CN109342761A - 一种旋翼转速监控处理器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种旋翼转速监控处理器，包括主控制模块、电源模块、底座部件和盖板部件，其特征在于，主控制模块包括转速接口电路、离散量输出驱动电路、频率‑电压转换电路、直流输出电路、转速比较电路和CPLD控制电路，其中，CPLD控制电路分别与转速接口电路、离散量输出驱动电路、频率‑电压转换电路和转速比较电路连接，频率‑电压转换电路分别与直流输出电路和转速比较电路连接。本发明的旋翼转速监控处理器通过底座部件把直升机旋翼转速磁传感器信号和机上供电电源分别引入主控制模块和电源模块，主控制模块采集转速磁传感器的频率信号，将所有采集的频率信号实时转换整理成模拟信号和离散信号后供机上后端机载设备采集。

Description

一种旋翼转速监控处理器
技术领域
本发明涉及到一种旋翼转速监控处理器，具体地涉及一种对转速磁传感器频率信号进行实时采集、判断后输出多路离散信号和模拟信号的旋翼转速监控处理器。
背景技术
对直升机旋翼转速的状态监测中，一般都是将转速磁传感器信号引接到对应采集设备端进行采集，没有一个专门针对转速磁传感器信号进行采集的设备。由于机上采集转速信号的设备多、分布广、采集处理方式不同，导致对相同信号采集后的参数值不一致，甚至存在较大误差；同一信号接到不同设备进行采集还会导致机上接线复杂和信号负载阻抗不匹配的异常情况。
发明内容
发明目的：
提供一种旋翼转速监控处理器，实时采集直升机旋翼转速磁传感器输出的频率信号，经过与判据进行判断后分别输出5路旋翼转速高和5路旋翼转速低离散信号，同时输出3路直流模拟电压信号。
技术方案：
本公开提供一种旋翼转速监控处理器，包括主控制模块、电源模块、底座部件和盖板部件。主控制模块与电源模块和底座部件连接，电源模块与底座部件连接，底座部件与盖板部件连接,各部件共同组合成一个整体。主控制模块包括转速接口电路、离散量输出驱动电路、频率-电压转换电路、直流输出电路、转速比较电路和CPLD控制电路。CPLD控制电路分别与转速接口电路、离散量输出驱动电路、频率-电压转换电路和转速比较电路连接；转速接口电路将直升机转速磁传感器输出的频率信号转换成方波输出到CPLD控制电路进行采集，为避免内部电路对频率信号的影响，采用变压器隔离的方式进行频率信号的输入，后端经过隔直电容隔离直流信号后到滞回比较器输出方波信号；离散量输出驱动电路分别输出旋翼转速高信号和旋翼转速低信号；转速比较电路用于判别转速是超速还是低速。频率-电压转换电路分别与直流输出电路和转速比较电路连接；频率-电压转换电路采用的是PWM信号滤波的方式输出电压信号，滤除PWM波形中的交流分量，只留下直流分量；直流输出电路用于输出直流电压信号。
电源模块可以包括尖峰浪涌抑制电路、电源滤波电路、储能电路、掉电与复位电路和电源转换电路。尖峰浪涌抑制电路与电源滤波电路连接，尖峰抑制采用TVS管，浪涌抑制采用浪涌抑制器。电源滤波电路与储能电路连接，电源滤波电路主要对内部开关电源进行滤波，以及对输入电源滤波，避免相互干扰，储能电路与掉电与复位电路和电源转换电路连接。电源模块对输入的电源进行尖峰浪涌保护、滤波、储能和电源转换，为主控制模块提供掉电复位信号和稳定可靠的工作电源。
主控制模块可以接收转速磁传感器输出的频率信号，对频率信号进行调理、采集和判别后输出多路旋翼转速高信号和多路旋翼转速低信号，包括但不限于5路旋翼转速高信号和5路旋翼转速低信号，每一路输出信号电路一样，采用达林顿三极管进行大电流驱动；并且通过频率-电压转换，采用PWM信号滤波的方式输出多路直流电压信号，包括但不限于3路直流电压信号。
有益效果：
本发明旋翼转速监控处理器通过采集直升机旋翼转速磁传感器频率信号，进行转换和判别后输出多路离散信号和模拟信号，不需要任何人为干预，在直升机旋翼转速信号和后端采集设备之间建立起一个直接的、可靠的、快速的“点对点”信号交换通道，有效地减少了旋翼转速磁传感器频率信号分发时间与中转环节，减少了地面维护人员需求和支持设备花费，在降低运营成本、提高维护效率、减少维护工作量等方面具有明显的优势。并具有外形尺寸小、重量轻、环境适应性强等特点。
主要有益效果如下：
1)旋翼转速磁传感器频率信号采集转换及多路输出
旋翼转速监控处理器安装于直升机旋翼附近，采集旋翼转速磁传感器频率信号后，进行转换和判别后分别输出5路旋翼转速高和5路低报警信号，同时输出3路直流模拟电压信号，提高了转速磁传感器信号的利用效率，转换后的多路离散信号和模拟信号可满足后端多种设备的直接采集。
2)提高旋翼转速磁传感器频率信号采集精度
对旋翼转速磁传感器频率信号的集中采集处理，有效地减少了源端信号在机上长距离传输及分散采集带入的误差，保证信号的精度。
3)模块化设计
旋翼转速监控处理器各部件采用模块化设计，模块间耦合度低，优先选用标准件，提高了产品的互换性和维修效率。
4)轻小型，抗环境试验条件效果更好
利用本发明的布置，旋翼转速监控处理器可以实现小型化和轻量化，例如，其外形尺寸不大于120mm×800mm×60mm，重量不大于0.4kg，各模块采用多点螺钉刚性连接固定，印制板及电子元器件喷涂三防漆，提高了环境试验的耐受性。旋翼转速监控处理器通过四颗螺钉固定在飞机上，拆卸快捷，维护方便。
附图说明
图1是示出原理的框图；
图2是示出本发明的主控制模块的框图；
图3是示出本发明的电源模块的框图。
其中：1-主控制模块，2-电源模块，3-底座部件，4-盖板部件；
101-转速接口电路，102-离散量输出驱动电路，103-频率-电压转换电路，104-直流输出电路，105-转速比较电路，106-CPLD控制电路；
201-尖峰浪涌抑制电路，202-电源滤波电路，203-储能电路，204-掉电与复位电路，205-电源转换电路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述，请参阅图1至图3。
如图1所示，旋翼转速监控处理器由主控制模块1、电源模块2、底座部件3和盖板部件4组成。
如图2所示，主控制模块1包括转速接口电路101、离散量输出驱动电路102、频率-电压转换电路103、直流输出电路104、转速比较电路105和CPLD控制电路106。其中，CPLD控制电路106分别与转速接口电路101、离散量输出驱动电路102、频率-电压转换电路103和转速比较电路105连接；转速接口电路将频率信号转换成方波输出到CPLD控制电路进行采集，为避免内部电路对转速信号的影响，采用变压器隔离的方式进行频率信号的输入，后端经过隔直电容隔离直流信号后到滞回比较器输出方波信号；转速比较电路用于判别是否旋翼转是速超速还是低速，超速比较电路原理与低速比较电路原理一致，只是阈值电压不一样；离散量输出驱动电路主要采用达林顿三极管HJ122D进行大电流驱动，其电流传输比最小为1000，在CPLD驱动下，其最大输出电流为360mA，离散量输出驱动电路一共有10路，每一路电路一样，分别输出5路旋翼转速高离散信号和5路旋翼转速低离散信号。频率-电压转换电路103分别与直流输出电路104和转速比较电路105连接，频率-电压转换电路采用的是PWM信号滤波的方式输出电压信号，滤除PWM波形中的交流分量，只留下直流分量；直流输出电路采用电压跟随器结构，一共3路输出电路，输出直流电压信号。
如图3所示，电源模块2包括尖峰浪涌抑制电路201、电源滤波电路202、储能电路203、掉电与复位电路204和电源转换电路205。尖峰浪涌抑制电路201与电源滤波电路202连接，尖峰抑制采用TVS管，浪涌抑制采用浪涌抑制器；电源滤波电路202与储能电路203连接，电源滤波电路主要对输入的28VDC电源进行滤波，避免相互干扰；储能电路203与掉电与复位电路204和电源转换电路205连接，掉电与复位电路主要由MAX705构成，在5V电源电压低于4.65V时输出低电平复位信号，在输入电源低于11.25V时，输出低电平掉电信号，电源转换电路由LT3685的典型电路构成，包括5V电源转换电路和15V电源转换电路。电源模块对输入的电源进行尖峰浪涌保护、滤波、储能和电源转换，为主控制模块提供掉电复位信号和稳定可靠的工作电源。
底座部件3和盖板部件4属于结构部件，把输入信号插座与结构件固定，把输入信号通过导线与主控制模块和电源模块连接。盖板部件与主控制模块、电源模块和底座部件通过螺钉刚性连接固定，使各部件共同组合成旋翼转速监控处理器。

Claims (7)

1.一种旋翼转速监控处理器，包括主控制模块(1)、电源模块(2)、底座部件(3)和盖板部件(4)，其特征在于，主控制模块(1)包括转速接口电路(101)、离散量输出驱动电路(102)、频率-电压转换电路(103)、直流输出电路(104)、转速比较电路(105)和CPLD控制电路(106)，其中，CPLD控制电路(106)分别与转速接口电路(101)、离散量输出驱动电路(102)、频率-电压转换电路(103)和转速比较电路(105)连接，频率-电压转换电路(103)分别与直流输出电路(104)和转速比较电路(105)连接。
2.根据权利要求1所述的旋翼转速监控处理器，其特征在于，电源模块(2)包括尖峰浪涌抑制电路(201)、电源滤波电路(202)、储能电路(203)、掉电与复位电路(204)和电源转换电路(205)，尖峰浪涌抑制电路(201)与电源滤波电路(202)连接，电源滤波电路(202)与储能电路(203)连接，储能电路(203)分别与掉电与复位电路(204)和电源转换电路(205)连接。
3.根据权利要求1或2所述的旋翼转速监控处理器，其特征在于，电源模块(2)对输入的电源信号进行尖峰浪涌保护、滤波、储能和电压转换。
4.根据权利要求1或2所述的旋翼转速监控处理器，主控制模块(1)对旋翼转速频率信号进行调理和采集，对输入的频率信号进行采集判别后输出旋翼转速高信号和旋翼转速低信号，并且对输入的频率信号进行频率-电压转换以输出直流电压信号。
5.根据权利要求4所述的旋翼转速监控处理器，输入的所述频率信号是磁传感器频率信号。
6.根据权利要求4所述的旋翼转速监控处理器，所述旋翼转速高信号是5路旋翼转速高信号，所述旋翼转速低信号是5路旋翼转速低信号。
7.根据权利要求4所述的旋翼转速监控处理器，所述直流电压信号是3路直流电压信号。
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