CN111845217A - 一种飞机胎压胎温监控系统以及装置 - Google Patents

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CN111845217A CN201911022301.3A CN201911022301A CN111845217A CN 111845217 A CN111845217 A CN 111845217A CN 201911022301 A CN201911022301 A CN 201911022301A CN 111845217 A CN111845217 A CN 111845217A
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彭浩
范哲
单忠茂
廖力清
姜德
邱东东
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Central South University
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Abstract

本发明公开了一种飞机胎压胎温监控系统以及装置，其中飞机胎压胎温监控系统包括直流电源模块；直流电源模块为震荡电路和信号采样电路供电；震荡电路产生固定频率的载波，固定频率的载波通过初级感应线圈以电磁耦合的形式传输给次级感应线圈为胎温胎压数字信号传感器供电；胎温胎压数字信号传感器将监测到的监测轮胎压力和轮胎温度以设定的通信协议向信号注入电路不间断的发送带有数字信号的载波；信号注入电路将载波进行功率放大，并将载波调制到初级感应线圈和次级感应线圈的频率信号中。本发明利用感应线圈的响应特性影响直流电源的电流波动，从而进行无线信号传输，能量和信号的无线传输通过一组感应线圈便能够实现。

Description

一种飞机胎压胎温监控系统以及装置
技术领域
本发明涉及飞机胎温胎压监控领域，尤其涉及一种飞机胎压胎温监控系统 以及装置。
背景技术
飞机胎温胎压监控系统应用在飞机上能够减轻机务人员测量飞机胎压的工 作和给机组人员在飞机着陆时提供飞机机轮胎压和胎温信息已作为飞机着陆条 件的参考。由于飞机运行的环境恶劣，且胎温胎压传感器位于飞机机轮上，不 适应与飞机上的电源和控制系统进行有线连接，飞机胎温胎压监测系统一般采 用无线形式进行信号和能量的传输。
胎温胎压传感器的供电方式有两种，一种为电池供电，一种为线圈感应供 电。电池供电的方式相对线圈感应供电来说使用不便利且不可靠，需要定期检 查电池电量是否充足。飞机胎温胎压监测系统一般使用线圈感应对胎温胎压传 感器供电。
胎温胎压传感器的信号传输方式分为有线传输和无线传输，应用在机轮上 的胎温胎压传感器的信号传输一般使用无线传输。无线传输的形式有射频通信、 蓝牙通信和电磁感应通信，射频通信和蓝牙通信容易对飞机上的电子设备产生 干扰，而电磁感应通信信号频率低，信号通信距离短，不会对其他电子产品产 生干扰，故优先使用电磁感应通信。
目前，飞机胎温胎压监控一般包含能量传输装置和信号传输装置，如授权 号为CN101774336B的专利《一种用于飞机胎压实时监控系统的耦合通信装 置》，便描述了一种传输胎压传感器信号的装置；公开号为CN 101764436A的专 利《一种用于飞机胎压实时监控系统的非接触能量传输装置》，便描述了一种传 输胎压传感器能量的装置。这两中装置组合起来才能对飞机进行胎压监控，使 用起来需要飞机给这两个装置预留足够的空间和重量分配。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够适用飞机的恶劣的环境，在传输能量的同时 传输信号的飞机胎压胎温监控系统以及装置。
实现本发明目的的技术方案是：一种飞机胎压胎温监控系统，包括直流电 源模块；所述直流电源模块为震荡电路和信号采样电路供电；所述震荡电路产 生固定频率的载波，固定频率的载波通过初级感应线圈以电磁耦合的形式传输 给次级感应线圈为胎温胎压数字信号传感器供电；所述胎温胎压数字信号传感 器将监测到的监测轮胎压力和轮胎温度以设定的通信协议向信号注入电路不间 断的发送带有数字信号的载波；所述信号注入电路将载波进行功率放大，并将 载波调制到初级感应线圈和次级感应线圈的频率信号中；所述信号采样电路对 直流电源模块负极上载波中的数字信号进行解调；通过控制模块读取信号采样 电路解调出的数字信号并进行解读。
所述信号注入电路的输入端接收次级感应线圈的高低电平信号，以高电平 工作和低电平截止的方式影响初级感应线圈和次级感应线圈间耦合信号。
所述信号采样电路包括滤波器和电压比较器；所述滤波器将直流电源模块 负极上载波进行滤波，电压比较器提取载波中的电压信号，通过电平变换将胎 温胎压数字信号传感器输出的数字信号还原。
本发明还包括整流稳压电路；所述整流稳压电路对次级感应线圈接收的振 荡信号进行整流并将振荡信号压至5V。
所述震荡电路包括振荡芯片，以及与振荡芯片电性连接的频率调节电容和 频率调节电阻。
本发明还包括功率放大电路；所述功率放大电路与震荡电路和初级感应线 圈电性连接，并用于放大初级感应线圈与次级感应线圈之间传输的能量。
所述功率放大电路包括功率放大芯片，以及与功率放大芯片电性连接的补 偿电容和滤波电容。
所述信号注入电路包括驱动电路和功率开关电路；所述驱动电路增强接收 到的轮胎压力和轮胎温度的数字信号；所述驱动电路增强接收到的胎温胎压数 字信号传感器传输的数字信号的负载能力；所述功率开关电路将数字信号注入 初级感应线圈和次级感应线圈的载波中。
一种飞机胎压胎温监控装置，包括检测盒、定子、转子和监测端；所述检 测盒包括直流电源模块、信号采样电路和控制模块；所述定子包括依次电性连 接的振荡电路、功率放大电路和初级感应线圈；所述转子包括次级感应线圈、 整流稳压电路和信号注入电路；所述监测端包括胎温胎压数字信号传感器；所 述直流电源模块与震荡电路和信号采样电路电性连接；所述初级感应线圈与次 级感应线圈配合并进行无线能力传输和信号传输；所述次级感应线圈、整流稳 压电路、胎温胎压数字信号传感器和信号注入电路首尾依次电性连接。
采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：本发明通过初级感应 线圈与次级感应线圈进行配合实现无线能量传输，信号采样电路将胎温胎压信 号注入感应线圈载波中，利用感应线圈的响应特性影响直流电源的电流波动， 从而进行无线信号传输，能量和信号的无线传输通过一组感应线圈便能够实现， 信号集成在电源地中，只需给振荡电路提供电源即可工作，无需单独设置信号 线，有效降低生产成本，减少空间占用，感应线圈传输的感应能量能给胎温胎 压数字信号传感器提供不间断电源，直流电源通电即可工作，避免使用电池的 不稳定性，提高飞机胎温胎压监测的环境适应性。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附 图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的胎温胎压数字信号实际传输过程中波形变化图；
图3为本发明的震荡电路的电路图；
图4为本发明的信号注入电路的电路图；
图5为本发明的采样电路的电路图；
图6为本发明的功率放大电路的电路图；
图7为本发明的整流稳压电路的电路图；
附图标号为：
控制模块1、直流电源模块2、震荡电路3、振荡芯片3-1、胎温胎压数字信 号传感器4、信号注入电路5、信号采样电路6、滤波器6-1、电压比较器6-2、 初级感应线圈7、次级感应线圈8、整流稳压电路9、功率放大电路10、功率放 大芯片10-1。
具体实施方式
实施例一
见图1至图7，本实施例的飞机胎压胎温监控系统，包括直流电源模块2。 直流电源模块2为震荡电路3和信号采样电路6供电。震荡电路3产生固定频 率的载波，固定频率的载波通过初级感应线圈7以电磁耦合的形式传输给次级 感应线圈8为胎温胎压数字信号传感器4供电。胎温胎压数字信号传感器4将 监测到的监测轮胎压力和轮胎温度以设定的通信协议向信号注入电路5不间断 的发送带有数字信号的载波。数字信号为TTL电平。信号注入电路5将载波进 行功率放大，并将载波调制到初级感应线圈7和次级感应线圈8的频率信号中。 信号采样电路6对直流电源模块2负极上载波中的数字信号进行解调。通过控 制模块1读取信号采样电路6解调出的数字信号并进行解读。
本实施例中，信号注入电路5的输入端接收次级感应线圈8的高低电平信 号，以高电平工作和低电平截止的方式影响初级感应线圈7和次级感应线圈8 间耦合信号。
本实施例中，信号采样电路6包括滤波器6-1和电压比较器6-2。滤波器6-1 将直流电源模块2负极上载波进行滤波，电压比较器6-2提取载波中的电压信号， 通过电平变换将胎温胎压数字信号传感器4输出的数字信号还原。
本实施例还包括整流稳压电路9。整流稳压电路8对次级感应线圈8接收的 振荡信号进行整流并将振荡信号压至5V。信号注入电路5将二进制数字信号调 制到胎温胎压数字信号传感器4的数字信号中。
本实施例中，整流稳压电路9包括全波整流电路和5V稳压电路。
本实施例中，震荡电路3包括振荡芯片3-1，以及与振荡芯片3-1电性连接 的频率调节电容和频率调节电阻。
本实施例还包括功率放大电路10。功率放大电路10与震荡电路3和初级感 应线圈7电性连接，并用于放大初级感应线圈7与次级感应线圈8之间传输的 能量。振荡电路3产生75KHz的方波信号，功率放大电路10提升初级感应线圈 7与次级感应线圈8之间传输的能量，使次级感应线圈8端最大负载达到10W。
本实施例中，功率放大电路10包括功率放大芯片10-1，以及与功率放大芯 片10-1电性连接的补偿电容和滤波电容。
在本实施例中，胎温胎压数字信号传感器4以固定时间间隔发送数字信号 至信号注入电路5中。
本实施例中，信号注入电路5包括驱动电路和功率开关电路。驱动电路增 强接收到的轮胎压力和轮胎温度的数字信号。驱动电路增强接收到的胎温胎压 数字信号传感器4传输的数字信号的负载能力。功率开关电路将数字信号注入 初级感应线圈7和次级感应线圈8的载波中。
本实施例中，见图2，图中a为是胎温胎压数字传感器4检测出的胎温胎压 二进制数据。图中b为信号注入电路5注入载波中的胎温胎压二进制数据的高 低电平波形。图中c为振荡电路3产生的固定频率的振荡信号。图中d为信号 采样电路6从直流电源模块2中采样出的信号。图中e为信号采样电路6对采 样信号滤波后的信号。图中f为信号采样电路6对滤波后的信号进行波形整形后 的信号。
本实施例的飞机胎压胎温监控装置，包括检测盒、定子、转子和监测端。 检测盒包括直流电源模块2、信号采样电路6和控制模块1。定子包括依次电性 连接的振荡电路3、功率放大电路10和初级感应线圈7。转子包括次级感应线 圈8、整流稳压电路9和信号注入电路5。监测端包括胎温胎压数字信号传感器 4。直流电源模块2与震荡电路3和信号采样电路6电性连接。初级感应线圈7 与次级感应线圈8配合并进行无线能力传输和信号传输。次级感应线圈8、整流 稳压电路9、胎温胎压数字信号传感器4和信号注入电路5首尾依次电性连接。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进 一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不 用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、 改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种飞机胎压胎温监控系统，其特征在于：包括直流电源模块(2)；所述直流电源模块(2)为震荡电路(3)和信号采样电路(6)供电；所述震荡电路(3)产生固定频率的载波，固定频率的载波通过初级感应线圈(7)以电磁耦合的形式传输给次级感应线圈(8)为胎温胎压数字信号传感器(4)供电；所述胎温胎压数字信号传感器(4)将监测到的监测轮胎压力和轮胎温度以设定的通信协议向信号注入电路(5)不间断的发送带有数字信号的载波；所述信号注入电路(5)将载波进行功率放大，并将载波调制到初级感应线圈(7)和次级感应线圈(8)的频率信号中；所述信号采样电路(6)对直流电源模块(2)负极上载波中的数字信号进行解调；通过控制模块(1)读取信号采样电路(6)解调出的数字信号并进行解读。
2.根据权利要求1所述的飞机胎压胎温监控系统，其特征在于：所述信号注入电路(5)的输入端接收次级感应线圈(8)的高低电平信号，以高电平工作和低电平截止的方式影响初级感应线圈(7)和次级感应线圈(8)间耦合信号。
3.根据权利要求1所述的飞机胎压胎温监控系统，其特征在于：所述信号采样电路(6)包括滤波器(6-1)和电压比较器(6-2)；所述滤波器(6-1)将直流电源模块(2)负极上载波进行滤波，电压比较器(6-2)提取载波中的电压信号，通过电平变换将胎温胎压数字信号传感器(4)输出的数字信号还原。
4.根据权利要求1所述的飞机胎压胎温监控系统，其特征在于：还包括整流稳压电路(9)；所述整流稳压电路(8)对次级感应线圈(8)接收的振荡信号进行整流并将振荡信号压至5V。
5.根据权利要求1所述的飞机胎压胎温监控系统，其特征在于：所述震荡电路(3)包括振荡芯片(3-1)，以及与振荡芯片(3-1)电性连接的频率调节电容和频率调节电阻。
6.根据权利要求1所述的飞机胎压胎温监控系统，其特征在于：还包括功率放大电路(10)；所述功率放大电路(10)与震荡电路(3)和初级感应线圈(7)电性连接，并用于放大初级感应线圈(7)与次级感应线圈(8)之间传输的能量。
7.根据权利要求6所述的飞机胎压胎温监控系统，其特征在于：所述功率放大电路(10)包括功率放大芯片(10-1)，以及与功率放大芯片(10-1)电性连接的补偿电容和滤波电容。
8.根据权利要求2所述的飞机胎压胎温监控系统，其特征在于：所述信号注入电路(5)包括驱动电路和功率开关电路；所述驱动电路增强接收到的轮胎压力和轮胎温度的数字信号；所述驱动电路增强接收到的胎温胎压数字信号传感器(4)传输的数字信号的负载能力；所述功率开关电路将数字信号注入初级感应线圈(7)和次级感应线圈(8)的载波中。
9.一种飞机胎压胎温监控装置，其特征在于：包括检测盒、定子、转子和监测端；所述检测盒包括直流电源模块(2)、信号采样电路(6)和控制模块(1)；所述定子包括依次电性连接的振荡电路(3)、功率放大电路(10)和初级感应线圈(7)；所述转子包括次级感应线圈(8)、整流稳压电路(9)和信号注入电路(5)；所述监测端包括胎温胎压数字信号传感器(4)；所述直流电源模块(2)与震荡电路(3)和信号采样电路(6)电性连接；所述初级感应线圈(7)与次级感应线圈(8)配合并进行无线能力传输和信号传输；所述次级感应线圈(8)、整流稳压电路(9)、胎温胎压数字信号传感器(4)和信号注入电路(5)首尾依次电性连接。
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CN113960952A (zh) * 2021-12-22 2022-01-21 四川承天翼航空科技有限公司 无接触电磁控制和执行系统
CN114475101A (zh) * 2022-03-09 2022-05-13 中南大学 一种飞行器轮胎的多参数无线监测系统

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