CN110562223B - 具有延时功能的静刹车保护电路及其参数的确定方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有延时功能的静刹车保护电路及其参数的确定方法，采用运算放大器制作一个比较电路；该比较电路中包括运算放大器、11个电阻和2个二极管；其中：由第七电阻与电容组成第一RC电路，由第六电阻与电容组成第二RC电路。各RC充电电路的充电时间短，不影响系统的快速反应能力；同时该RC放电电路的放电时间长，能够屏蔽由于振动、电磁干扰、噪声和温度变化造成基准速度跳变而导致静刹车保护的情况；使飞机在静刹车状态时，能够抵抗振动、电磁干扰，噪声和温度变化等干扰信号的干扰，提高了静刹车的稳定性和飞机的安全性。

Description

具有延时功能的静刹车保护电路及其参数的确定方法
技术领域
本发明涉及飞机防滑刹车系统领域，具体是一种具有延时功能的静刹车保护电路及其参数确定方法。
现有技术
HB6761-93的4.3.2.2.1静刹车规定“当刹车装置温度为常温时，刹车手柄在有效行程范围内，应有足够的静刹车力矩刹住机轮，使飞机在最大设计总重下刹停在33°斜坡上”。静刹车保护功能是现有飞机防滑刹车控制盒的主要控制逻辑之一。
现有技术静刹保护电路主要由运算放大器组成，现有技术结构图具体见图1.静刹车保控制电路是运算放大器U1制作一个比较电路，运算放大器U1的第8脚与+18V.DC电源联通；飞机的基准速度信号VωR输出端与第一二极管D1的正极联通；第一二极管D1的负极与第一电阻R1的一端联通，第一电阻R1的另一端与电源地线联通，第一二极管D1的负极同时与运算放大器U1的第2脚联通；运算放大器U1的第4脚与电源地线联通。
电源+18V.DC与第四电阻R4的一端联通，第四电阻R4的另一端与第二电阻的一端联通，第二电阻的另一端与第三电阻的一端联通，第三电阻的另一端与电源地线联通；第二电阻的另一端同时与运算放大器U1的第3脚联通，运算放大器U1的第3脚与第五电阻的一端联通，第五电阻的另一端与运算放大器U1的第1脚联通；通过第五电阻R5使运算放大器U1形成具有滞回比较特性的比较电路。
现有技术静刹车保护功能判定由速度信号完成，当飞机机轮速度小于一定值时允许刹车系统输出静刹车压力；当飞机机轮速度大于一定值时，不允许输出静刹车压力。
当飞机最大速度为330Km/h时，对应的机轮速度信号f为2750Hz、Vp_p≥0.6V的频率信号，对应的机轮速度电压Vωk为12.5V，对应的基准速度电压VωR为12.4V；防滑失效速度为30+8Km/h，对应的机轮速度电压Vωk为4V，对应的基准速度电压VωR为3.9V；
在静刹车起效时，运算放大器U1的第1脚输出电压为16.5V，运算放大器U1的第3脚输出电压为4.42V；对应飞机速度值为34.8Km/h。
在静刹车保护时，运算放大器U1的第1脚输出电压为0.5V，运算放大器U1的3脚电压为5.72V，对应飞机速度值为65.45Km/h；运算放大器U1组成比较电路的滞回特性对应飞机速度差为65.45-34.8＝30.65Km/h；对应基准速度电压差为5.72-4.42＝1.3V，由于现有技术静刹车保护和静刹车起效状态比较点的差值为1.3V，对应飞机的速度约为30km/h。
但是，飞机静刹车过程是一个动态过程，经常受振动，电磁干扰，多变环境温度等工作状态以及综合电磁环境的干扰，特别是飞机处于起飞线刹车时，飞机发动机功率达到最大，直接造成机轮速度信号跳变，从而导致基准速度信号跳变，造成飞机从静刹车起效状态瞬间跳变到静刹车保护状态，造成静刹车瞬间失效，导致静刹车不稳定，严重影响飞机的静刹车效果。
在201620188009.4实用新型专利中公开了一种电压比较电路。该电压比较电路提高了电路运行的可靠性。该比较电路只是在输入的位置增加了滤波电路，从而达到提高可靠性的目的，但是，这个电路只是对一定频率范围的干扰信号有效，很难适应振动、电磁干扰、噪声和温度变化等环境的干扰。
发明内容
为克服现有技术中存在的由于机轮速度信号跳变导致基准速度信号跳变，严重影响飞机的静刹车效果的不足，本发明提出了一种具有延时功能的静刹车保护电路及其参数的确定方法。
本发明提出的具有延时功能的静刹车保护电路包括运算放大器、电容、11个电阻和2个二极管。所述11个电阻分别标记为第一电阻～第十一电阻；所述2个二极管分别标记为第一二极管和第二二极管。所述运算放大器的第2脚同时与第一二极管的负极和第一电阻的一端联通；运算放大器的第3脚同时与第二电阻的一端、第三电阻的一端和第五电阻的一端联通；运算放大器的第1脚同时与第五电阻的另一端、第六电阻的一端和第二二极管的正极联通；运算放大器的第5脚与第十一电阻的一端联通；运算放大器的第6脚与第十电阻的一端联通；运算放大器的第8脚同时与+18V.DC电源和第八电阻的一端联通；运算放大器的第4脚与电源地线联通；运算放大器的第7脚输出静刹车信号。所述第一二极管的正极与飞机刹车控制盒内基准速度模块的输出端联通；所述第一电阻的另一端和第二电阻的另一端均与电源地线联通；所述第三电阻的另一端与第四电阻的一端联通；所述第四电阻的另一端与+18V.DC电源联通；所述第六电阻的一端与第十电阻的另一端联通；所述第六电阻的另一端与电容的正极联通；所述第七电阻的一端与第二二极管的负极联通，第七电阻的另一端接入所述第六电阻与电容之间的电路上；由该第七电阻与电容组成第一RC电路，由该第六电阻与电容组成第二RC电路；所述第十一电阻的另一端与第九电阻联通，该第九电阻的另一端与电源地线联通；所述第十一电阻的另一端与第八电阻的一端联通，该第八电阻的另一端与+18V.DC电源联通。所述电容的负极与电源地线联通。
运算放大器的第5脚电压取2.95V。当静刹车起效时，运算放大器的第3脚电压为4.42V。
本发明提出的确定所述具有延时功能的静刹车保护电路参数的具体过程是：
步骤1、确定第一RC电路的充电时间常数τ1。
τ1＝第七电阻的电阻值×电容的电容值。
所述第七电阻的阻值与电容的电容值均由设计确定。
当运算放大器的第1脚输出的高电平为16.5V时，通过第七电阻对电容充电。C为10×10-6F
步骤2、确定第二RC电路的放电时间常数τ2
τ2＝第六电阻的电阻值×电容的电容值。
所述第六电阻的阻值由设计确定。
当运算放大器的1脚输出低电平为0.5V时，电容通过第六电阻放电，C为10×10-6F；
步骤3、确定各电阻的阻值：
通过欧姆定律分别确定各电阻的电阻值。
所确定的第一电阻的电阻值为10KΩ，第二电阻的电阻值为0.681KΩ，第三电阻的电阻值为4.64KΩ，第四电阻的电阻值为12KΩ，第五电阻的电阻值为43KΩ，第八电阻的电阻值为510KΩ；第九电阻的电阻值为100KΩ；第十电阻为100Ω；第十一电阻为100Ω。
至此，完成了一种具有延时功能的静刹车保护电路及其参数确定。
与现有技术相比较，本发明的有益效果表现在：
当运算放大器U1的第1脚输出高电平16.5V时，通过第二二极管和第七电阻对电容C充电，充电时间常数为τ1，τ1＝1×103×10×10-6＝0.01s，在很短的时间就可以完成电容充电，不影响系统的快速反应能力；
当运算放大器的1脚输出低电平0.5V时，电容通过第六电阻放电，放电时间常数为τ2，τ2＝300×103×10×10-6＝3s，使放电时间远大于干扰信号的持续时间，从而避免了干扰引起的误动作，完全可以防止瞬间速度信号跳变造成的静刹车起效和静刹车保护信号的切换；提高了静刹电路的可靠性。
本发明在运算放大器的输出端增加了RC充电电路和RC放电电路。该RC充电电路的充电时间短，不影响系统的快速反应能力；同时该RC放电电路的放电时间长，能够屏蔽由于振动、电磁干扰、噪声和温度变化造成基准速度跳变而导致静刹车保护的情况；使飞机在静刹车状态时，能够抵抗振动、电磁干扰，噪声和温度变化等干扰信号的干扰，提高了静刹车的稳定性和飞机的安全性。
附图说明
图1现有技术原理图；
图2本发明原理图。
具体实施方式
本实施例是一种具有延时功能的静刹车保护电路及其参数的确定方法。
所述具有延时功能的静刹车保护电路是用运算放大器U1制作一个比较电路，包括运算放大器U1、电容C、11个电阻和2个二极管。
所述11个电阻分别标记为第一电阻R1～第十一电阻R11；所述2个二极管分别标记为第一二极管D1和第二二极管D2。
本实施例中，所述运算放大器U1的第2脚同时与第一二极管D1的负极和第一电阻R1的一端联通；运算放大器U1的第3脚同时与第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端和第五电阻R5的一端联通；运算放大器U1的第1脚同时与第五电阻R5的另一端、第六电阻R6的一端和第二二极管D2的正极联通；运算放大器U1的第5脚与第十一电阻R11的一端联通；运算放大器U1的第6脚与第十电阻R10的一端联通；运算放大器U1的第8脚同时与+18V.DC电源和第八电阻R8的一端联通；运算放大器U1的第4脚与电源地线联通；运算放大器U1的第7脚输出静刹车信号。所述第一二极管D1的正极与飞机刹车控制盒内基准速度模块的输出端联通；所述第一电阻R1的另一端和第二电阻R2的另一端均与电源地线联通；所述第三电阻R3的另一端与第四电阻R4的一端联通；所述第四电阻R4的另一端与+18V.DC电源联通；所述第六电阻R6的一端与第十电阻R10的另一端联通；所述第六电阻R6的另一端与电容C的正极联通；所述第七电阻R7的一端与第二二极管D2的负极联通，第七电阻R7的另一端接入所述第六电阻R6与电容C之间的电路上，由该第七电阻R7与电容C组成第一RC电路，由该第六电阻R6与电容C组成第二RC电路；所述第十一电阻R11的另一端与第九电阻R9联通，该第九电阻R9的另一端与电源地线联通；所述第十一电阻R11的另一端与第八电阻R8的一端联通，该第八电阻R8的另一端与+18V.DC电源联通。所述电容C的负极与电源地线联通。
本实施例中所述的运算放大器U1选用型号为7F158。
工作时：当静刹车起效时，运算放大器U1的第1脚输出电压为16.5V，运算放大器U1的第3脚电压为4.42V，对应飞机速度值为34.8Km/h；运算放大器U1组成比较电路的滞回特性对应飞机速度差为65.45-34.8＝30.65Km/h；对应基准速度电压差为5.72-4.42＝1.3V，当飞机基准速度电压受振动、电磁干扰，噪声和温度变化等工作状况的干扰，特别是基准速度电压瞬间跳变时，运算放大器U1的第1脚电压瞬间变为0.5V，电容C和第六电阻R6组成RC放电电路；由于运算放大器U1的第6脚电压小于运算放大器U1的第5脚电压时，才会导致静刹车保护。外场排故经验数据表明干扰信号造成飞机基准速度电压跳变的持续时间最多不会超过3s，第二RC电路的放电时间常数为τ2为3s，要使电容C两端的电压降低到3V需要的时间超过8秒，为了彻底消除由于基准速度电压瞬间跳变造成静刹车失效的问题，运算放大器U1的第5脚电压取2.95V。从而彻底消除基准速度跳变对静刹车的影响。
本实施例还提出一种确定所述具有延时功能的静刹车保护电路参数的方法，具体过程是：
步骤1、确定第一RC电路的充电时间常数τ1。
所述第一RC电路由第七电阻R7与电容C组成。该第七电阻的阻值与电容C的电容值均由设计确定。
当运算放大器U1的第1脚输出的高电平为16.5V时，通过第七电阻R7对电容C充电。在所述运算放大器U1的第1脚与第七电阻R7之间有第二二极管D2，通过该第二二极管D2使该第七电阻R7只能对所述第一RC电路充电。
τ1为该第一RC电路充电的时间常数；τ1＝第七电阻R7的电阻值×电容C的电容值。
本实施例中：第七电阻R7为1KΩ，电容C为10×10-6F，τ1＝1×103×10×10-6＝0.01s。
所述第一RC电路在0.1s内即完成对电容的充电，对电路的快速反应没有影响。
步骤2、确定第二RC电路的放电时间常数τ2
所述第二RC电路由第六电阻R6与电容C组成。该第六电阻的阻值由设计确定。
当运算放大器U1的1脚输出低电平为0.5V时，电容C通过第六电阻R6放电，C为10×10-6F；第二RC电路的放电时间常数为τ2；
τ2＝第六电阻R6的电阻值×电容C的电容值。
根据外场排故数据表明，干扰信号造成飞机基准速度电压跳变的持续时间最多不会超过3s，第二RC电路的放电时间常数τ2为3s。
本实施例中：第六电阻R6为300KΩ；τ2＝300×103×10×10-6＝3s；
所述第二RC电路的放电时间常数为3s，电容C两端的电压降低到3V需要的时间超过8秒，完全能够消除机轮速度瞬间跳变对静刹车的影响。
步骤3、确定具有延时功能的静刹车保护电路中各电子元器件的参数：
所述的各电子元器件包括各电阻、运算放大器和二极管；所述各电子元器件的参数包括各电阻的阻值、运算放大器与二极管的型号。
为了彻底消除由于基准速度电压瞬间跳变造成静刹车保护的问题，具有延时功能的静刹车保护电路中运算放大器U1的第5脚电压取2.95V＜3V，该电压通过第八电阻R8的电阻值和第九电阻R9的电阻值确定，第八电阻R8和第九电阻R9一端连接的是+18V.DC，另一端连接的是电源地线，该电路的电流不大于0.3mA,根据欧姆定律确定第八电阻R8的电阻值为510KΩ；第九电阻R9的电阻值为100KΩ；
本实施例中，所述的运算放大器U1选用F158运算放大器。通过欧姆定律确定所述第一电阻R1的电阻值为10KΩ，第二电阻R2的电阻值为0.681KΩ，第三电阻R3的电阻值为4.64KΩ，第四电阻R4的电阻值为12KΩ，第五电阻R5的电阻值为43KΩ，第十电阻R10为100Ω；第十一电阻R11为100Ω。第一二极管D1为BZ03C，第二二极管D2为BZ03C。
至此，完成了一种具有延时功能的静刹车保护电路及其参数确定。

Claims (3)

1.一种具有延时功能的静刹车保护电路参数的确定方法，其特征在于，所述具有延时功能的静刹车保护电路包括运算放大器、电容、11个电阻和2个二极管；所述11个电阻分别标记为第一电阻～第十一电阻；所述2个二极管分别标记为第一二极管和第二二极管；所述运算放大器的第2脚同时与第一二极管的负极和第一电阻的一端联通；运算放大器的第3脚同时与第二电阻的一端、第三电阻的一端和第五电阻的一端联通；运算放大器的第1脚同时与第五电阻的另一端、第六电阻的一端和第二二极管的正极联通；运算放大器的第5脚与第十一电阻的一端联通；运算放大器的第6脚与第十电阻的一端联通；运算放大器的第8脚同时与+18V .DC电源和第八电阻的一端联通；运算放大器的第4脚与电源地线联通；运算放大器的第7脚输出静刹车信号；所述第一二极管的正极与飞机刹车控制盒内基准速度模块的输出端联通；所述第一电阻的另一端和第二电阻的另一端均与电源地线联通；所述第三电阻的另一端与第四电阻的一端联通；所述第四电阻的另一端与+18V .DC电源联通；所述第六电阻的一端与第十电阻的另一端联通；所述第六电阻的另一端与电容的正极联通；第七电阻的一端与第二二极管的负极联通，第七电阻的另一端接入所述第六电阻与电容之间的电路上；由该第七电阻与电容组成第一RC电路，由该第六电阻与电容组成第二RC电路；所述第十一电阻的另一端与第九电阻联通，该第九电阻的另一端与电源地线联通；所述第十一电阻的另一端与第八电阻的一端联通，该第八电阻的另一端与+18V .DC电源联通；所述电容的负极与电源地线联通；
具有延时功能的静刹车保护电路参数的确定方法的具体过程是：
步骤1、确定第一RC电路的充电时间常数τ1；
τ1＝第七电阻的电阻值×电容的电容值；
所述第七电阻的阻值与电容的电容值均由设计确定；
当运算放大器的第1脚输出的高电平为16 .5V时，通过第七电阻对电容充电；C为10×10-6F;
步骤2、确定第二RC电路的放电时间常数τ2;
τ2＝第六电阻的电阻值×电容的电容值；
所述第六电阻的阻值由设计确定；
当运算放大器的1脚输出低电平为0 .5V时，电容通过第六电阻放电，C为10×10-6F；
步骤3、确定各电阻的阻值：
通过欧姆定律分别确定各电阻的电阻值；
至此，完成了一种具有延时功能的静刹车保护电路及其参数确定。
2.如权利要求1所述具有延时功能的静刹车保护电路参数的确定方法，其特征在于，运算放大器的第5脚电压取2.95V；当静刹车起效时运算放大器的第3脚电压为4 .42V。
3.如权利要求1所述具有延时功能的静刹车保护电路参数的确定方法，其特征在于，所确定的第一电阻的电阻值为10KΩ，第二电阻的电阻值为0 .681KΩ，第三电阻的电阻值为4.64KΩ，第四电阻的电阻值为12KΩ，第五电阻的电阻值为43KΩ，第八电阻的电阻值为510KΩ；第九电阻的电阻值为100KΩ；第十电阻为100Ω；第十一电阻为100Ω。
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