算放大器电源电路，所述电阻R15的一端连接低电压输出端、另一端连接可调电阻R16的一个固定触点，可调电阻R16的另一个固定触点接地，可调电阻R16的动触点连接运算放大器U1B的同相输入端，运算放大器U1B的反向输入端通过电阻R14接地，运算放大器U1B的输出端通过二极管U3连接接口单元，运算放大器U1B的电源正极输入端通过运算放大器电源电路连接高电压输出端，运算放大器U1B的电源负极输入端接地，所述电阻R13并联在运算放大器U1B的反向输入端与输出端之间，所述电容C2并联在运算放大器U1B的反向输入端与输出端之间。

优选的，所述运算放大器电源电路包括电容C8、电容C12、电容C11、电感L14和电容C9，所述电容C8、电容C12、电容C11并联在运算放大器U1B的电源正极输入端与地之间，所述电感L14的一端连接运算放大器U1B的电源正极输入端、另一端分别连接高电压输出端和电容C9，电容C9的另一端接地。

优选的，该模拟器还包括油量表信号产生单元，该油量表信号产生单元包括电阻R3、可调电阻R12、运算放大器U1A、二极管U2、电阻R2、电阻R1和电容C1，所述电阻R3的一端连接低电压输出端、另一端连接可调电阻R12的一个固定触点，可调电阻R12的另一个固定触点接地，可调电阻R12的动触点连接运算放大器U1A的同相输入端，运算放大器U1A的反向输入端通过电阻R2接地，运算放大器U1A的输出端通过二极管U2连接接口单元，所述电阻R1并联在运算放大器U1A的反向输入端与输出端之间，所述电容C1并联在运算放大器U1A的反向输入端与输出端之间。

优选的，该模拟器还包括备份模拟量信号产生单元，该备份模拟量信号产生单元包括电阻R19、可调电阻R20、运算放大器U5A、电阻R18、电阻R17、电容C13、二极管U6和运算放大器电源电路，所述电阻R19的一端连接低电压输出端、另一端连接可调电阻R20的一个固定触点，可调电阻R20的另一个固定触点接地，可调电阻R20的动触点连接运算放大器U5A的同相输入端，运算放大器U5A的反向输入端通过电阻R18接地，运算放大器U5A的输出端通过二极管U6连接接口单元，运算放大器U5A的电源正极输入端通过运算放大器电源电路连接高电压输出端，运算放大器U5A的电源负极输入端接地，所述电阻R17并联在运算放大器U5A的反向输入端与输出端之间，所述电容C13并联在运算放大器U5A的反向输入端与输出端之间。

优选的，备份模拟量信号产生单元的运算放大器电源电路包括电容C19、电容C22、电容C21、电感L16和电容C20，所述电容C19、电容C22、电容C21并联在运算放大器U5A的电源正极输入端与地之间，所述电感L16的一端连接运算放大器U5A的电源正极输入端、另一端分别连接高电压输出端和电容C20，电容C20的另一端接地。

优选的，该模拟器还包括挂点信号产生单元，该挂点信号产生单元包括双列直插开关S1、双列直插开关S2、电感L1、连接电阻和连接电感，所述双列直插开关S1的一列引脚全部接地、另一列引脚分别对应连接双列直插开关S2的一列引脚，双列直插开关S2的另一列引脚中的每个引脚各自通过一个连接电感连接接口单元，所述双列直插开关S1和双列直插开关S2中每两个相互连接的引脚之间各自通过一个连接电阻与电感L1连接，电感L1的另一端连接高电压输出端。

优选的，该模拟器中所有的模拟信号接地端均通过一个电感与数字信号接地端连接。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、直接通过模拟电子器件产生机载信息参数，通过固定接口输出给待测试设备，该机载信息模拟器具有高逼真度和较强的灵活性；

2、机载航电信息模拟器准确地模拟了三路模拟信号、7路离散信号、高度表可靠性信号及自检信号，调试及测试时可取代高度表、油量表、飞行平台航电挂点系统等航电设备，实现了机载航电信息信号的输出；

3、应用该机载航电信息模拟器，在调试、测试时，可取代高度表、油量表、飞机挂点系统等航电设备，使测试环境更为简单、整洁；

4、该模拟器成本极低，且只需一路电源输入，输出采用固定接口，有效避免了必须使用多种航电仪器设备进行测试时，连线繁复、易出错、且成本较高的弊病，降低了测试成本与人员投入，是一种高效、可靠的测试设备。

附图说明

图1为本发明的电路结构框图；

图2为电源转换单元的高电压输出电路图；

图3为电源转换单元的低电压输出电路图；

图4为高度表信号产生单元的电路图；

图5为油量表信号产生单元的电路图；

图6为备份模拟量信号产生单元的电路图；

图7为挂点信号产生单元的电路图；

图8为接口单元的电路图；

图9为模拟信号接地端与数字信号接地端的连接电路图；

图10为应用本发明的一种典型实施例的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

本发明一种机载航电信息模拟器主要包括电源转换单元、高度表信号产生单元和接口单元。电源转换单元可任意选择，但必须设有高电压输出端和低电压输出端。本实施例的电源转换单元的高电压输出电路如图2所示，由电容C3、电容C4、电容C5、电容C10、电容C6、电容C7和电感L13组成。电感L13的前端连接27.5V电压输入线，后端输出27V电压。电容C3、电容C4和电容C5并联在电感L13的前端与地之间，电容C10、电容C6、电容C7并联在电感L13的后端与地之间。本实施例的电源转换单元的低电压输出电路如图3所示，由电容C14、电感L15、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18和三端稳压集成电路U4组成，其中三端稳压集成电路U4的型号采用MC7815CT。电感L15的前端连接高电压输出电路的27V电压输出端，电感L15的后端连接三端稳压集成电路U4的输入端，三端稳压集成电路U4的输出端输出15V电压，三端稳压集成电路U4的接地端接地。电容C14的一端接地，另一端连接电感L15的前端。电容C15、电容C16、电容C17并联在电感L15的后端与地之间。电容C18一端接地，另一端连接三端稳压集成电路U4的输出端。

其高度表信号产生单元如图4所示，由电阻R15、可调电阻R16、运算放大器U1B、电阻R14、电阻R13、电容C2、二极管U3和运算放大器电源电路组成，其中运算放大器U1B的型号为LM2904。电阻R15的一端连接低电压输出端、另一端连接可调电阻R16的一个固定触点，可调电阻R16的另一个固定触点接地，可调电阻R16的动触点连接运算放大器U1B的同相输入端，运算放大器U1B的反向输入端通过电阻R14接地，运算放大器U1B的输出端通过二极管U3连接接口单元，运算放大器U1B的电源正极输入端通过运算放大器电源电路连接高电压输出端，运算放大器U1B的电源负极输入端接地。电阻R13并联在运算放大器U1B的反向输入端与输出端之间。电容C2并联在运算放大器U1B的反向输入端与输出端之间。运算放大器电源电路包括电容C8、电容C12、电容C11、电感L14和电容C9。电容C8、电容C12、电容C11并联在运算放大器U1B的电源正极输入端与地之间，电感L14的一端连接运算放大器U1B的电源正极输入端、另一端分别连接高电压输出端和电容C9，电容C9的另一端接地。高度表信号产生单元能正常输出高度表模拟信号量，对应相应高度值，通过调节可调电阻准确地调节输出范围为0～20V的模拟量信号。

在前述电路结构的基础上还可以增加油量表信号产生单元，该油量表信号产生单元如图5所示，由电阻R3、可调电阻R12、运算放大器U1A、二极管U2、电阻R2、电阻R1和电容C1组成，其中运算放大器U1A的型号为LM2904。电阻R3的一端连接低电压输出端、另一端连接可调电阻R12的一个固定触点，可调电阻R12的另一个固定触点接地，可调电阻R12的动触点连接运算放大器U1A的同相输入端，运算放大器U1A的反向输入端通过电阻R2接地，运算放大器U1A的输出端通过二极管U2连接接口单元。电阻R1并联在运算放大器U1A的反向输入端与输出端之间。电容C1并联在运算放大器U1A的反向输入端与输出端之间。油量表信号产生单元能正常输出油量模拟信号量，对应相应的油量信息，调节可调电阻准确地产生输出范围为0～5V的模拟量信号。

在前述电路结构的基础上还可以增加备份模拟量信号产生单元，该备份模拟量信号产生单元如图6所示，由电阻R19、可调电阻R20、运算放大器U5A、电阻R18、电阻R17、电容C13、二极管U6和运算放大器电源电路组成，其中运算放大器U5A的型号为LM2904。电阻R19的一端连接低电压输出端、另一端连接可调电阻R20的一个固定触点，可调电阻R20的另一个固定触点接地，可调电阻R20的动触点连接运算放大器U5A的同相输入端，运算放大器U5A的反向输入端通过电阻R18接地，运算放大器U5A的输出端通过二极管U6连接接口单元，运算放大器U5A的电源正极输入端通过运算放大器电源电路连接高电压输出端，运算放大器U5A的电源负极输入端接地。电阻R17并联在运算放大器U5A的反向输入端与输出端之间。电容C13并联在运算放大器U5A的反向输入端与输出端之间。备份模拟量信号产生单元的运算放大器电源电路由电容C19、电容C22、电容C21、电感L16和电容C20组成。电容C19、电容C22、电容C21并联在运算放大器U5A的电源正极输入端与地之间。电感L16的一端连接运算放大器U5A的电源正极输入端、另一端分别连接高电压输出端和电容C20，电容C20的另一端接地。备份模拟量信号产生单元可产生0～20V模拟量信号输出，以便于需要的时候可用于调试。

在前述电路结构的基础上还可以增加挂点信号产生单元，该挂点信号产生单元如图7所示，由双列直插开关S1、双列直插开关S2、电感L1、连接电阻(R4、R 5、R6、R 7、R 8、R9、R 10、R 11)和连接电感(L5、L6、L7、L8、L9、L10、L11、L12)组成，双列直插开关S1和双列直插开关S2的型号为SW-DIP8。双列直插开关S1的一列引脚(1、2、3、4、5、6、7、8号引脚)全部接地、另一列引脚(9、10、11、12、13、14、15、16号引脚)分别对应连接双列直插开关S2的一列引脚(8、7、6、5、4、3、2、1号引脚)，双列直插开关S2的另一列引脚(9、10、11、12、13、14、15、16号引脚)中的每个引脚各自通过一个连接电感(L12、L11、L10、L9、L8、L7、L6、L5)连接接口单元。双列直插开关S1和双列直插开关S2中每两个相互连接的引脚之间各自通过一个连接电阻与电感L1连接，电感L1的另一端连接高电压输出端。挂点信号产生单元能正常输出7路离散量的外挂模拟信号量，包括挂点信号、副油箱存在信号等。挂点信号设计了悬空、接地和27V高电平三种状态，可兼容不同飞行平台挂点信息状态，0～20V可调。

为了防止信号串扰，该模拟器中所有的模拟信号接地端通过一个电感与数字信号接地端连接以滤除干扰。具体的，高度表信号产生单元、油量表信号产生单元和备份模拟量信号产生单元的输出端各带有一个模拟信号接地端，模拟信号接地端分别为A2GND、A1GND和A3GND，其余接地端均为数字信号接地端。A2GND通过电感L3连接数字信号接地端，A1GND通过电感L2连接数字信号接地端，A3GND通过电感L4连接数字信号接地端。

接口单元相当于一个对外插接头，其结构如图8所示，油量表信号产生单元、备份模拟量信号产生单元、挂点信号产生单元和高度表信号产生单元的输出端均设在在结构单元上。

另外，还可以设置油量表参考电压测试点，用于测试设备输出给油量表的参考电压的准确度。还设置27V高度表可靠性信号输出，用于指示高度表状态，该信号有效时，进行高度表信息采集处理。还设置高度表自检信号，用于控制高度表自检：当接收高度表自检信号后，高度表进行自检，同时在该机载航电信息模拟器中，设置对该自检信号的测试点。

图10为机载航电信息模拟器的一种典型应用场景。其中，XXX综合航电设备采集机载信息模拟器模拟的机载航电设备信息，处理后送显控设备显示飞行平台状态，也可将上述信息通过无线通道发送出去。测试时，也可通过测试控制台显示。

此外，该模拟器不仅适用于机载航电信息模拟，也可用于其余需要模拟量及离散量信息模拟的场景。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种机载航电信息模拟器，其特征在于，该模拟器包括电源转换单元、高度表信号产生单元和接口单元，所述电源转换单元包括高电压输出端和低电压输出端，所述高度表信号产生单元包括电阻R15、可调电阻R16、运算放大器U1B、电阻R14、电阻R13、电容C2、二极管U3和运算放大器电源电路，所述电阻R15的一端连接低电压输出端、另一端连接可调电阻R16的一个固定触点，可调电阻R16的另一个固定触点接地，可调电阻R16的动触点连接运算放大器U1B的同相输入端，运算放大器U1B的反向输入端通过电阻R14接地，运算放大器U1B的输出端通过二极管U3连接接口单元，运算放大器U1B的电源正极输入端通过运算放大器电源电路连接高电压输出端，运算放大器U1B的电源负极输入端接地，所述电阻R13并联在运算放大器U1B的反向输入端与输出端之间，所述电容C2并联在运算放大器U1B的反向输入端与输出端之间；该模拟器还包括油量表信号产生单元，该油量表信号产生单元包括电阻R3、可调电阻R12、运算放大器U1A、二极管U2、电阻R2、电阻R1和电容C1，所述电阻R3的一端连接低电压输出端、另一端连接可调电阻R12的一个固定触点，可调电阻R12的另一个固定触点接地，可调电阻R12的动触点连接运算放大器U1A的同相输入端，运算放大器U1A的反向输入端通过电阻R2接地，运算放大器U1A的输出端通过二极管U2连接接口单元，所述电阻R1并联在运算放大器U1A的反向输入端与输出端之间，所述电容C1并联在运算放大器U1A的反向输入端与输出端之间。

2.根据权利要求1所述的一种机载航电信息模拟器，其特征在于，所述运算放大器电源电路包括电容C8、电容C12、电容C11、电感L14和电容C9，所述电容C8、电容C12、电容C11并联在运算放大器U1B的电源正极输入端与地之间，所述电感L14的一端连接运算放大器U1B的电源正极输入端、另一端分别连接高电压输出端和电容C9，电容C9的另一端接地。

3.根据权利要求1所述的一种机载航电信息模拟器，其特征在于，该模拟器还包括备份模拟量信号产生单元，该备份模拟量信号产生单元包括电阻R19、可调电阻R20、运算放大器U5A、电阻R18、电阻R17、电容C13、二极管U6和运算放大器电源电路，所述电阻R19的一端连接低电压输出端、另一端连接可调电阻R20的一个固定触点，可调电阻R20的另一个固定触点接地，可调电阻R20的动触点连接运算放大器U5A的同相输入端，运算放大器U5A的反向输入端通过电阻R18接地，运算放大器U5A的输出端通过二极管U6连接接口单元，运算放大器U5A的电源正极输入端通过运算放大器电源电路连接高电压输出端，运算放大器U5A的电源负极输入端接地，所述电阻R17并联在运算放大器U5A的反向输入端与输出端之间，所述电容C13并联在运算放大器U5A的反向输入端与输出端之间。

4.根据权利要求3所述的一种机载航电信息模拟器，其特征在于，备份模拟量信号产生单元的运算放大器电源电路包括电容C19、电容C22、电容C21、电感L16和电容C20，所述电容C19、电容C22、电容C21并联在运算放大器U5A的电源正极输入端与地之间，所述电感L16的一端连接运算放大器U5A的电源正极输入端、另一端分别连接高电压输出端和电容C20，电容C20的另一端接地。

5.根据权利要求1所述的一种机载航电信息模拟器，其特征在于，该模拟器还包括挂点信号产生单元，该挂点信号产生单元包括双列直插开关S1、双列直插开关S2、电感L1、连接电阻和连接电感，所述双列直插开关S1的一列引脚全部接地、另一列引脚分别对应连接双列直插开关S2的一列引脚，双列直插开关S2的另一列引脚中的每个引脚各自通过一个连接电感连接接口单元，所述双列直插开关S1和双列直插开关S2中每两个相互连接的引脚之间各自通过一个连接电阻与电感L1连接，电感L1的另一端连接高电压输出端。

6.根据权利要求1所述的一种机载航电信息模拟器，其特征在于，该模拟器中所有的模拟信号接地端均通过一个电感与数字信号接地端连接。