CN109733617B - 一种飞机风挡玻璃加温温度控制盒 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞机风挡玻璃加温温度控制盒，该温度盒针对温度传感器PT1000设计出新的控制电路，安装于驾驶舱。其功能为接通或断开玻璃内的加热组件，自动控制玻璃的温度，达到防冰和除冰的目的；同时具有自检及示错功能；采用PT1000温度传感器和玻璃加温温度控制盒的电路结构，保证了产品的互换性，避免了地面保障人员需要根据风挡玻璃内部温度传感器对玻璃加温温度控制盒进行参数调节，节省了大量的人力物力，缩短了飞机维护时间，大大提高了本发明的实用性。

Description

一种飞机风挡玻璃加温温度控制盒

【技术领域】

本发明属于风挡电加温玻璃领域，具体涉及一种飞机风挡玻璃加温温度控制盒。

【背景技术】

飞机飞行过程中随飞行高度和外界环境气候的变化，驾驶员风挡玻璃温度随之变化，导致驾驶员风挡玻璃可能出现结冰结霜现象，影响飞行安全。因此，所有飞机在驾驶员风挡玻璃内部均布置有温度传感器和玻璃加热组件。温度传感器用于对风挡玻璃温度进行检测，玻璃加温组件用于对风挡玻璃进行加温，采用三相交流115V电源提供加热电源。玻璃加温温度控制盒用于控制加热电源的接通与断开，防止风挡玻璃因温度过低出现结冰结霜现象，或者温度过高而炸裂。

目前我国Y8飞机风挡玻璃内部布置的温度传感器均为MF111-2，温度离散性非常大，互换性较差，导致每个玻璃加温温度控制盒在机上安装时，均需要根据该架机上风挡玻璃内部的温度传感器参数对玻璃加温温度控制盒进行调节。该调节过程非常困难，并且因在外场无法精确测量风挡玻璃的环境温度，导致玻璃加温温度控制盒的参数调节无法保证精度。

为改善MF111-2温度传感器的缺陷，将温度传感器更换为PT1000温度传感器，精度高，但如何将该温度传感器适用于多个挡风玻璃为需要解决的问题。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种飞机风挡玻璃加温温度控制盒；该控制盒针对PT1000温度传感器，设计出一种适用于该传感器的电路控制系统。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种飞机风挡玻璃加温温度控制盒，包括盒体，盒体内设置有左玻璃组件和右玻璃组件，分别用于控制左风挡玻璃和右风挡玻璃的中的加热元件；每一个玻璃组件上包括驱动加热部分和加热检测部分；驱动加热部分包括第四放大器，第四放大器的输入端连接至挡风玻璃内的常规温度传感器，第四放大器的输出端分为三个支路，分别连接至第一比较器、第二比较器和第三比较器，第一比较器的输出端依次连接有第一门电路、驱动器和接触器，接触器的输出端连接至一个风挡玻璃的加热元件；第二比较器的输出端分为两个支路，一个支路依次连接有第二门电路、第六门电路和故障指示灯，另一个支路直接连接至短路指示灯；第三比较器连接至断路指示灯；故障指示灯设置在驾驶员的操作界面上。

加热检测部分包括加热元件，加热元件的输出端连接有三个互感器，每一个互感器连接有一个放大器，三个放大器的输出端共同连接至第三门电路，第三门电路的输出端分为两个支路，分别连接至第四门电路和第五门电路，第四门电路连接至无电流指示灯，第五门电路连接至错误电流指示灯；

所述常规温度传感器为PT1000温度传感器。

本发明的进一步改进在于：

优选的，飞机左风挡玻璃组件和右风挡玻璃组件内均设置有备用温度传感器；每一个玻璃组件的第四放大器的输入端为第一动触点，第一动触点连接至常规温度传感器或备用温度传感器。

优选的，第一门电路的输出端分有另两条支路，分别连接至第四门电路和第五门电路。

优选的，第四门电路的输出端同时连接至第六门电路，第五门电路的输出端同时连接至第六门电路。

优选的，每一个玻璃组件的加热元件设置有强功率档位和弱功率档位，通过第三动触点连接至到强功率档位的静触点或弱功率档位的静触点，两个功率档位的静触点连接均连接至强弱判断电路，强弱判断电路的输出端分为三路，分别连接至第一放大器、第二放大器和第三放大器。

优选的，强功率档位的静触点和判断强弱电路之间设置有支路连接至电源电路，弱功率档位的静触点和判断强弱电路之间设置有支路连接至电源电路。

优选的，第一比较器、第二比较器和第三比较器共同的输入端为第二动触点，第二动触点连接至第四放大器的输出端或电源及自检电路组件。

优选的，短路指示灯、断路指示灯、无电流指示灯和错误电流指示灯，均设置在盒体的前面板上。

优选的，前面板上设置有转换开关、电位器和自检测开关，自检测开关连接至电源及自检电路组件，电位器用于对盒体内的电路进行自检。

优选的，短路指示灯、断路指示灯、无电流指示灯和错误电流指示灯均为发光二极管。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种飞机风挡玻璃加温温度控制盒，该温度控制盒针对温度传感器PT1000设计出新的控制电路，安装于驾驶舱。其功能为接通或断开玻璃内的加热组件，自动控制玻璃的温度，达到防冰和除冰的目的；同时具有自检及示错功能；采用PT1000温度传感器和玻璃加温温度控制盒的电路结构，保证了产品的互换性，避免了地面保障人员需要根据风挡玻璃内部温度传感器对玻璃加温温度控制盒进行参数调节，节省了大量的人力物力，缩短了飞机维护时间，大大提高了本发明的实用性。

进一步的，每一个玻璃内设置有备用温度传感器，当驾驶员通过电路发现传感器异常时，能够通过切换第一动触点切换传感器。

进一步的，第一门电路设置有支路通向第五门电路，当该支路出现故障时，能够在错误电流的指示灯显示。

进一步的，第四门电路和第五门电路均通过第六门电路将故障传递至故障指示灯，将故障问题传递至驾驶员处。

进一步的，每一个玻璃组件的加热元件设置有强功率档位和弱功率档位，便于驾驶员根据玻璃的结冰情况选择加热功率。

进一步的，第一比较器、第二比较器和第三比较器共同的输入端连接为动触点，便于电路自检。

进一步的，盒体上设置有开关和指示灯，用于进行操作和视警。

【附图说明】

图1为加温温度控制盒分解图；

图2为加温温度控制盒与温度传感器PT1000的交联图；

图3为加温温度控制盒原理框图；

其中：1-盒体；2-转换开关；3-电位器；4-自检测开关；5-发光二极管；6-前面板；7-第一螺钉；8-侧板；9-左玻璃组件；10-右玻璃组件；11-连接柱；12-电源及自检电路组件；13-垫圈；14-弹簧垫圈；15-第二螺钉；16-盖板；17-标牌；18-第一芯电连接器插座；19-第二芯电连接器插座；20-衬垫；21-第三芯电连接器插座；22-后面板；23-螺母；24-底板；25-第一动触点；26-第二动触点；27-第三动触点。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明为一种玻璃加温温度控制盒，玻璃加温温度控制盒包括盒体1、前面板6、后面板22、底板24、盖板16和两个侧板8，前面板6、后面板22和两个侧板8通过若干个第一螺钉7固定连接，组成四方体，即温度控制盒的侧壁，四个侧板的上端和盖板16固定连接，下端和底板24固定连接，前面板6、后面板22、底板24、盖板16和两个侧板8共同构成盒体1；盖板16上设置有标牌17。

前面板6上分为左玻璃区域和右玻璃区域，每一个玻璃区域设置有转换开关2、自检测开关4、4个发光二极管5和两个校准电位器3、4个发光二级管分别为短路指示灯、断路指示灯、无电流指示灯和错误电流指示灯；当装入玻璃内的温度传感器指示值出现较大偏差时，两个校准电位器3可对温度传感器指示值进行调整，以匹配飞机风挡玻璃的加温指标要求；转换开关2和第一动触点25连通，用于切换常用温度传感器和备用温度传感器。

后面板22上设置有三个芯电连接器插座，分别为第一芯电连接器插座18；第二芯电连接器插座19和第三芯电连接器插座21，三个芯电连接器插座均通过衬垫20和螺母23固定设置在后面板22上，第一芯电连接器插座18连接温度传感器，第二芯电连接器插座19连接至互感器，第三芯电连接器插座21连接至加热元件和飞机上的供电装置。

盒体1内设置有三个平行的电路板，从上到下依次为电源及自检电路组件12、右玻璃组件10和左玻璃组件9；电源及自检电路组件12通过四个角的第二螺钉15、弹簧垫圈14及垫圈13和盖板16固定连接，电源及自检电路组件12和右玻璃组件10之间，及右玻璃组件10和左玻璃组件9之间均通过四个角的连接柱11固定连接。

飞机的玻璃分为左玻璃和右玻璃，每一个玻璃对应一个玻璃加温控制组件，左玻璃加温控制组件对应左玻璃组件9，右玻璃加温控制组件对应右玻璃组件10；下面只针对一个玻璃玻璃组件内的结构和连接关系进行描述，另一个完全相同。

每一个玻璃内装有两个温度传感器，一个为正常使用，另一备用；每一个玻璃内装有一个加热元件，一个加热元件对应三个互感器；左玻璃组件9和左玻璃内的温度传感器和加热元件连接，左玻璃组件内设置有第四放大器，第四放大器的输入端为第一动触点25，一个玻璃内的两个温度传感器分别连接有一个静触点，第一动触点能够和两个温度传感器的静触点连通，用于切换温度传感器；第四放大器的输出端为一个静触点，第一比较器、第二比较器和第三比较器并联，三者的输入端共同连接至第二动触点26的输出端、第二动触点26的一个输入端和第四放大器连接，另一个输入端连接至电源及自检电路组件12；第一比较器连接至第一门电路，第一门电路的输出端分为三个支路，分别连接至驱动器、第四门电路和第五门电路，驱动器连接至接触器，接触器连接至加热元件；第四门电路连接至无电流指示灯，第五门电路连接至显示错误电流指示灯；第二比较器的输出端分为两路，第二门电路和短路指示灯，第二门电路连接至第六门电路，第六门电路的输出端连接至故障指示灯，故障指示灯在驾驶员的显示界面上；第三比较器的输出端连接至断路指示灯。

每个加热元件同时连接至三个互感器，三个互感器分别连接至第一放大器、第二放大器和第三放大器；三个放大器同时连接至第三门电路，第三门电路的输出端分为两个支路，一个连接至第四门电路，一个连接至第五电路，第四门电路连接至无电流指示灯，第五门电路连接至显示错误电流指示灯；

加热元件分为强功率和弱功率，功率切换键在驾驶员的操作界面上；功率切换键为第三动触点27，第三动触点27连接至外部的功率控制开关；第三动触点27能够切换到强功率的静触点和弱功率的静触点，两个功率的静触点连接均连接至强弱判断电路，强弱判断电路的输出端分为三路，分别是第一放大器、第二放大器和第三放大器；强弱加温模式通过外部控制开关进行选择，并送到强弱判断电路进行判断，进而选择第一放大器、第二放大器和第三放大器所对应的放大倍数。

参见图2中在虚线框内的部分，电源及自检电路组件12，包括电源电路部分和自检电路部分，其中电源电路部分将左、右玻璃的两路28V供电分别经过整流滤波后，各自产生独立的12V和5V电压供左、右玻璃组件使用。

自检电路部分的作用是对整个控制盒的工作性能进行检查。打开自检开关(第二动触点26切换至自检电路的静触点)，则接通自检电路。电路工作时，会分时产生四组脉冲信号，则整个电路分别工作在停止加温、加温、传感器短路和传感器断路四种工作状态。并循环进行，一个自检过程约需10秒。前5秒工作在停止加温、加温状态，后5秒工作在传感器短路和传感器断路状态，同时，点亮“短路”指示灯和“断路”指示灯。

a)左玻璃自检测将自检测1开关拨向上方，则依次进入工作指示灯亮、工作指示灯灭、“短路”指示灯亮、“断路”指示灯亮四种状态，每种状态间隔约2.5秒。检测完毕，将自检测1开关拨向下方。

右玻璃自检测将自检测2开关拨向上方，则依次进入工作指示灯亮、工作指示灯灭、“短路”指示灯亮、“断路”指示灯亮四种状态，每种状态间隔约2.5秒。检测完毕，将自检测2开关拨向下方。

自检测只允许在地面测试过程中进行，且自检测完成后应立即将自检测开关拨向下方，即第二动触点26切换至第一比较器、第二比较器和第三比较器的静触点。

工作原理：

风挡玻璃内的PT1000温度传感器在玻璃温度发生变化时，其电阻值发生变化，通过加温温度控制盒内部电路将电阻值的变化转换为电压变化，通过第四放大器进行放大处理，该信号进入第一比较器，在第一比较器内与预定的玻璃加温温度控制点、停止加温温度控制点所对应的电压值进行比较，一旦温度低于玻璃加温温度控制点，输出一个加温信号至第一门电路，第一门电路驱动后端的驱动器，驱动器通控制玻璃加温接触器吸合，使得加热元件接通115V三相交流电源对风挡玻璃进行加热；当温度传感器采集到的温度在第一比较器内比较后高于停止加温温度控制点时，输出一个停止加温信号，第一门电路控制驱动器，驱动器使接触器断开，停止进行加热；加热过程中通过三个电流互感器实现对加温电流进行检测。

第二比较器同时进行电压值的比较，当发现传感器短路时，第二比较器产生一个高电平，第六门电路输出高电平，产品点亮“短路”指示灯，并点亮飞行员面前的故障指示灯；

第三比较器通过第四放大器传入的信号，发现温度传感器断路时，通过断路指示灯显示提醒。

加热元件工作原理：

当有加温信号并有加温电流时加热元件正常工作，加热元件输出端连接的三个互感器为电流互感器，用于对加温电流进行检测，同时对应三个放大器；当互感器检测出加热元件有加温信号而没有加温电流，则产生一个控制信号，将该信号放大后通过第三门电路和第四门电路点亮故障指示灯，并点亮“无电流”的指示灯。当互感器检测出加热元件没有加温信号而有加温电流，则产生一个控制信号，将该信号放大后通过第三门电路和第五门电路点亮故障指示灯，并点亮“错误电流”的指示灯；两种情况均可通过第六门电路传递至驾驶员显示界面的故障指示灯上，提醒驾驶员。

风挡玻璃采用115V三相交流电进行加温，A、B、C三相分别连接3组加热组件(三组加热组件通过切换强弱加温，接法发生变化，功率就会不一样)，强加温时负载为三角形接法，弱加温时负载为星型接法。A、B、C三相交流电与加热组件连接时采用三相电流互感器对三相电流进行检测，与滞回比较器(第一比较器)输出的加温/停止加温信号进行比对，进而判断玻璃加温控制电路是否正常，通过故障指示灯进行指示。

该电路结构有两套电路，分别对左风挡玻璃和右风挡玻璃进行加温控制；每一个电路内设置有自检电路以实现功能检测；当第二动触点26连接至自检电路的静触点时，此时整个电路未与温度传感器连接。

每一个在传感器短路或断路时，通过第一动触点25的转换，可接入另一个备用的传感器，以解决传感器短路，断路引发的故障，提高可靠性。

PT1000温度传感器，相对于MF111-2温度一致性好，精度高，采用该温度传感器的风挡玻璃加温温度控制盒不需要进行出厂调试，即可满足温度控制点±1℃误差范围。

本发明中的第一放大器、第二放大器、第三放大器和第四放大器的型号均为运算放大器G7F124MJ；第一比较器、第二比较器和第三比较器的型号均为运算放大器G7FOP284；第一门电路、第二门电路和第五门电路的型号均为四2输入与非门CC4011；第三门电路、第四门电路和第六门电路的型号均为双4输入与非门CC4012；驱动器的型号为NPN达林顿管MJD112D；接触器的型号为继电器KJZC-4M 027M/01；互感器均为RC2004-14。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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)

1.一种飞机风挡玻璃加温温度控制盒，其特征在于，包括盒体(1)，盒体(1)内设置有左玻璃组件(9)和右玻璃组件(10)，分别用于控制左风挡玻璃和右风挡玻璃的中的加热元件；每一个玻璃组件上包括驱动加热部分和加热检测部分；驱动加热部分包括第四放大器，第四放大器的输入端连接至挡风玻璃内的常规温度传感器，第四放大器的输出端分为三个支路，分别连接至第一比较器、第二比较器和第三比较器，第一比较器的输出端依次连接有第一门电路、驱动器和接触器，接触器的输出端连接至一个风挡玻璃的加热元件；第二比较器的输出端分为两个支路，一个支路依次连接有第二门电路、第六门电路和故障指示灯，另一个支路直接连接至短路指示灯；第三比较器连接至断路指示灯；故障指示灯设置在驾驶员的操作界面上；

加热检测部分包括加热元件，加热元件的输出端连接有三个互感器，每一个互感器连接有一个放大器，三个放大器的输出端共同连接至第三门电路，第三门电路的输出端分为两个支路，分别连接至第四门电路和第五门电路，第四门电路连接至无电流指示灯，第五门电路连接至错误电流指示灯；

所述常规温度传感器为PT1000温度传感器。

2.根据权利要求1所述的一种飞机风挡玻璃加温温度控制盒，其特征在于，飞机左风挡玻璃组件和右风挡玻璃组件内均设置有备用温度传感器；每一个玻璃组件的第四放大器的输入端为第一动触点(25)，第一动触点(25)连接至常规温度传感器或备用温度传感器。

3.根据权利要求1所述的一种飞机风挡玻璃加温温度控制盒，其特征在于，第一门电路的输出端分有另两条支路，分别连接至第四门电路和第五门电路。

4.根据权利要求1所述的一种飞机风挡玻璃加温温度控制盒，其特征在于，第四门电路的输出端同时连接至第六门电路，第五门电路的输出端同时连接至第六门电路。

5.根据权利要求1所述的一种飞机风挡玻璃加温温度控制盒，其特征在于，每一个玻璃组件的加热元件设置有强功率档位和弱功率档位，通过第三动触点(27)连接至到强功率档位的静触点或弱功率档位的静触点，两个功率档位的静触点连接均连接至强弱判断电路，强弱判断电路的输出端分为三路，分别连接至第一放大器、第二放大器和第三放大器。

6.根据权利要求5所述的一种飞机风挡玻璃加温温度控制盒，其特征在于，强功率档位的静触点和判断强弱电路之间设置有支路连接至电源电路，弱功率档位的静触点和判断强弱电路之间设置有支路连接至电源电路。

7.根据权利要求1所述的一种飞机风挡玻璃加温温度控制盒，其特征在于，第一比较器、第二比较器和第三比较器共同的输入端为第二动触点(26)，第二动触点(26)连接至第四放大器的输出端或电源及自检电路组件(12)。

8.根据权利要求7项所述的一种飞机风挡玻璃加温温度控制盒，其特征在于，短路指示灯、断路指示灯、无电流指示灯和错误电流指示灯，均设置在盒体(1)的前面板(6)上。

9.根据权利要求8所述的一种飞机风挡玻璃加温温度控制盒，其特征在于，前面板(6)上设置有转换开关(2)、电位器(3)和自检测开关(4)，自检测开关连接至电源及自检电路组件(12)，电位器(3)用于对盒体(1)内的电路进行自检。

10.根据权利要求1所述的一种飞机风挡玻璃加温温度控制盒，其特征在于，短路指示灯、断路指示灯、无电流指示灯和错误电流指示灯均为发光二极管。

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