CN106940381A - 飞机机轮数据采集装置及测速方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机轮速度数据采集装置及计算方法，其特征在于：述采集装置通过圆形金属壳体、霍尔测速组件、电源及计算处理组件与永磁环来实现，其中霍尔测速组件由4个以上同规格的霍尔传感器组成；所述采集装置固定在机轮轮轴上，不随飞机机轮转动；与霍尔测速组件配合测速的永磁环安装在机轮刹车装置轮毂上，当机轮转动时，永磁环随之转动，转动速度与飞机机轮角速度保持一致；机轮信号采集装置与永磁环在飞机机轮刹车装置上平行、同轴安装，但不做接触，间距为10mm。当飞机机轮转动时，霍尔传感器相对于飞机处于静止状态，永磁环则随刹车装置转动，静止的霍尔传感器即可感应到磁环转动时磁场的变化。

Description

飞机机轮数据采集装置及测速方法

技术领域

飞机机轮数据采集装置是安装在飞机机轮与起落架轴上，用来采集飞机机轮速度数据的一种装置。

背景技术

目前飞机机轮刹车领域，机轮速度测速方式均采用励磁式机轮速度传感器，传感器安装在起落架轮轴处，转子跟随机轮转动，定子线圈输出频率与机轮速度呈正比例类似正弦波的模拟信号，通过电缆由刹车控制单元采集。因励磁式机轮速度传感器为机电转换元件，输出的类似正弦波频率与幅值并不稳定，另因刹车控制单元与速度传感器距离较远，信号传输导线较长，导致正弦波信号容易受到电磁干扰。

发明内容

发明目的

为解决现有机轮速度传感器技术中存在的问题，本发明提出了一种基于霍尔元件的机轮速度数据采集装置。

技术方案内容

飞机机轮数据采集装置主要由圆形金属壳体、霍尔测速组件、永磁环、电源及计算处理组件组成。

其中霍尔测速组件、电源及计算处理组件放置在圆形金属结构的壳体中，圆形金属结构壳体安装固定于起落架轮轴，永磁环固定于机轮轮毂上，与圆形金属壳体平行。

霍尔测速组件由第一霍尔单元、第二霍尔单元、第三霍尔单元与第四霍尔单元组成，第一霍尔单元由第一至第十八霍尔传感器组成，第二霍尔单元由第十九至第三十六霍尔传感器组成，第三霍尔单元由第三十七至第五十四霍尔传感器组成，第四霍尔单元由第五十五至第七十二霍尔传感器组成。霍尔测速组件为圆环形状，七十二个霍尔传感器在组件圆周外侧以圆形均匀分布，相邻两个霍尔传感器相隔角度为五度。

电源及计算处理组件由电源单元、CPU单元、422总线单元、第一隔离处理单元、第二隔离处理单元、第三隔离处理单元与第四隔离处理单元组成。电源单元的输入与飞机28V电源连接，电源单元的输出与CPU单元、第一隔离处理单元、第二隔离处理单元、第三隔离处理单元、第四隔离处理单元的电源输入连接。第一隔离处理单元的输入与第一霍尔单元输出连接、第二隔离处理单元的输入与第二霍尔单元输出连接、第三隔离处理单元的输入与第三霍尔单元输出连接、第四隔离处理单元的输入与第四霍尔单元输出连接，第一隔离处理单元的输出与CPU单元的第一I/O组连接、第二隔离处理单元的输出与CPU单元的第二I/O组连接、第三隔离处理单元的输出与CPU单元的第三I/O组连接、第四隔离处理单元的输出与CPU单元的第四I/O组连接，CPU单元的输出与422总线单元输入连接，422总线单元输出与飞机防滑刹车控制单元连接。

永磁环由圆环形金属框架，第一1/4圆环永磁体、第二1/4圆环永磁体、第三1/4圆环永磁体与第四1/4圆环永磁体组成。第一至第四圆环永磁体均布在金属圆环上，并间隔10mm。

采集装置的圆形金属壳体安装固定在起落架轮轴，不随机轮转动。永磁环安装于机轮轮毂上与机轮一起转动。圆形金属壳体与永磁环在飞机机轮上平行、同轴安装，但不做接触，间距为10mm。当飞机机轮转动时，霍尔传感器相对于飞机处于静止状态，永磁环则随刹车装置转动，静止的霍尔传感器即可感应到磁环转动时磁场的变化。永磁环形状为带有缺口的同心圆，共有四个缺口，形状相同，且在圆环上均匀分布。永磁环转动时，因为缺口的存在，磁环四周产生了规律变化的磁场。当一个缺口转动经过一个霍尔传感器，则该传感器产生一个方波，先出现下降沿后出现上升沿，当机轮转动一圈，每一个霍尔传感器均可产生4个方波。

机轮速度计算方法如下：

第一步：永磁环具有4个10mm缺口，因此永磁环转动一个圆周使每一个霍尔传感器均可产生4个方波，将霍尔传感器的输出至CPU的I/O口，I/O口采集到霍尔传感器第一个上升沿开始计时，到采集到第二个上升沿为止，计时t₁，从第二个上升沿到采集到第三个上升沿计时t₂，从第三个上升沿到采集到第四个上升沿计时t₃，从第四个上升沿到采集到第五个上升沿计时t₄，永磁环转动一个圆周的时间为t₀＝t₁+t₂+t₃+t₄。

第二步：永磁环转动一个圆周的角度为2π，转动时间为t₀，可以得出永磁环转动角速度ω₀＝2π/t₀，因永磁环与机轮为同速转动，永磁环转速ω₀与飞机机轮转速ω₁相等，ω₀＝ω₁。

第三步：飞机机轮滚动半径为r₁，根据V＝ω*r，可得出飞机机轮瞬时线速度V₁＝ω₁*r₁。

第四步：因本机轮速度采集装置具有72个霍尔传感器，根据以上计算方法，可得到72个飞机机轮线速度V₁，V₁......V₇₂，72个速度值去掉10最大值与10个最小值，其余52个速度值进行平均，得到最终飞机机轮线速度V，即此时飞机地面滑行速度。

发明的优点

解决了传统励磁机轮速度传感器与刹车控制单元距离过远，信号传输抗干扰能力差、低速波形失真、精度低的问题。

附图说明

图1：霍尔测速组件示意图(标注单位：mm)；

图2：永磁环结构示意图(标注单位：mm)；

图3：机轮数据采集装置连接示意图；

具体实施方式

本实施例用于某型飞机机轮速度采集装置。

实施例：

飞机机轮数据采集装置主要由圆形金属壳体、霍尔测速组件、永磁环、电源及计算处理组件组成。

其中霍尔测速组件、电源及计算处理组件放置在圆形金属结构的壳体中，圆形金属结构壳体安装固定于起落架轮轴，永磁环固定于机轮轮毂上，与圆形金属壳体平行。

霍尔测速组件由第一霍尔单元、第二霍尔单元、第三霍尔单元与第四霍尔单元组成，第一霍尔单元由第一至第十八霍尔传感器组成，第二霍尔单元由第十九至第三十六霍尔传感器组成，第三霍尔单元由第三十七至第五十四霍尔传感器组成，第四霍尔单元由第五十五至第七十二霍尔传感器组成。霍尔测速组件为圆环形状，七十二个霍尔传感器在组件圆周外侧以圆形均匀分布，相邻两个霍尔传感器相隔角度为五度，具体见图1。

电源及计算处理组件由电源单元、CPU单元、422总线单元、第一隔离处理单元、第二隔离处理单元、第三隔离处理单元与第四隔离处理单元组成。电源单元的输入与飞机28V电源连接，电源单元的输出与CPU单元、第一隔离处理单元、第二隔离处理单元、第三隔离处理单元、第四隔离处理单元的电源输入连接。第一隔离处理单元的输入与第一霍尔单元输出连接、第二隔离处理单元的输入与第二霍尔单元输出连接、第三隔离处理单元的输入与第三霍尔单元输出连接、第四隔离处理单元的输入与第四霍尔单元输出连接，第一隔离处理单元的输出与CPU单元的第一I/O组连接、第二隔离处理单元的输出与CPU单元的第二I/O组连接、第三隔离处理单元的输出与CPU单元的第三I/O组连接、第四隔离处理单元的输出与CPU单元的第四I/O组连接，CPU单元的输出与422总线单元输入连接，422总线单元输出与飞机防滑刹车控制单元连接，具体见3。

永磁环由圆环形金属框架，第一1/4圆环永磁体、第二1/4圆环永磁体、第三1/4圆环永磁体与第四1/4圆环永磁体组成。第一至第四圆环永磁体均布在金属圆环上，并间隔10mm，具体见图2。

采集装置的圆形金属壳体安装固定在起落架轮轴，不随机轮转动。永磁环安装于机轮轮毂上与机轮一起转动。圆形金属壳体与永磁环在飞机机轮上平行、同轴安装，但不做接触，间距为10mm。当飞机机轮转动时，霍尔传感器相对于飞机处于静止状态，永磁环则随刹车装置转动，静止的霍尔传感器即可感应到磁环转动时磁场的变化。永磁环形状为带有缺口的同心圆，共有四个缺口，形状相同，且在圆环上均匀分布。永磁环转动时，因为缺口的存在，磁环四周产生了规律变化的磁场。当一个缺口转动经过一个霍尔传感器，则该传感器产生一个方波，先出现下降沿后出现上升沿，当机轮转动一圈，每一个霍尔传感器均可产生4个方波。

机轮速度计算方法如下：

第一步：永磁环具有4个10mm缺口，因此永磁环转动一个圆周使每一个霍尔传感器均可产生4个方波，将霍尔传感器的输出至CPU的I/O口，I/O口采集到霍尔传感器第一个上升沿开始计时，到采集到第二个上升沿为止，计时t1，从第二个上升沿到采集到第三个上升沿计时t2，从第三个上升沿到采集到第四个上升沿计时t3，从第四个上升沿到采集到第五个上升沿计时t4，永磁环转动一个圆周的时间为t0＝t1+t2+t3+t4。

第二步：永磁环转动一个圆周的角度为2π，转动时间为t0，可以得出永磁环转动角速度ω0＝2π/t0，因永磁环与机轮为同速转动，永磁环转速ω0与飞机机轮转速ω1相等，ω0＝ω1。

第三步：飞机机轮滚动半径为r1，根据V＝ω*r，可得出飞机机轮瞬时线速度V1＝ω1*r1。

第四步：因本机轮速度采集装置具有72个霍尔传感器，根据以上计算方法，可得到72个飞机机轮线速度V₁、V₂、….V₇₂，72个速度值去掉10最大值与10个最小值，其余52个速度值进行平均，得到最终飞机机轮线速度V，即此时飞机地面滑行速度。

Claims (5)

1.飞机机轮速度采集装置，其特征在于，所述采集装置通过圆形金属壳体、霍尔测速组件、电源及计算处理组件与永磁环来实现，所述采集装置固定在机轮轮轴上，不随飞机机轮转动；霍尔测速组件由4个以上同规格的霍尔传感器组成；与霍尔测速组件配合测速的永磁环安装在机轮刹车装置轮毂上，当机轮转动时，永磁环随之转动，转动速度与飞机机轮角速度保持一致；机轮信号采集装置与永磁环在飞机机轮刹车装置上平行、同轴安装，但不做接触，两者间距为10mm；当飞机机轮转动时，霍尔传感器相对于飞机处于静止状态，永磁环则随刹车装置转动，静止的霍尔传感器感应到永磁环转动时磁场的变化，并把数据传输给。

2.如权利要求1所述的飞机机轮速度采集装置，其特征在于，永磁环形状为带有缺口的同心圆，共有四个缺口，缺口宽度10mm，形状相同，且在圆环上均匀分布；永磁环转动时，因为缺口的存在，磁环四周产生了规律变化的磁场。

3.如权利要求1或2所述的飞机机轮速度采集装置，其特征在于，永磁环与霍尔传感器所在印制板呈平行、同轴安装，但不做接触，间距10mm；当飞机机轮转动时，霍尔传感器相对于飞机处于静止状态，永磁环则随刹车装置转动，静止的霍尔传感器即可感应到磁环转动时磁场的变化。

4.如权利要求1所述的飞机机轮速度采集装置，其特征在于，所述的霍尔传感器组件由72个霍尔传感器组成，各霍尔传感器在印制板员环上沿圆周均匀分布，每两个霍尔传感器之间相隔角度为5°。

5.如权利要求1所述的飞机机轮速度采集装置的测速方法，其特征在于：

计算方法如下：

第一步：永磁环具有4个10mm缺口，因此永磁环转动一个圆周使每一个霍尔传感器均可产生4个方波，将霍尔传感器的输出至CPU的I/O口，I/O口采集到霍尔传感器第一个上升沿开始计时，到采集到第二个上升沿为止，计时t₁，从第二个上升沿到采集到第三个上升沿计时t₂，从第三个上升沿到采集到第四个上升沿计时t₃，从第四个上升沿到采集到第五个上升沿计时t₄，永磁环转动一个圆周的时间为t₀＝t₁+t₂+t₃+t₄。

第二步：永磁环转动一个圆周的角度为2π，转动时间为t₀，可以得出永磁环转动角速度ω₀＝2π/t₀，因永磁环与机轮为同速转动，永磁环转速ω₀与飞机机轮转速ω₁相等，ω₀＝ω₁。

第三步：飞机机轮滚动半径为r₁，根据V＝ω*r，可得出飞机机轮瞬时线速度V₁＝ω₁*r₁。

第四步：因本机轮速度采集装置具有72个霍尔传感器，根据以上计算方法，可得到72个飞机机轮线速度V₁，V₁……V₇₂，72个速度值去掉10最大值与10个最小值，其余52个速度值进行平均，得到最终飞机机轮线速度V，即此时飞机地面滑行速度。