CN109839511A - 一种转速信号采集电路 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机载计算机接口领域，涉及一种隔离型防过压转速信号采集电路。所述的电路包括变压器、过压保护电路、低通滤波电路、滞回比较电路，在电路采集前端通过变压器隔离输入的转速信号，然后通过过压保护电路，对信号中的高电压进行抑制，再通过低通滤波电路滤除信号中的高频干扰信号，最后通过滞回比较电路，将信号转换为标准的数字电平信号，通过频率计数法获得信号的数字量。提出一种隔离型防过压转速信号采集电路，实现转速信号采集的电气隔离、耐高电压输入、采集范围广、采集精度高。

Description

一种转速信号采集电路
技术领域
本发明属于机载计算机接口领域，涉及一种隔离型防过压转速信号采集电路。
背景技术
旋翼是直升机最具特色的标志，也是直升机不可或缺的重要组成部件，是直升机系统的核心部件。其作用是飞机在飞行过程中，无论处于什么飞行状态，需要通过调节旋翼转速和倾角，保证飞机最佳特性。旋翼转速是直升机的一个重要参数。传统的旋翼转速采集电路采用分立元件设计，电路复杂、元器件多、故障率高、精度差、维修难度大。随着电子技术的发展、专用集成器件的应用，使集成电路技术设计旋翼转速采集电路成为可能，提高系统的工作可靠性。
直升机旋翼转速由于其自身信号的特殊要求，要求设计采集电路存在如下特点：
1.信号采集系统与外部传感器需进行电气完全隔离；
2.旋翼转速信号变化范围大，采集范围从每分钟几赫兹到几百赫兹，电压变化范围也就从毫伏到几十伏，采集电路为满足此要求需具备防过压保护电路，保证输入信号不损坏电路；
3.在直升机机载环境中，需要在振动和高低温环境恶劣环境，采集旋翼转速稳定不超差。
发明内容
本发明解决的技术问题：提出一种隔离型防过压转速信号采集电路，实现转速信号采集的电气隔离、耐高电压输入、采集范围广、采集精度高。
本发明的技术方案：一种转速信号采集电路，其特征为：所述的电路包括变压器、过压保护电路、低通滤波电路、滞回比较电路，在电路采集前端通过变压器隔离输入的转速信号，然后通过过压保护电路，对信号中的高电压进行抑制，再通过低通滤波电路滤除信号中的高频干扰信号，最后通过滞回比较电路，将信号转换为标准的数字电平信号，通过频率计数法获得信号的数字量。
优选地，所述的转速信号采集电路特别适用于直升机旋翼转速信号的采集。
优选地，过压保护电路通过电阻R2、电阻R3和二极管V1至V4串联构成分压电路，分压后的信号通过运算放大器N1A和N1B输出。
优选地，低通滤波电路N2A和N2B输出分别连接到滞回比较电路的比较器N3的正、负输入端，比较器N3输出通过电阻R9上拉到VCC，信号经施密特触发器D1反向后输出；
施密特触发器D2串入比较器N3正端的反馈电路，施密特触发器D3和D4串入比较器N3负端的反馈电路，两个反馈电路构成正反馈，保证比较器的翻转形成滞回比较。
本发明的有益效果：提出了一种基于变压器、运算放大器、比较器和门电路的频率采集电路，实现高精度的直升机旋翼转速信号采集，具备电路隔离、过压保护、信号滤波、滞回比较等功能，有效地保证了在直升机恶劣环境下转速信号采集的稳定性和精度，提高了系统精度和响应速度。
附图说明
图1为隔离型防过压转速信号采集电路的原理图。
具体实施方式
一种隔离型防过压转速信号采集电路，包括变压器、过压保护电路、低通滤波电路、滞回比较电路。其特征在于，在电路采集前端通过变压器隔离输入的转速信号，实现电气隔离；通过过压保护电路，对信号中的高电压进行抑制，保证后级电路不因高电压而烧毁；通过低通滤波电路、滤除信号中高频干扰信号；通过滞回比较电路，将信号转换为标准的数字电平信号，通过频率计数法获得信号的数字量。
前端通过变压器进行传感器器输出信号与采集电路的电气隔离，保证了传感器输出的高频噪声等干扰信号无法传输到转速信号采集电路中。
过压保护电路
过压保护电路中电阻R2、R3和二级管V1－V4构成分压电路，保证输入到运算放大器N1A和N1B的信号电压不超过芯片的工作范围，保证输入电压不会损坏采集芯片。电容C1并联在输入信号的两端，为差模滤波电容，电容C2、C3并联在输入信号与GND之间，为共模滤波电容，通过共模和差模滤波对信号中的高频干扰进行滤除。运算放大器N1A和N1B为负反馈连接，对输入信号有极高的输入阻抗，同时对输出呈现低阻抗。
低通滤波电路
低通滤波电路中R5和C5构成信号正端的一阶低通滤波，其滤波截至频率为同时R5和R7与运算放大器N2A一起构成负反馈比例电路，其关系式为Uout＝－R7/R5*Uin。；低通滤波电路中R6和C6构成信号负端的一阶低通滤波，其滤波截至频率为同时R6和R8与运算放大器N2B一起构成负反馈比例电路，其关系式为Uout＝－R8/R6*Uin。运算放大器N2A和N2B为负反馈连接，对输入信号有极高的输入阻抗，同时对输出呈现低阻抗。
滞回比较电路
滞回比较电路有比较器和反向施密特触发器构成，低通滤波电路N2A和N2B输出分别连接到比较器N3的正、负输入端，比较器输出通过电阻R9上拉到VCC，转换输出电平为数字电平，信号经施密特触发器D1反向后输出。同时施密特触发器D2串入比较器N3正端的反馈电路，施密特触发器D3和D4串入比较器N3负端的反馈电路，两个反馈电路构成正反馈，保证比较器的翻转形成滞回比较。
滞回比较电路输出进入可编程逻辑，通过频率计数法获得频率信号的数字量。
本发明应用于直升机旋翼系统中，按本发明中所提出的电路原理设计电路，有效地保证了在直升机恶劣环境下频率信号采集的稳定性和精度，提高了系统精度。

Claims (4)

1.一种转速信号采集电路，其特征为：所述的电路包括变压器、过压保护电路、低通滤波电路、滞回比较电路，在电路采集前端通过变压器隔离输入的转速信号，然后通过过压保护电路，对信号中的高电压进行抑制，再通过低通滤波电路滤除信号中的高频干扰信号，最后通过滞回比较电路，将信号转换为标准的数字电平信号，通过频率计数法获得信号的数字量。
2.根据权利要求1所述的一种转速信号采集电路，其特征为：所述的转速信号采集电路特别适用于直升机旋翼转速信号的采集。
3.根据权利要求1所述的一种转速信号采集电路，其特征为：过压保护电路通过电阻R2、电阻R3和二极管V1至V4串联构成分压电路，分压后的信号通过运算放大器N1A和N1B输出。
4.根据权利要求1所述的一种转速信号采集电路，其特征为：低通滤波电路N2A和N2B输出分别连接到滞回比较电路的比较器N3的正、负输入端，比较器N3输出通过电阻R9上拉到VCC，信号经施密特触发器D1反向后输出；
施密特触发器D2串入比较器N3正端的反馈电路，施密特触发器D3和D4串入比较器N3负端的反馈电路，两个反馈电路构成正反馈，保证比较器的翻转形成滞回比较。
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