CN106028588A - 直升机防撞灯控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直升机防撞灯控制装置，包括：电源模块；开关量输入调理电路，用于接收经防撞灯档位输入单元输入的档位选择信号并将其转换为端口电压信号至微处理器上对应的输入端口；微处理器，用于接收经输入端口采集的防撞灯输入信号，对防撞灯输入信号进行识别并将其转换为对应的脉冲波形信号；防撞灯驱动电路，用于接收脉冲波形信号并驱动防撞灯单元显示。本发明经微处理器采集输入端口的端口值以识别防撞灯输入信号，并通过预置程序生成的固化控制逻辑将其转换为对应的脉冲波形信号，经防撞灯驱动电路驱动防撞灯单元显示，其不仅结构简单，且能满足防撞灯控制信号的占空比复杂多变、时间精确度要求高、档位切换响应快的要求。

Description

直升机防撞灯控制装置

技术领域

本发明涉及直升机机载电子附件领域，特别地，涉及一种直升机防撞灯控制装置。

背景技术

现有的直升机照明系统主要由机载电源、控制盒、信号灯等组成。信号灯分为防撞灯、编队灯、航行灯等。控制盒可分为防撞灯控制装置、编队灯控制装置、航行灯控制装置等。飞行员通过控制盒上的开关对上述信号灯进行操作。譬如，某型直升机防撞灯控制装置具有“正常”接通、“断开”和“红外”接通三种模式转换功能，“正常”模式下直接给防撞灯供电，“红外”模式下控制防撞灯的闪烁频率，以提供不同闪光持续时间和周期的闪光照明形式。

现有的飞机防撞灯控制装置均采用模拟式控制装置，由DC/DC直流开关电源电路、高压触发脉冲电路、时间脉冲发生器、稳压保护电路等组成。其中，时间脉冲发生器由555定时器及其外围元件构成，通过检测电阻、电容充放电状态，555定时器输出的“1”、“0”电平不断翻转从而产生一系列的方波信号。通过选择不同组合的高可靠性、高精度的电阻、电容来实现方波的占空比变化，从而控制防撞灯的闪烁方式，最终向红外接收机提示本直升机的防撞信息和工作状态。虽然，现有的直升机防撞灯模拟式控制装置工作原理明确，也在一定程度上满足了防撞灯的一般控制需求，但由于其硬件结构复杂、重量相对较重、控制精度相对较低，无法满足直升机防撞灯控制信号的占空比复杂多变、时间精度要求高、档位切换快速响应等要求，且无法实现数字化信息显示、存储。故亟需设计一种新型的直升机防撞灯控制装置，以满足控制精确、响应快速及数字显示的需求。

发明内容

本发明提供了一种直升机防撞灯控制装置，以解决现有的直升机防撞灯控制装置硬件结构复杂、控制精度低，无法满足占空比复杂多变、时间精度要求高、档位切换快速响应等要求的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种直升机防撞灯控制装置，用于直升机上防撞灯单元的显示控制，包括：

电源模块，用于提供工作电源；

开关量输入调理电路，用于接收经防撞灯档位输入单元输入的档位选择信号并将其转换为端口电压信号至微处理器上对应的输入端口；

微处理器，用于接收经输入端口采集的防撞灯输入信号，对防撞灯输入信号进行识别并将其转换为对应的脉冲波形信号；

防撞灯驱动电路，用于接收脉冲波形信号并驱动防撞灯单元显示。

进一步地，防撞灯驱动电路包括与微处理器的输出端口相连的开关量输出驱动电路，用于将脉冲波形信号转换为电驱动信号，开关量输出驱动电路经继电器组连接防撞灯单元，防撞灯单元在继电器组的驱动下以相应频率点亮。

进一步地，微处理器设有用于提供基准工作频率的晶振单元、用于复位控制的复位电路、用于定时及计数的定时计数器，微处理器识别防撞灯输入信号后调用中断服务程序生成相应的脉冲波形信号，各中断服务程序与各防撞灯输入信号对应。

进一步地，与各防撞灯输入信号对应的中断服务程序采用定时计数器与复位电路结合的方式生成不同频率的高低切换的脉冲波形信号，其中，各防撞灯输入信号对应的定时计数器的初值预先设置。

进一步地，微处理器设有信号抗干扰及防抖滤波处理模块，用于多次连续读取输入端口的端口值，对档位选择状态进行计数，直至计数达到设定阈值才判定端口值为真。

进一步地，微处理器经通讯接口电路连接有监控设备，用于存储及显示实时的防撞灯单元的工作状态。

进一步地，电源模块与直升机的机上电源相连，用于将机上电源的输出电压转换为微处理器工作所需的电源。

进一步地，开关量输入调理电路与输入端口之间和/或开关量输出驱动电路与输出端口之间经光电耦合电路隔离。

进一步地，微处理器设有自检电路，用于在输入端口和/或输出端口发生故障时输出故障提醒信息。

进一步地，继电器组采用密封直流固体继电器。

本发明具有以下有益效果：

本发明直升机防撞灯控制装置，通过采用开关量输入调理电路将经防撞灯档位输入单元输入的档位选择信号转换为端口电压信号至微处理器上对应的输入端口，经微处理器采集输入端口的端口值以识别防撞灯输入信号，并通过预置程序生成的固化控制逻辑将其转换为对应的脉冲波形信号，经防撞灯驱动电路驱动防撞灯单元显示，其不仅结构简单，且能经数字化控制手段满足防撞灯控制信号的占空比复杂多变、时间精确度要求高、档位切换响应快的要求，提升了直升机防撞灯系统的安全性及可靠性。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例直升机防撞灯控制装置的结构示意图；

图2是本发明优选实施例直升机防撞灯控制装置控制软件的框架示意图；

图3是本发明优选实施例控制软件主程序的流程示意图；

图4是本发明优选实施例控制软件的中断服务程序的流程示意图；

图5是本发明优选实施例输出波形的示意图。

附图标记说明：

1、电源模块；

2、开关量输入调理电路；

3、微处理器；31、复位电路；32、定时计数器；33、自检电路；

4、开关量输出驱动电路；

5、继电器组；

6、防撞灯单元；

7、防撞灯档位输入单元；

8、通讯接口电路；

9、监控设备；

10、机上电源；

11、光电耦合电路。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明优选实施例提供了一种直升机防撞灯控制装置，用于直升机上防撞灯单元的显示控制，本实施例直升机防撞灯控制装置针对现有的模拟控制装置的不足，提供一种基于微处理器的嵌入式控制系统，参照图1，本实施例控制装置具体包括：电源模块1，用于提供工作电源；开关量输入调理电路2，用于接收经防撞灯档位输入单元7输入的档位选择信号并将其转换为端口电压信号至微处理器3上对应的输入端口；微处理器3，用于接收经输入端口采集的防撞灯输入信号，对防撞灯输入信号进行识别并将其转换为对应的脉冲波形信号；防撞灯驱动电路，用于接收脉冲波形信号并驱动防撞灯单元6显示。

本实施例通过采用开关量输入调理电路2将经防撞灯档位输入单元7输入的档位选择信号转换为端口电压信号至微处理器3上对应的输入端口，经微处理器3采集输入端口的端口值以识别防撞灯输入信号，并通过预置程序生成的固化控制逻辑将其转换为对应的脉冲波形信号，经防撞灯驱动电路驱动防撞灯单元6显示，其不仅结构简单，且能经数字化控制手段满足防撞灯控制信号的占空比复杂多变、时间精确度要求高、档位切换响应快的要求，提升了直升机防撞灯系统的安全性及可靠性。

可选地，本实施例中，电源模块1与直升机的机上电源10相连，用于将机上电源10的输出电压转换为微处理器3工作所需的电源，避免了单独设置电源的麻烦。优选地，参照图1，防撞灯驱动电路包括与微处理器3的输出端口相连的开关量输出驱动电路4，用于将脉冲波形信号转换为电驱动信号，开关量输出驱动电路4经继电器组5连接防撞灯单元6，防撞灯单元6在继电器组5的驱动下以相应频率点亮。

本实施例中，微处理器3设有用于提供基准工作频率的晶振单元、用于复位控制的复位电路31、用于定时及计数的定时计数器32，微处理器3运行的控制软件包括主程序及中断服务程序，微处理器3识别防撞灯输入信号后调用中断服务程序生成相应的脉冲波形信号，各中断服务程序与各防撞灯输入信号对应。本实施例中，微处理器3可以根据需求选择不同的单片机，譬如8位MCS-51系列单片机：AT89C2051、AT89C52等。微处理器3的控制软件由主程序和中断服务程序组成，共同完成防撞灯输入信号采集、防撞灯红外模式多种闪烁频率信号的输出。参照图2，其中，防撞灯输入信号的采集具体为：防撞灯输入信号通过防撞灯档位输入单元7的旋转开关旋转产生，具体产生过程为直升机控制面板的8个旋转开关分别与单片机上的8个输入端口相连，当旋转到某个指定开关时，单片机对应的输入端口值被拉低(即低电平0)，单片机其余输入端口的值默认为高电平1，在任何情况下，有且只有一个输入端口值为低电平，其余输入端口为高电平。故防撞灯输入信号的采集即为读取单片机上8个输入端口值的状态，在软件设计中分别对每个单片机的输入端口定义一个变量(变量初值为1)，实时存储每个输入端口的值，当接收到对应变量值为0时，说明单片机输入端口有值输入，判断为直升机上的旋转开关对应档位处于选择状态。本实施例控制装置，通过读取旋钮开关输入的8种档位信号，在防撞灯红外模式下输出对应档位的闪烁频率信号。本实施例中，各防撞灯输入信号对应的脉冲波形信号为微处理器调用中断服务程序生成，具体地，与各防撞灯输入信号对应的中断服务程序采用定时计数器32与复位电路31结合的方式生成不同频率的高低切换的脉冲波形信号，其中，各防撞灯输入信号对应的定时计数器32的初值预先设置，即微处理器通过采集端口值识别不同的档位信号，且针对不同的档位信号调用相应的中断服务程序以生成脉冲波形信号，且各中断服务程序中定时计数器器32的初值对应不同的状态。本实施例中，针对不同档位，设置相应的定时初值C，从而对输出端口P3.4的状态进行定时处理，如通过设置阶段号、定时次数，精确计算出T3至T8，进而实现不同档位输出信号的高低切换，最终输出如图5所示的8种闪烁频率的波形信号。

参照图2及图3，优选地，微处理器3设有信号抗干扰及防抖滤波处理模块，用于多次连续读取输入端口的端口值，对档位选择状态进行计数，直至计数达到设定阈值才判定端口值为真。由于输入信号的干扰主要来源于防撞灯档位输入单元7上旋转开关的切换和电源引入的干扰信号。为了加强防撞灯输入的抗干扰和防抖滤波的能力，本实施例利用多次连续读取端口值判断档位选择状态。如果档位选择并且连续计数十次维持端口状态才判断为真，否则保持上次档位值并且计数清零，重新开始计数。如果同时选中多个档位或者没有档位选中，控制装置输出低电平给防撞灯单元6。

优选地，为了维护控制装置的正常运行，本实施例中，微处理器3经通讯接口电路8连接有监控设备9，用于存储及显示实时的防撞灯单元6的工作状态。本实施例中，监控设备9经串口通讯接口电路，譬如RS422通讯接口电路与微处理器3连接，经串口中断服务程序采集档位选择信号及防撞灯单元6的工作状态信号，且可以通过监控设备9进行存储和/或实时显示，从而满足了防撞灯控制数字化信息显示、存储的智能化需求。更优选地，本实施例控制装置通过监控设备9对单片机系统进行监测，首先在单片机定时器T0的中断服务程序中，设置喂狗指令(高电平)的输出周期(作为实例，MAX813L微处理器监视芯片输入周期要求小于1.6s)，通过单片机的P3.3端口输出至监控设备9的WDI端口。单片机系统通过接收监控设备9的反馈信息判断系统是否工作正常，当单片机接收到监控设备9的反馈信号为低电平时系统工作正常；作为实例，MAX813L微处理器监视芯片输出周期为1.6s±0.1s，输出宽度为200ms的高电平给单片机时，系统工作不正常，此时单片机控制系统复位。

本实施例单片机的主控制程序如图3所示，包括：

初始化参数设置的步骤，即对单片机进行初始化设置及开机自检工作；

开启定时器T0；

设置定时器初值；

进入循环等待中断程序，直至退出。

本实施例循环等待中断程序包括：

采集端口值，即通过采集微处理器端口值识别防撞灯输入信号；

输入信号滤波防抖处理，用于多次连续读取输入端口的端口值，对档位选择状态进行计数，直至计数达到设定阈值才判定端口值为真；

档位选择判断，满足单个档位选择条件，则进入相应的中断服务程序以生成与档位信号对应的脉冲波形信号，若不满足档位选择条件，即如果同时选中多个档位或者没有档位选中，控制装置输出低电平给防撞灯单元。

本实施例的中断服务程序如图4所示：当用定时器T0的方式1时，设单片机的机器周期为Tcy，定时器产生一次中断的时间为t，那么需要计数的个数(即需要装入的定时器初值)为：C＝t/Tcy，即t＝C*Tcy。所以，根据定时初值C选择不同，得到精确的定时时间T1、T2。同时，定时器T0的高8位赋初值：TH0＝(65536-C)/256；定时器T0的低8位赋初值：TL0＝(65536-C)％256；通过TH0、TL0实现定时器计数功能。同时在定时器T0的中断服务程序中，对控制波形输出的计数器进行累加，对喂狗信号输出的电平高低进行控制，进而输出对应档位的脉冲波形信号(示例的脉冲波形参见图5)。

优选地，开关量输入调理电路2与输入端口之间和/或开关量输出驱动电路4与输出端口之间经光电耦合电路11隔离。本实施例采用光电隔离实现数字地与模拟地的互不干扰，保证数字电路的可靠性。

优选地，微处理器3设有自检电路33，用于在输入端口和/或输出端口发生故障时输出故障提醒信息。本实施例通过自检电路33实现输入回路或者输出回路的自动检测，以在发生故障时点亮故障灯，便于装置的维护。

优选地，本实施例继电器组5采用密封直流固体继电器，具有动作速度快、输出电流大、耐压高、低输出压降、可靠性高等优点。优选地，本实施例直升机控制面板上采用导光板，方便飞行员在夜晚时准确操作。且控制面板上设有调节防撞灯显示亮度的调节单元，该调节单元采用三端稳压器配合调节电阻来改变输出电压的方式来控制灯的亮度，并采用散热片对三端稳压器进行散热。

优选地，本实施例控制装置总体结构为框架盒式结构，内部包含两块印制板组件，印制板组件通过电缆组件与控制装置接口相连。各零组件之间均通过螺钉连接在一起。这种结构满足了整个控制装置的电磁兼容要求，满足了控制装置的振动、高低温、盐雾等环境条件的工作要求。

从以上的描述可以得知，本实施例直升机防撞灯控制装置，通过采用开关量输入调理电路将经防撞灯档位输入单元输入的档位选择信号转换为端口电压信号至微处理器上对应的输入端口，经微处理器采集输入端口的端口值以识别防撞灯输入信号，并通过预置程序生成的固化控制逻辑将其转换为对应的脉冲波形信号，经防撞灯驱动电路驱动防撞灯单元显示，其不仅结构简单，且能经数字化控制手段能满足防撞灯控制信号的占空比复杂多变、时间精确度要求高、档位切换响应快的要求，提升了直升机防撞灯系统的安全性及可靠性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直升机防撞灯控制装置，用于直升机上防撞灯单元(6)的显示控制，其特征在于，

包括：

电源模块(1)，用于提供工作电源；

开关量输入调理电路(2)，用于接收经防撞灯档位输入单元(7)输入的档位选择信号并将其转换为端口电压信号至微处理器(3)上对应的输入端口；

微处理器(3)，用于接收经输入端口采集的防撞灯输入信号，对所述防撞灯输入信号进行识别并将其转换为对应的脉冲波形信号；

防撞灯驱动电路，用于接收所述脉冲波形信号并驱动所述防撞灯单元(6)显示。

2.根据权利要求1所述的直升机防撞灯控制装置，其特征在于，

所述防撞灯驱动电路包括与所述微处理器(3)的输出端口相连的开关量输出驱动电路(4)，用于将所述脉冲波形信号转换为电驱动信号，所述开关量输出驱动电路(4)经继电器组(5)连接所述防撞灯单元(6)，所述防撞灯单元(6)在所述继电器组(5)的驱动下以相应频率点亮。

3.根据权利要求1所述的直升机防撞灯控制装置，其特征在于，

所述微处理器(3)设有用于提供基准工作频率的晶振单元、用于复位控制的复位电路(31)、用于定时及计数的定时计数器(32)，所述微处理器(3)识别所述防撞灯输入信号后调用中断服务程序生成相应的脉冲波形信号，各中断服务程序与各防撞灯输入信号对应。

4.根据权利要求3所述的直升机防撞灯控制装置，其特征在于，

与各防撞灯输入信号对应的中断服务程序采用定时计数器(32)与复位电路(31)结合的方式生成不同频率的高低切换的脉冲波形信号，其中，各防撞灯输入信号对应的定时计数器(32)的初值预先设置。

5.根据权利要求1所述的直升机防撞灯控制装置，其特征在于，

所述微处理器(3)设有信号抗干扰及防抖滤波处理模块，用于多次连续读取输入端口的端口值，对档位选择状态进行计数，直至计数达到设定阈值才判定端口值为真。

6.根据权利要求1所述的直升机防撞灯控制装置，其特征在于，

所述微处理器(3)经通讯接口电路(8)连接有监控设备(9)，用于存储及显示实时的防撞灯单元(6)的工作状态。

7.根据权利要求1所述的直升机防撞灯控制装置，其特征在于，

所述电源模块(1)与所述直升机的机上电源(10)相连，用于将所述机上电源(10)的输出电压转换为所述微处理器(3)工作所需的电源。

8.根据权利要求2所述的直升机防撞灯控制装置，其特征在于，

所述开关量输入调理电路(2)与所述输入端口之间和/或所述开关量输出驱动电路(4)与所述输出端口之间经光电耦合电路(11)隔离。

9.根据权利要求1所述的直升机防撞灯控制装置，其特征在于，

所述微处理器(3)设有自检电路(33)，用于在所述输入端口和/或所述输出端口发生故障时输出故障提醒信息。

10.根据权利要求2所述的直升机防撞灯控制装置，其特征在于，

所述继电器组(5)采用密封直流固体继电器。