CN109407572A - 一种发动机参数采集盒 - Google Patents

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陈华
徐黎
张珣
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Shaanxi Qianshan Avionics Co Ltd
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Shaanxi Qianshan Avionics Co Ltd
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines
    • G01M15/05—Testing internal-combustion engines by combined monitoring of two or more different engine parameters

Abstract

本发明涉及一种发动机参数采集盒，其包括主控制模块、电源模块和插座板部件，主控制模块与电源模块连接，电源模块与插座板部件连接，其中，主控制模块能够实现对发动机多种类型信号的集中采集并转换成RS422总线信号输出。本发明的发动机参数采集盒有效地减少了源端信号在机上长距离集中带入的误差，保证信号的真实有效。

Description

一种发动机参数采集盒
技术领域
本发明涉及发动机参数采集盒，具体涉及到一种对发动机信号实时采集转换的发动机参数采集盒。
背景技术
在对轻小型飞机发动机状态监测中，一般将发动机信号引接到对应采集设备端进行采集，没有一个专门针对发动机信号进行采集的设备。由于不同设备采集处理方式不同，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：
提供一种发动机参数采集盒，其实时采集处理轻小型飞机发动机电阻信号、频率信号和RS232信号，转换成RS422总线数字信号输出。
技术方案：
一种发动机参数采集盒包括主控制模块、电源模块和插座板部件。其中，主控制模块与电源模块连接，电源模块与插座板部件连接，各部件共同组合成一个整体，主控制模块能够实现对发动机电阻信号、频率信号和RS232信号等的集中采集并转换成RS422总线信号输出。
主控制模块可以包括以下电路中一个或多个电路的组合：电阻信号调理电路、频率信号调理电路、RS232信号接口电路、RS422信号接口电路、通道选择电路、程控增益电路、AD转换电路、CPLD电路和CPU电路。电阻信号调理电路与通道选择电路连接，对发动机(4路但不限于4路)电阻传感器信号中的每路信号进行调理，通过恒流源芯片对电阻传感器输出固定的电流，获取每路电阻传感器的电压信号，输入到多通道选择电路；通道选择电路与程控增益电路连接，通道选择电路用于从多通道的输入电压信号中选取1路来采集；程控增益电路与AD转换电路连接，程控增益电路由程控增益放大器构成，可以实现对信号的程序控制放大；AD转换电路与CPLD电路连接，AD转换电路用于将模拟电压信号转换成数字信号；CPLD电路与CPU电路连接，CPLD电路用于实现内部控制逻辑，将微处理器的数据总线控制信号转换成各个功能电路的控制信号；CPU电路与RS422信号接口电路连接，CPU电路是整个模块的核心，控制数据的采集、数据的运算以及与总线的通讯，对采集的信号按RS422格式进行整理输出；RS232信号接口电路与CPU电路连接，RS232信号直接接入CPU电路进行采集；频率信号调理电路与CPLD电路连接，频率信号调理电路由比较器和外围电路组成，此电路构成滞回比较器将输入的频率信号转换为同频率的方波信号，供CPLD电路采集处理。
发动机参数采集盒还可以包括底座部件，插座板部件与底座部件连接。插座板部件可以用于固定输入信号插座，底座部件可以用于固定连接主控制模块、电源模块和插座板部件。
电源模块可以包括防电源反接保护电路、过流保护电路、电源滤波电路、电源转换电路和储能电路。防电源反接保护电路可以与过流保护电路进行连接，采用通用的电源防反接方法，在电源输入回路中串入二极管，利用二极管的单向导通特性达到防止电源反接损坏后继电路的目的；过流保护电路与电源滤波电路连接，过流保护器件选用自复熔丝，当输入的电流大于熔断触发电流时，该器件自动阻断电流，直到输入电流重新恢复正常电流时，该器件才将电路导通，以有效的保证后继负载不会因电流过大而受损；电源滤波电路与电源转换电路连接，电源滤波电路可滤除电源上的尖峰、浪涌电压；电源滤波电路与储能电路连接,对储能电路提供稳定的充电电源；储能电路与电源转换电路连接，电源转换电路把输入的28VDC转换成主控制模块所需的+5V、-15V和+15V电压，并根据产品实际功耗选择储能电容的容值，留有一定余量，以保证50ms的掉电储能时间。
有益效果：
本发明发动机参数采集盒通过集中采集发动机的各类型信号，统一按RS422总线数字信号输出，不需要任何人为干预，在飞机发动机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”数字信号交换通道，有效地减少了发动机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，并具有模块化设计、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)发动机信号采集的时效性
发动机参数采集盒安装于发动机舱附近，采集发动机信号后实时转换成数字总线信号，提高了发动机信号的转换效率，减少了前端信号在传输过程中的延时，转换后的发动机数字总线信号可用于后端设备的共享。
2)提高发动机信号采集精度
对发动机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
发动机参数采集盒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，发动机参数采集盒可以实现小型化和轻量化，例如，其外形尺寸不大于170mm×160mm×50mm，重量不大于0.75kg；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；发动机参数采集盒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是示出本发明原理的框图；
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-插座板部件，4-底板部件。101-电阻信号调理电路，102-频率信号调理电路，103-RS232信号接口电路，104-RS422信号接口电路，105-通道选择电路，106-程控增益电路，107-AD转换电路，108-CPLD电路，109-CPU电路。201-电源反接保护电路，202-过流保护电路，203-电源滤波电路，204-电源转换电路，205-储能电路。
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，发动机参数采集盒由主控制模块1、电源模块2、插座板部件3和底座部件4组成。
如图2所示，主控制模块包括电阻信号调理电路101、频率信号调理电路102、RS232信号接口电路103、RS422信号接口电路104、通道选择电路105、程控增益电路106、AD转换电路107、CPLD电路108和CPU电路109。电阻信号调理电路101与通道选择电路105连接，对发动机传感器提供的电阻信号进行调理，其核心器件为恒流源芯片AD694BQ，输入电压为0V～2.5V对应输出电流为0mA～20mA,每路电阻传感器输出固定的电流，获取每路电阻的电压信号，输入到多通道选择电路；通道选择电路105与程控增益电路106连接，通道选择电路用于从多通道的输入电压信号中选取1路来采集，选择8选1模拟电子开关ADG507ATE，依次进行循环选通；程控增益电路106与AD转换电路107连接，程控增益电路由程控增益放大器AD8251构成，可以实现对信号的程序控制放大，放大倍率可软件编程为1、2、4、8倍；AD转换电路107与CPLD电路108连接，AD转换电路用于将模拟电压信号转换成数字信号，选择双AD四通道模数转换器，分辨率为14位，相对精度为±2LSB；CPLD电路108与CPU电路109连接，CPLD电路用于实现内部控制逻辑，将微处理器的数据总线控制信号转换成各个功能电路的控制信号；CPU电路109与RS422信号接口电路104连接，CPU电路是整个模块的核心，负责控制数据的采集、数据的运算以及与总线的通讯，对采集的信号按RS422格式进行整理输出；RS232信号接口电路104与CPU电路109连接，RS232信号直接接入CPU电路进行采集；频率信号调理电路102与CPLD电路108连接，频率信号调理电路由比较器和外围电路组成，此电路构成滞回比较器将输入的频率信号转换为同频率的方波信号，供CPLD电路采集处理。
如图3所示，电源模块包括防电源反接保护电路201，过流保护电路202，电源滤波电路203，电源转换电路204，储能电路205。防电源反接保护电路201与过流保护电路202进行连接，采用通用的电源防反接方法，在电源输入回路中串入二极管，利用二极管的单向导通特性达到防止电源反接损坏后继电路的目的；过流保护电路202与电源滤波电路203连接，过流保护器件选用自复熔丝，当输入的电流大于触发电流时，该器件自动阻断电流，直到输入电流重新恢复正常电流时，该器件才将电路导通，以有效的保证后继负载不会因电流过大而受损；电源滤波电路203与电源转换电路204连接，电源滤波电路可滤除电源上的尖峰、浪涌电压；电源滤波电路203与储能电路205连接,对储能电路提供稳定的充电电源；储能电路205与电源转换电路204连接，电源转换电路把输入的28VDC转换成主控制模块所需工作电压，并根据产品实际功耗选择储能电容容值，留有一定余量，以保证50ms的掉电储能时间。
插座板部件3和底座部件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。底座部件与主控制模块、电源模块和插座板部件通过螺钉刚性连接固定，使各部件共同组合成一个发动机参数采集盒。

Claims (6)

1.一种发动机参数采集盒，其特征在于，包括主控制模块(1)、电源模块(2)和插座板部件(3)，主控制模块(1)与电源模块(2)连接，电源模块(2)与插座板部件(3)连接，其中，主控制模块(1)能够实现对发动机多种类型信号的集中采集并转换成RS422总线信号输出。
2.根据权利要求1所述发动机参数采集盒，其特征在于，所述多种类型信号包括电阻信号、频率信号和RS232信号。
3.根据权利要求1或2所述的发动机参数采集盒，其特征在于，主控制模块(1)包括以下电路中一个或多个电路的组合：电阻信号调理电路(101)、频率信号调理电路(102)、RS232信号接口电路(103)、RS422信号接口电路(104)、通道选择电路(105)、程控增益电路(106)、AD转换电路(107)、CPLD电路(108)和CPU电路(109)。
4.根据权利要求3所述的发动机参数采集盒，其特征在于，主控制模块(1)能够对所述多种类型信号中的一种或多种信号进行调理。
5.根据权利要求1或2所述发动机参数采集盒，其特征在于，还包括底座部件(4)，插座板部件(3)与底座部件(4)连接。
6.根据权利要求1或2所述发动机参数采集盒，其特征在于，电源模块(2)包括防电源反接保护电路(201)、过流保护电路(202)、电源滤波电路(203)、电源转换电路(204)和储能电路(205)，防电源反接保护电路(201)与过流保护电路(202)进行连接，过流保护电路(202)与电源滤波电路(203)连接，电源滤波电路(203)与电源转换电路(204)连接，电源滤波电路(203)与储能电路(205)连接,储能电路(205)与电源转换电路(204)连接，电源模块对输入的电源进行滤波、储能、防反接和过流保护。
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