CN108061550A - 一种发动机参数采集与传感器综合处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种发动机参数采集与传感器综合处理系统，包括：姿态数据传感器(101)、大气数据传感器(102)、定位系统(103)、数据处理单元(104)、电源系统(105)、机电参数采集系统(106)及接口系统(107)，姿态数据传感器(101)、大气数据传感器(102)、定位系统(103)、电源系统(105)、机电参数采集系统(106)及接口系统(107)均通过内部总线与数据处理单元(104)连接。本发明的系统，能提供互为备份的两种信息传输方式，提高了系统的可靠性；通过完备的信号采集通道，提高所述系统的通用性，同时降低其研制成本。

Description

一种发动机参数采集与传感器综合处理系统
技术领域
本发明涉及轻型运动型飞机航空电子系统领域，尤其涉及一种发动机参数采集与传感器综合处理系统。
背景技术
轻型运动型飞机经历了近40年的发展，具有快捷灵便、经济高效、使用要求低的特点，广泛运用于私人飞行、空中游览、飞行训练、航空俱乐部、航空摄影等领域。目前全世界保有量约30万架，占民用飞机总量的80％以上，业内人士指出，随着低空空域改革和民航“十二五”规划的进一步落实，其保有量还会迅速增加，在这样的大趋势下，针对轻型运动型飞机研制符合市场需求的航电系统很有必要。
轻型运动型飞机飞行高度较低、速度较慢，对航电系统性能要求较低；定价低廉，售价只需要几十万元，驾驶员通常并非专职飞行员，地勤维护人员一般由飞行员兼任。而现有的国内外航电系统大都针对CCAR 23部通用飞机研制，成本相对较高，维护不便。发动机参数采集与传感器综合处理系统作为轻型运动型飞机的航电系统的数据交互中心，市场对其通用性、可靠性、维护性、低成本提出了要求。
发明内容
本发明的目的是，提出一种发动机参数采集与传感器综合处理系统，能够解决轻型运动型飞机主要参数采集、处理及传输的问题，并有效地提高了系统的通用性、可靠性、维护性，降低成本。
考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：
发动机参数采集与传感器综合处理系统，包括：姿态数据传感器101、大气数据传感器102、定位系统103、数据处理单元104、电源系统105、机电参数采集系统106及接口系统107，姿态数据传感器101、大气数据传感器102、定位系统103、电源系统105、机电参数采集系统106及接口系统107均通过内部总线与数据处理单元104连接。
其中，姿态数据传感器101包括三轴陀螺201、三轴加速度计202，大气数据传感器102包括大气温度传感器203、全静压管204，定位系统103包括GPS天线205、GPS模块206，电源系统105包括供电模块208，机电参数采集系统106包括机电参数采集模块209，接口系统107包括USB接口模块210、WIFI模块211、WIFI天线212及DIP接口模块213。
所述三轴陀螺201采用MEMS(微机电系统)陀螺，所述三轴加速度202计采用MEMS加速度计；三轴陀螺201、三轴加速度计202用于计算飞机角速率和加速度。
大气温度传感器203和全静压管204提供数据给数据处理单元104解算大气数据信息。
所述大气数据信息包括空速、高度、升降速度。
GPS天线205和GPS模块206提供位置、速度、高度、航迹信息供数据处理单元104处理。
机电参数采集模块209采集发动机系统和电源系统的各种传感器信号，转换和解算后通过串行总线发送给USB接口模块210与WIFI模块211，WIFI模块211完成串口到WIFI信号的转换。
所述发动机系统和电源系统的各种传感器信号，包括发动机转速、气缸头水温、滑油温度、滑油压力、燃油油量、燃油入口压力、发电机电压、蓄电池电压、汇流条电压和飞机总电流。
USB接口模块210与WIFI模块211将数据处理单元104送来的数据，按照约定好的协议将信息打包并分别通过USB接口模块210和WIFI天线212向外部显示控制设备发出。
DIP接口模块213通过离散线接受外部显示控制设备发来的控制信息。
供电模块208的输入电压为10.5V－15V DC，经过稳压、滤波后能对外提供5V、9V、12V电源，支持USB PD供电标准。
有益效果：
本发明的系统，能对外提供稳定的+5V、+9V、+12V DC电源，支持USB PD供电标准；并且，在与显控数据交换时，能提供互为备份的两种信息传输方式：USB接口模块210及WIFI模块211，此设计提高了系统的可靠性；通过USB接口模块210与WIFI模块211能方便的对发动机参数采集与传感器综合处理系统工作状态监控，也能对其软件升级等，提高系统的维护性；预留了多路供采集的信号接口，囊括所有LSA飞机的信号类型，提高本发明所述系统的通用性；本发明所述系统的综合化和通用化降低了其研制成本。
附图说明
图1是本发明所述发动机参数采集与传感器综合处理系统的原理图
图2是本发明所述发动机参数采集与传感器综合处理系统优先实施例的原理图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，本发明实施例所述系统，包括：姿态数据传感器101、大气数据传感器102、定位系统103、数据处理单元104、电源系统105、机电参数采集系统106及接口系统107。具体如下：
如图2所示，所述的姿态数据传感器101由三轴陀螺201和三轴加速度计202组成；所述的大气数据传感器102由大气温度传感器203和全静压管204组成；所述的定位系统103由GPS天线205和GPS模块206组成；所述的电源系统105由供电模块208组成；所述的机电参数采集系统106由机电参数采集模块209组成；所述的接口系统107由USB接口模块210、WIFI模块211、WIFI天线212及DIP接口模块213组成；所述的数据处理单元104分别与三轴陀螺201、三轴加速度计202、大气温度传感器203、全静压管204、GPS模块206、供电模块208、机电参数采集模块209、USB接口模块210、WIFI模块211、DIP模块213通过内部总线连接；GPS模块206与外部GPS天线205通过射频馈线连接；WIFI模块211与外部WIFI天线212通过射频馈线连接。
大气温度传感器203和全静压管204提供数据供数据处理单元104解算大气数据信息，包括：空速、高度、升降速度等。GPS模块206提供位置、速度、高度、航迹等信息供数据处理单元104处理。机电参数采集模块209采集发动机系统和电源系统的各种传感器信号，包括发动机转速、气缸头水温、滑油温度、滑油压力、燃油油量、燃油入口压力、发电机电压、蓄电池电压、汇流条电压、飞机总电流。经过转换和解算后通过串行总线发送给USB接口模块210与WIFI模块211，WIFI模块211将完成串口到WIFI信号的转换。USB接口模块210与WIFI模块211将数据处理单元104送来的数据以约定好的协议将信息打包并发出。
发动机参数采集与传感器系统设计遵循了以下原则：
选择商用级别器件设计GPS模块；
将高度、空速传感器软件移植到数据处理单元；
选择带USB接口的处理器设计接口模块，方便快速完成USB设备开发。
通过BIT实时检测其工作状态是否正常，并通过指示灯报出系统正常/故障的信号。
机电参数采集模块，主要用于采集发动机、操纵、电气等机电系统参数。为了采集模块具有更好的通用性，该模块尽可能多的支持采集轻型运动类飞机的机电信号，包括：
20路电压信号：15路0－5V，5路0－30V，精度+0.1V；
4路电流信号，特性为：4－20mA；
4路热电偶信号，J型/K型可配置；
频率脉冲信号，4路，脉冲幅度不小于2.7V；
电阻信号，8路，其中热敏电阻4路(范围0－1000欧)，铂电阻：PT100/PT10004路(可配置)。

Claims (10)

1.一种发动机参数采集与传感器综合处理系统，包括：姿态数据传感器(101)、大气数据传感器(102)、定位系统(103)、数据处理单元(104)、电源系统(105)、机电参数采集系统(106)及接口系统(107)；姿态数据传感器(101)、大气数据传感器(102)、定位系统(103)、电源系统(105)、机电参数采集系统(106)及接口系统(107)均通过内部总线与数据处理单元(104)连接；
其中，姿态数据传感器(101)包括三轴陀螺(201)、三轴加速度计(202)，大气数据传感器(102)包括大气温度传感器(203)、全静压管(204)，定位系统(103)包括GPS天线(205)、GPS模块(206)，电源系统(105)包括供电模块(208)，机电参数采集系统(106)包括机电参数采集模块(209)，接口系统(107)包括USB接口模块(210)、WIFI模块(211)、WIFI天线(212)及DIP接口模块(213)。
2.如权利要求1所述的一种发动机参数采集与传感器综合处理系统，其特征在于，所述三轴陀螺(201)采用MEMS陀螺，所述三轴加速度(202)计采用MEMS加速度计；三轴陀螺(201)、三轴加速度计(202)用于计算飞机角速率和加速度。
3.如权利要求1所述的一种发动机参数采集与传感器综合处理系统，其特征是：接口系统(107)包含USB接口模块(210)、WIFI模块(211)、WIFI天线(212)和DIP接口模块(213)，实现外部显示控制设备与所述系统互联，USB接口模块(210)完成电能供给和数据通信；WIFI模块(211)和WIFI天线(212)完成USB接口模块(210)故障时的数据通信；DIP接口模块(213)完成控制信息的传输。
4.如权利要求1所述的一种发动机参数采集与传感器综合处理系统，其特征在于，大气温度传感器(203)和全静压管(204)提供数据给数据处理单元(104)解算空速、高度、升降速度。
5.如权利要求1所述的一种发动机参数采集与传感器综合处理系统，其特征在于，GPS天线(205)和GPS模块(206)提供位置、速度、高度、航迹信息供数据处理单元(104)处理。
6.如权利要求1所述的一种发动机参数采集与传感器综合处理系统，其特征在于，机电参数采集模块(209)采集发动机系统和电源系统的各种传感器信号，采集的信号类型有：
0～5V、0～30V电压信号，0～5V、0～30V传感器共地信号，4～20mA的电流信号，4～20mA的传感器共地信号，J型及K型热电偶信号，脉冲频率信号，0～1000欧热敏电阻信号，PT100/PT1000铂电阻信号，地/开开关量信号及参考地信号，旋钮信号，RS422信号，5V DC≥2A及12V DC≥1A的传感器供电信号。
7.如权利要求6所述的一种发动机参数采集与传感器综合处理系统，其特征在于，所述各种传感器信号，经过数据处理单元(104)处理后再通过串行总线发送给USB接口模块(210)与WIFI模块(211)，USB接口模块(210)或WIFI模块(211)将数据处理单元(104)送来的数据，按照约定好的协议将信息打包并分别通过USB接口模块(210)或WIFI天线(212)向外部显示控制设备发出。
8.如权利要求1所述的一种发动机参数采集与传感器综合处理系统，其特征在于，所述USB接口模块(210)和WIFI模块(211)均能作为权利要求1所述系统软件更新、状态诊断、故障记录等维护功能的接口。
9.如权利要求1所述的一种发动机参数采集与传感器综合处理系统，其特征在于，DIP接口模块(213)通过离散线接受外部显示控制设备发来的控制信息。
10.如权利要求1所述的一种发动机参数采集与传感器综合处理系统，其特征在于，供电模块(208)的输入电压为10.5V-15V DC，经过稳压、滤波后能对外提供5V、9V、12V电源，支持USB PD供电标准。
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