CN110979640B - 一种杆力传感器切断自动驾驶仪的方法及电路 - Google Patents

一种杆力传感器切断自动驾驶仪的方法及电路 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种杆力传感器切断自动驾驶仪的方法，所述杆力传感器设置在集成式驾驶杆力传感器内，且所述杆力传感器通过力传感器调整盒实现自动驾驶仪的控制，所述方法包括：获取杆力传感器输出的纵向信号和横向信号；将所述纵向信号和横向信号分别进行前级放大和后级放大；若放大后的纵向信号在前级放大极限阈值范围和后级放大极限阈值范围内，且放大后的横向信号同样在前级放大极限阈值范围和后级放大极限阈值范围内，则接通自动驾驶仪；若放大后的纵向信号和横向信号中任一信号超出任一极限阈值范围，则断开驾驶仪系统。本申请提供的方法精度及灵敏度高、可靠性好，且对驾驶员来说具有更加直接、方便的优势。

Description

一种杆力传感器切断自动驾驶仪的方法及电路
技术领域
本申请属于飞行控制技术领域，特别涉及一种驾驶杆力传感器切断自动驾驶仪的方法及电路。
背景技术
自动驾驶仪是按一定技术要求自动控制飞行器的装置。在有人驾驶飞机上使用，用于减轻飞行员的负担，使飞机自动地按一定的姿态、航向、高度和速度等飞行。飞行员请求进入自动控制方式后，自动驾驶仪通过向电传系统发送控制指令驱动舵面，通过控制调效机构操纵驾驶杆，完成自动驾驶，飞行员无需操纵驾驶杆。当飞行员需要人工操纵飞机时，需要通过一些方式，来切断驾驶仪。通常，可通过按压驾驶杆手柄上的切断按钮，切断自动驾驶仪的交联开关，或使用自动配平传感器实现的“力开关”切断。
然而随着操纵品质和维护性的提升，驾驶杆逐渐采用了集成式的模块化设计，其内部结构尽量简化和小型化，使之能封装成相对完整的组件，整体在飞机座舱内进行拆装，方便地面装配、调试和维护。但是，自动配平传感器存在着体积大，精度差的缺点，无法集成在中央驾驶杆上。
发明内容
本申请的目的是提供了一种杆力传感器切断自动驾驶仪的方法及电路，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。
在一方面，本申请提供的技术方案是：一种杆力传感器切断自动驾驶仪的方法，所述杆力传感器设置在集成式驾驶杆力传感器内，且所述杆力传感器通过力传感器调整盒实现自动驾驶仪的控制，所述方法包括：
获取杆力传感器输出的纵向信号和横向信号；
将所述纵向信号和横向信号分别进行前级放大和后级放大；
若放大后的纵向信号在前级放大极限阈值范围和后级放大极限阈值范围内，且放大后的横向信号同样在前级放大极限阈值范围和后级放大极限阈值范围内，则接通自动驾驶仪；
若放大后的纵向信号和横向信号中任一信号超出任一极限阈值范围，则断开驾驶仪系统。
在本申请中，放大后的纵向信号和横向信号均为电压信号。
在本申请中，所述自动驾驶仪的接通或断开是通过开关电路来实现的。
在另一方面，本申请提供的技术方案是：一种用于实现如上任一所述方法的杆力传感器切断自动驾驶仪的电路，所述电路包括：
纵向信号放大电路，用于将所述纵向信号进行前级放大和后级放大；
纵向信号判断电路，其包括第一比较电路和第二比较电路，所述第一比较电路用于将放大后的纵向信号与相对应的前级放大阈值范围进行比较得到第一比较信号，所述第二比较电路用于将放大后的纵向信号与相对应的后级放大阈值范围进行比较得到第二比较信号；
第一与门电路，用于接收第一比较信号和第二比较信号并进行与门运算得到第一与门信号；
横向信号放大电路，用于将所述横向信号进行前级放大和后级放大；
横向信号判断电路，其包括第三比较电路和第四比较电路，所述第三比较电路用于将放大后的横向信号与相对应的前级放大阈值范围进行比较得到第三比较信号，所述第四比较电路用于将放大后的横向信号与相对应的后级放大阈值范围进行比较得到第四比较信号；
第二与门电路，用于接收第三比较信号和第四比较信号并进行与门运算得到第二与门信号；以及
第三与门电路，用于接收第一与门信号和第二与门信号并再次进行与门运算得到第三与门信号，根据所述第三与门信号控制所述自动驾驶仪的通断。
在本申请中，所述第一比较电路、第二比较电路、第三比较电路及第四比较电路均为电压比较电路。
在本申请中，还包括开关电路，所述开关电路接收所述第三与门信号以控制所述自动驾驶仪的通断。
在最后一个方面，本申请提供了一种飞机，所述飞机具有集成式驾驶杆力传感器，所述驾驶杆力传感器包括杆力传感器及力传感器调整盒，所述力传感器调整盒包括如上任一所述的电路，用于实现杆力传感器切断自动驾驶仪。
本申请具有如下优点：
a)相比于自动配平传感器，本申请所采用的杆力传感器公差更小、精度更高；自动配平传感器是与飞机驾驶杆交联，通过对驾驶杆施加力产生位移，使传感器的触点接通或断开，实现对自动驾驶仪自动状态和人工操纵状态的切换。但是，自动配平传感器精度很差，公差几乎达到总量程的一半，而杆力传感器的公差在百分之十左右，测量精度不大于百分之三；
b)相比于杆位移传感器，杆力传感器不受调效的影响；杆位移传感器也能反应飞行员对驾驶杆的操纵，但是计算机无法区分杆位移完全是由飞行员操纵，还是叠加了调效机构驱动的杆位移量，因而无法作为切断自动驾驶仪的方式；而杆力传感器可以直接反映出飞行员施加在驾驶杆上的力，调效对其没有影响，而且可靠性高，灵敏度高，因此更适合作为切断自动驾驶仪的一种方式；
c)杆力传感器切断自动驾驶仪，相比于交联开关断开开关和按压断开按钮等方式，对飞行员来说，有更加直接、方便的优势；在发生紧急情况需要立即切断自动驾驶仪时，飞行员很难在极短时间内在布局复杂的座舱内寻找断开自动驾驶仪的开关或按钮，而通过杆力传感器切断，可让飞行员第一时间接杆，重新取得飞机控制权，规避紧急的风险。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为本申请的方法示意图。
图2为本申请的力传感器调整盒连接示意图。
图3为本申请的电路设计原理图。
图4为本申请的电路结构图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
本申请针对采用集成式中央杆且安装了杆力传感器的飞机，用于切断自动驾驶仪。在发生紧急情况时，飞行员可通过施加在驾驶杆上一定的力，来切断自动驾驶仪，快速取得飞机的控制权。通过杆力传感器以替代自动配平传感器实现“力开关”切断自动驾驶仪的功能。
如图1所示，为此，本申请提供了一种杆力传感器切断自动驾驶仪的方法，其中，杆力传感器设置在集成式驾驶杆力传感器内，且杆力传感器通过力传感器调整盒实现自动驾驶仪的控制，方法包括：
S1、获取杆力传感器输出的纵向信号和横向信号；
S2、将纵向信号和横向信号分别进行前级放大和后级放大；
S3、若放大后的纵向信号在前级放大极限阈值范围和后级放大极限阈值范围内，且放大后的横向信号同样在前级放大极限阈值范围和后级放大极限阈值范围内，则接通自动驾驶仪；
S4、若放大后的纵向信号和横向信号中任一信号超出任一极限阈值范围，则断开驾驶仪系统。
在本申请中，放大后的纵向信号和横向信号均为电压信号。
在本申请中，自动驾驶仪的接通或断开是通过开关电路来实现的。
本申请提供的方法主要应用于安装了杆力传感器的飞机中，通过具有杆力传感器和力传感器调整盒的驾驶杆力传感器来切断自动驾驶仪。其中，力传感器调整盒连接方式如图2所示，驾驶杆手柄1连接驾驶杆力传感器2，驾驶杆力传感器2内包含杆力传感器21和力传感器调整盒22，杆力传感器21接收驾驶杆手柄1的横向和纵向操作信号，并控制飞机的纵、横向机构3完成飞机的控制。而力传感器调整盒22的作用主要有三点：一是为杆力传感器21和力传感器调整盒有源器件提供激励电压，二是将杆力传感器21输出的毫伏级电压信号进行放大、滤波等调理后供电传计算机5使用，三是根据强迫力门限值控制自动飞行控制系统4连接的电气回路。
如图3和图4所示，本申请提供了一种用于实现上述过程的杆力传感器切断自动驾驶仪的电路，所述电路包括：纵向信号放大电路，用于将所述纵向信号进行前级放大和后级放大；纵向信号判断电路，其包括第一比较电路和第二比较电路，所述第一比较电路用于将放大后的纵向信号与相对应的前级放大阈值范围进行比较得到第一比较信号，所述第二比较电路用于将放大后的纵向信号与相对应的后级放大阈值范围进行比较得到第二比较信号；第一与门电路，用于接收第一比较信号和第二比较信号并进行与门运算得到第一与门信号；横向信号放大电路，用于将所述横向信号进行前级放大和后级放大；横向信号判断电路，其包括第三比较电路和第四比较电路，所述第三比较电路用于将放大后的横向信号与相对应的前级放大阈值范围进行比较得到第三比较信号，所述第四比较电路用于将放大后的横向信号与相对应的后级放大阈值范围进行比较得到第四比较信号；第二与门电路，用于接收第三比较信号和第四比较信号并进行与门运算得到第二与门信号；以及第三与门电路，用于接收第一与门信号和第二与门信号并再次进行与门运算得到第三与门信号，根据所述第三与门信号控制所述自动驾驶仪的通断。
在本申请的电路中，所述第一比较电路、第二比较电路、第三比较电路及第四比较电路均为电压比较电路。
在本申请的电路中，还包括开关电路，所述开关电路接收所述第三与门信号以控制所述自动驾驶仪的通断。
通过纵向和横向的杆力传感器输出的毫伏级电信号进行放大、滤波等调理后，与前极限、后极限两个“阈值电压”进行比较，若纵向且横向杆操纵力电压信号在这两个极限值以内时，接通开关电路，接通驾驶仪系统；若纵向或横向杆操纵力电压信号任一超出极限范围，则切断开关电路，断开自动驾驶仪系统。
本申请的电路中，通过使用电压比较电路及逻辑门电路，即可实现当驾驶杆纵向或横向操纵力超过“力开关”门限值时，逻辑门电路会控制驾驶仪系统连接的电气回路断开，实现自动驾驶仪的通断控制。
最后，本申请还提供了一种飞机，所述飞机具有集成式驾驶杆力传感器，所述驾驶杆力传感器包括杆力传感器及力传感器调整盒，所述力传感器调整盒包括如上一所述的电路，可以实现杆力传感器切断自动驾驶仪。
本申请所具有优点：
a)相比于自动配平传感器，杆力传感器公差更小、精度更高。自动配平传感器是与飞机驾驶杆交联，通过对驾驶杆施加力产生位移，使传感器的触点接通或断开，实现对自动驾驶仪自动状态和人工操纵状态的切换。但是，自动配平传感器精度很差，公差几乎达到总量程的一半，而杆力传感器的公差在百分之十左右，测量精度不大于百分之三；
b)相比于杆位移传感器，杆力传感器不受调效的影响。杆位移传感器也能反应飞行员对驾驶杆的操纵，但是计算机无法区分杆位移完全是由飞行员操纵，还是叠加了调效机构驱动的杆位移量，因而无法作为切断自动驾驶仪的方式。而杆力传感器可以直接反映出飞行员施加在驾驶杆上的力，调效对其没有影响，而且可靠性高，灵敏度高，因此更适合作为切断自动驾驶仪的一种方式；
c)杆力传感器切断自动驾驶仪，相比于交联开关断开开关和按压断开按钮等方式，对飞行员来说，有更加直接、方便的优势。在发生紧急情况需要立即切断自动驾驶仪时，飞行员很难在极短时间内在布局复杂的座舱内寻找断开自动驾驶仪的开关或按钮，而通过杆力传感器切断，可让飞行员第一时间接杆，重新取得飞机控制权，规避紧急的风险。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种杆力传感器切断自动驾驶仪的电路，其特征在于，所述电路包括：
纵向信号放大电路，用于将所述纵向信号进行前级放大和后级放大；
纵向信号判断电路，其包括第一比较电路和第二比较电路，所述第一比较电路用于将放大后的纵向信号与相对应的前级放大阈值范围进行比较得到第一比较信号，所述第二比较电路用于将放大后的纵向信号与相对应的后级放大阈值范围进行比较得到第二比较信号；
第一与门电路，用于接收第一比较信号和第二比较信号并进行与门运算得到第一与门信号；
横向信号放大电路，用于将所述横向信号进行前级放大和后级放大；
横向信号判断电路，其包括第三比较电路和第四比较电路，所述第三比较电路用于将放大后的横向信号与相对应的前级放大阈值范围进行比较得到第三比较信号，所述第四比较电路用于将放大后的横向信号与相对应的后级放大阈值范围进行比较得到第四比较信号；
第二与门电路，用于接收第三比较信号和第四比较信号并进行与门运算得到第二与门信号；以及
第三与门电路，用于接收第一与门信号和第二与门信号并再次进行与门运算得到第三与门信号，根据所述第三与门信号控制所述自动驾驶仪的通断。
2.如权利要求1所述的杆力传感器切断自动驾驶仪的电路，其特征在于，所述第一比较电路、第二比较电路、第三比较电路及第四比较电路均为电压比较电路。
3.如权利要求1所述的杆力传感器切断自动驾驶仪的电路，其特征在于，还包括开关电路，所述开关电路接收所述第三与门信号以控制所述自动驾驶仪的通断。
4.一种飞机，其特征在于，所述飞机具有集成式驾驶杆力传感器，所述驾驶杆力传感器包括杆力传感器及力传感器调整盒，所述力传感器调整盒包括如权利要求1至3任一所述的电路，用于实现杆力传感器切断自动驾驶仪。
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