CN109916385A - 一种多工作模式飞机备用罗盘校验仪 - Google Patents
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Abstract
一种多工作模式飞机备用罗盘校验仪。其包括壳体和安装在壳体上的隔板、磁传感器、水平角度传感器、处理器模块、罗盘转动旋钮、观察窗转动旋钮、磁航向游标转动旋钮、观察窗锁定按键、水平角度传感器定向按键、复位开关、充电电池、电源开关、充电接口、树莓派模块和电子显示器；本发明效果：具备了目前两种飞机罗盘校验设备的工作模式，且相应设备操作方法一致，并可实现两种工作模式的相互切换。本发明校准时间较短，维护成本低，便携性强；与机械式罗差方位仪相比，使用数字化设备可降低机械误差，且可通过算法及时校准误差，可重复操作性强，更新时成本低。具有设备简单、操作方便、检测速度快，受周围环境的影响小等特点，很适于现场检测。
Description
技术领域
本发明属于航空机载电子设备维修工程技术、航空机务维修实践教学和培训领域，特别是涉及一种多工作模式飞机备用罗盘校验仪。
背景技术
目前，飞机备用罗盘安装在驾驶舱前挡风玻璃中央上方，采用磁条式传感器测量飞机磁航向。由于机体金属结构和电子电气设备原因，飞机存在附加磁场，即飞机磁场。飞机备用罗盘测量的是飞机磁场和地磁场的合成磁场，得到的磁航向存在误差，即罗差。因此，飞机备用罗盘需要定期校验和调节，消除罗差，从而满足适航要求。
目前，飞机备用罗盘的校验设备存在两种：机载惯性基准系统和机械式罗差方位仪。机载惯性基准系统存在启动和校准时间较长，维修成本较高等工程问题；机械式罗差方位仪存在长时间使用机械误差较大，重复操作频率高，对校验设备损伤大等工程问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种多工作模式飞机备用罗盘校验仪。
为了达到上述目的，本发明提供的多工作模式飞机备用罗盘校验仪包括：壳体和安装在壳体上的隔板、磁传感器、水平角度传感器、处理器模块、罗盘转动旋钮、观察窗转动旋钮、磁航向游标转动旋钮、观察窗锁定按键、水平角度传感器定向按键、复位开关、充电电池、电源开关、充电接口、树莓派模块和电子显示器；其中，隔板水平设置在壳体的内部，由此将壳体分成上下两个空间；处理器模块分别与磁传感器、水平角度传感器、罗盘转动旋钮、观察窗转动旋钮、磁航向游标转动旋钮、观察窗锁定按键、水平角度传感器定向按键、复位开关和树莓派模块电连接，树莓派模块同时与电子显示器电连接；充电电池用于为本罗盘校验仪中各用电部件供电；充电接口与充电电池电连接，用于连接220V/50Hz外接电源，由此为充电电池进行充电；电源开关与充电电池电连接。
所述的壳体是由框架、前面板、后面板、上面板、下面板和两个侧面板构成的长方体形箱体结构：前面板上形成有六个通孔，分别用于安装罗盘转动旋钮、观察窗转动旋钮、磁航向游标转动旋钮、观察窗锁定按键、水平角度传感器定向按键和复位开关；后面板上形成有两个通孔，分别用于安装电源开关和充电接口；上面板上安装有电子显示器；水平角度传感器和磁传感器分别安装在隔板和下面板的表面中部，并且水平角度传感器、磁传感器和下面板上沿前后方向延伸的中线相重合；处理器模块、树莓派模块和充电电池也安装在隔板上。
所述的处理器模块包括A/D转换电路板、ARM开发板、电源转换电路板。
所述的磁传感器由工业级单片机、磁场感应器及驱动芯片组成。
所述的水平角度传感器是一种倾角传感器。
所述的罗盘转动旋钮、观察窗转动旋钮和磁航向游标转动旋钮采用精密多圈电位器。
所述的树莓派模块是运行Windows操作系统的微型电脑。
本发明提供的多工作模式飞机备用罗盘校验仪具有如下有益效果：
本发明具备了目前两种飞机罗盘校验设备的工作模式，且相应设备的操作方法一致，并可实现两种工作模式的相互切换。与机载惯性基准系统相比，本发明校准时间较短，维护成本低，便携性强；与机械式罗差方位仪相比，本发明使用数字化设备可降低机械误差，且可通过算法及时校准误差，可重复操作性强，更新时成本低。本装置具有设备简单、操作方便、检测速度快，且受周围环境的影响小等特点，很适用于现场检测。
附图说明
图1为本发明提供的多工作模式飞机备用罗盘校验仪结构立体图。
图2为从背面观察时本发明提供的多工作模式飞机备用罗盘校验仪结构立体图。
图3为本发明提供的多工作模式飞机备用罗盘校验仪内部结构剖视图。
图4为本发明提供的多工作模式飞机备用罗盘校验仪中控制部件构成框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的多工作模式飞机备用罗盘校验仪进行详细说明。
如图1-图4所示，本发明提供的多工作模式飞机备用罗盘校验仪包括：壳体1和安装在壳体1上的隔板2、磁传感器3、水平角度传感器4、处理器模块5、罗盘转动旋钮6、观察窗转动旋钮7、磁航向游标转动旋钮8、观察窗锁定按键9、水平角度传感器定向按键10、复位开关11、充电电池12、电源开关13、充电接口14、树莓派模块15和电子显示器16；其中，隔板2水平设置在壳体1的内部，由此将壳体1分成上下两个空间；处理器模块5分别与磁传感器3、水平角度传感器4、罗盘转动旋钮6、观察窗转动旋钮7、磁航向游标转动旋钮8、观察窗锁定按键9、水平角度传感器定向按键10、复位开关11和树莓派模块15电连接，树莓派模块15同时与电子显示器16电连接；充电电池12用于为本罗盘校验仪中各用电部件供电；充电接口14与充电电池12电连接，用于连接220V/50Hz外接电源，由此为充电电池12进行充电；电源开关13与充电电池12电连接。
所述的壳体1是由框架17、前面板18、后面板19、上面板20、下面板21和两个侧面板22构成的长方体形箱体结构：前面板18上形成有六个通孔，分别用于安装罗盘转动旋钮6、观察窗转动旋钮7、磁航向游标转动旋钮8、观察窗锁定按键9、水平角度传感器定向按键10和复位开关11；后面板19上形成有两个通孔，分别用于安装电源开关13和充电接口14；上面板20上安装有电子显示器16；水平角度传感器4和磁传感器3分别安装在隔板2和下面板21的表面中部，并且水平角度传感器4、磁传感器3和下面板21上沿前后方向延伸的中线相重合；处理器模块5、树莓派模块15和充电电池12也安装在隔板2上。隔板2用于防止电子电气器件对磁传感器3产生磁干扰，提高磁传感器3对地磁场的测量精度，由此得到更准确的磁北方向。
所述的处理器模块5包括：A/D转换电路板、ARM开发板、电源转换电路板；A/D转换电路板将罗盘转动旋钮6、观察窗转动旋钮7、磁航向游标转动旋钮8输出的电压模拟电信号转换为数字信号，并传输至ARM开发板；ARM开发板接收罗盘转动旋钮6、观察窗转动旋钮7、磁航向游标转动旋钮8、观察窗锁定按键9发出的控制电信号后，经解析和编码生成USB串行通信数据信号，并传输至树莓派模块15，分别控制电子显示器16第一种工作模式(罗差方位仪)界面上罗盘、观察窗、磁航向游标图形的转动，观察窗与罗盘之间的锁定；接收磁传感器3输出的数字电信号，经解析和计算，得出磁北信息，控制电子显示器16第一种工作模式(罗差方位仪)界面上磁北指针转动，指示准确的磁北方向，作为电子显示器16第二种工作模式(惯性导航系统)的磁北方向信息；接收水平角度传感器4输出的数字电信号，经解析和计算，得出相对于“0°”位置的顺时针转动角度；接收水平角度传感器定向按键10的控制信号，将磁传感器3传输的当前磁北方向信息作为水平角度传感器4的“0°”位置；接收复位开关11的控制信号，实现ARM开发板程序的初始化；电源转换电路板为ARM开发板、A/D转换电路板、磁传感器3、水平角度传感器4、树莓派模块15提供相应的工作电源和基准电压。
所述的磁传感器3由可靠性高、抗干扰能力强的工业级单片机、高精度的磁场感应器及驱动芯片组成，集成了硬磁干扰与软磁干扰补偿技术，测量磁北方向，并转换为数字信号，且实时传输至处理器模块5的ARM开发板。
所述的水平角度传感器4是一种倾角传感器，其原理是用欧拉角的形式表示一个坐标系的转动，实现以“0°”位置为基准的360°倾角的测量，并转换为数字信号，实时传输至处理器模块5的ARM开发板。
所述的罗盘转动旋钮6、观察窗转动旋钮7和磁航向游标转动旋钮8采用精密多圈电位器，输出与旋钮转动角度成线性关系的电压模拟信号，发送至处理器模块5的ARM开发板，分别控制电子显示器16第一种工作模式(罗差方位仪)界面上罗盘、观察窗、磁航向游标图形的360°独立转动。
所述的观察窗锁定按键9采用带锁位开关，输出离散信号，并发送至处理器模块5的ARM开发板，当观察窗锁定按键9处于“下”位置时，实现电子显示器16第一种工作模式(罗差方位仪)界面上罗盘和观察窗之间的锁定功能，即罗盘和观察窗不能独立转动，而是一起转动；当观察窗锁定按键9处于“上”位置时，实现解锁功能，罗盘和观察窗可以独立转动。
所述的水平角度传感器定向按键10采用带锁位开关，输出离散信号，并发送至处理器模块5的ARM开发板，当水平角度传感器定向按键10处于“下”位置时，以磁传感器3当前的磁北方向信息设定为水平角度传感器4“0°”位置并锁定；当水平角度传感器定向按键10处于“上”位置时，实现解锁功能。
所述的复位开关11采用无锁位开关，输出离散信号，并发送至处理器模块5的ARM开发板，启动ARM开发板程序的初始化功能。
所述的电源开关13采用带锁位开关，用于实现充电电池12的接通和断开功能。
所述的树莓派模块15是可以运行Windows操作系统的微型电脑，并可以连接键盘、鼠标和网线，同时拥有视频模拟信号的电视输出接口和HDMI高清视频输出接口。通过USB串口，实现与处理器模块5的ARM开发板的数据传输功能，并生成视频信号，通过HDMI接口与电子显示器16连接，显示相应的界面。
所述的电子显示器16采用LED显示屏，是一种平板显示器，用于显示文字、图像、视频、录像信号在内的信息，用于第一种工作模式(罗差方位仪)和第二种工作模式(惯性导航系统)人工操作界面的显示。
本发明提供的多工作模式飞机备用罗盘校验仪具有两种工作模式：
第一种工作模式：罗差方位仪
与机械式罗差方位仪基本样式和操作方法一致。在所述的电子显示器16界面上，显示磁北指针、参考目标、360°罗盘、观察窗、磁航向游标图形。磁北指针为菱形形状，且中心与360°罗盘圆心重合，实时指示所述的磁传感器3测量的磁北方向。参考目标分布在360°罗盘以外的区域，为一个固定的符号。观察窗分为物镜和目镜，分别分布在360°罗盘直径的两端且同步转动，工作人员眼睛对准目镜，物镜用于对准参考目标。磁航向游标分布在360°罗盘端面上。360°罗盘、观察窗、磁航向可以独立转动。
操作步骤：在地面上选择测量点，将本多工作模式飞机备用罗盘校验仪放置该测量点，选择所述的电子显示器16界面上的参考目标为测量目标，转动所述的罗盘转动旋钮6，直至所述的观察窗的物镜、目镜、测量目标在同一条直线上，即测量目标的磁方位，操作所述的观察窗锁定按键9来锁定观察窗。将飞机拖动至该测量点，将多工作模式飞机备用罗盘校验仪固定在飞机纵轴至水平状态；以飞机纵轴上相应参照物为纵轴目标，转动所述的罗盘转动旋钮6，直至所述的观察窗的物镜、目镜、纵轴目标在同一条直线上；转动所述的磁航向游标转动旋钮8，直至磁航向游标与飞机纵轴方向在同一条直线上；转动所述的罗盘转动旋钮6，重新瞄准所述的电子显示器16界面上的同一个参考目标，直至所述的观察窗的物镜、目镜、参考目标在同一条直线上；此时，所述的磁航向游标对准360°罗盘上的刻度值，即为飞机“当前”标准磁航向；转动所述的罗盘转动旋钮6，将所述的磁航向游标与所述的360°罗盘上指定的磁航向刻度值对准；拖动飞机，直至所述的观察窗的物镜、目镜、参考目标在同一条直线上；读出飞机上备用罗盘的示数，即为“当前”罗航向，根据罗航向与磁航向关系式，计算出飞机指定磁航向的罗差值。
第二种工作模式：惯性导航系统
与机载惯性导航系统显示界面和控制面板基本样式和操作方法一致。在所述的电子显示器16界面上，显示惯性导航系统控制面板、主飞行显示器PFD。惯性导航系统控制面板用于系统的启动和校准，工作模式选择；主飞行显示器PFD用于显示磁航向指针和数值。
操作步骤：将多工作模式飞机备用罗盘校验仪固定在飞机上至水平状态；在所述的惯性导航系统控制面板，完成启动和校准操作，并选择“航向”工作模式；按压所述的水平角度传感器定向按键10，在所述的主飞行显示器PFD上的磁航向数值，即为标准磁航向；拖动飞机，直至达到指定的磁航向，读出飞机上备用罗盘的示数，即为“当前”罗航向，根据罗航向与磁航向关系式，计算出飞机指定磁航向的罗差值。
Claims (7)
1.一种多工作模式飞机备用罗盘校验仪，其特征在于：所述的多工作模式飞机备用罗盘校验仪包括：壳体(1)和安装在壳体(1)上的隔板(2)、磁传感器(3)、水平角度传感器(4)、处理器模块(5)、罗盘转动旋钮(6)、观察窗转动旋钮(7)、磁航向游标转动旋钮(8)、观察窗锁定按键(9)、水平角度传感器定向按键(10)、复位开关(11)、充电电池(12)、电源开关(13)、充电接口(14)、树莓派模块(15)和电子显示器(16)；其中，隔板(2)水平设置在壳体(1)的内部，由此将壳体(1)分成上下两个空间；处理器模块(5)分别与磁传感器(3)、水平角度传感器(4)、罗盘转动旋钮(6)、观察窗转动旋钮(7)、磁航向游标转动旋钮(8)、观察窗锁定按键(9)、水平角度传感器定向按键(10)、复位开关(11)和树莓派模块(15)电连接，树莓派模块(15)同时与电子显示器(16)电连接；充电电池(12)用于为本罗盘校验仪中各用电部件供电；充电接口(14)与充电电池(12)电连接，用于连接220V/50Hz外接电源，由此为充电电池(12)进行充电；电源开关(13)与充电电池(12)电连接。
2.根据权利要求1所述的多工作模式飞机备用罗盘校验仪，其特征在于：所述的壳体(1)是由框架(17)、前面板(18)、后面板(19)、上面板(20)、下面板(21)和两个侧面板(22)构成的长方体形箱体结构：前面板(18)上形成有六个通孔，分别用于安装罗盘转动旋钮(6)、观察窗转动旋钮(7)、磁航向游标转动旋钮(8)、观察窗锁定按键(9)、水平角度传感器定向按键(10)和复位开关(11)；后面板(19)上形成有两个通孔，分别用于安装电源开关(13)和充电接口(14)；上面板(20)上安装有电子显示器(16)；水平角度传感器(4)和磁传感器(3)分别安装在隔板(2)和下面板(21)的表面中部，并且水平角度传感器(4)、磁传感器(3)和下面板(21)上沿前后方向延伸的中线相重合；处理器模块(5)、树莓派模块(15)和充电电池(12)也安装在隔板(2)上。
3.根据权利要求1所述的多工作模式飞机备用罗盘校验仪，其特征在于：所述的处理器模块(5)包括A/D转换电路板、ARM开发板、电源转换电路板。
4.根据权利要求1所述的多工作模式飞机备用罗盘校验仪，其特征在于：所述的磁传感器(3)由工业级单片机、磁场感应器及驱动芯片组成。
5.根据权利要求1所述的多工作模式飞机备用罗盘校验仪，其特征在于：所述的水平角度传感器(4)是一种倾角传感器。
6.根据权利要求1所述的多工作模式飞机备用罗盘校验仪，其特征在于：所述的罗盘转动旋钮(6)、观察窗转动旋钮(7)和磁航向游标转动旋钮(8)采用精密多圈电位器。
7.根据权利要求1所述的多工作模式飞机备用罗盘校验仪，其特征在于：所述的树莓派模块(15)是运行Windows操作系统的微型电脑。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Application publication date: 20190621 Assignee: QUADRANT SPACE (TIANJIN) TECHNOLOGY Co.,Ltd. Assignor: CIVIL AVIATION University OF CHINA Contract record no.: X2024980000779 Denomination of invention: A Multi working Mode Aircraft Backup Compass Verifier Granted publication date: 20210305 License type: Common License Record date: 20240115 |
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