CN112991650A - 灯光告警系统所属设备的集成化设计系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开灯光告警系统所属设备的集成化设计系统，包含有，电源处理整合模块、信号采集处理整合模块及控制驱动方式整合模块，所述电源处理整合模块用于将告警控制计算机的电源处理电路与告警灯盒的电源处理电路整合一起，所述信号采集处理整合模块用于将告警控制计算机的信号采集处理电路与告警灯盒的信号采集处理电路整合一起，所述控制驱动方式整合模块用于将告警控制计算机的控制驱动电路、告警灯盒的控制信号、致动器的控制信号整合在一起。本发明的有益效果在于：解决飞机灯光告警系统硬件设计冗余、分工重复、系统体积庞大、维修成本较高等缺点，减小系统的体积，降低系统的功耗，提升系统的整体运行性能。
Description
技术领域
本发明涉及灯光告警系统所属设备的集成化设计系统。
背景技术
灯光告警系统具有信号的采集、处理和显示功能。一般通过告警控制计算机实现信号接收和控制处理功能，通过告警显示装置实现信号显示功能，通过带灯按钮等致动器实现飞行员对信号的反馈，由此可见一个信号的告警过程涉及至少三类设备、多个产品的联合工作。多设备之间的分散工作会增加飞行员的任务负担，无法满足操作方便、可靠性高、维修性好的使用需求。灯光告警系统各设备的功能划分现状见表1所示，且各设备对应的功能实现框图见图1、2所示。
表1直升机灯光告警系统各设备功能需求划分
由图1、图2可以看出，灯光告警系统功能实现分布上存在如下问题：
a)全生命周期成本问题。灯光告警系统由三类设备，即一系列独立LRU组成，各LRU采用封闭、独立的硬件结构，各LRU为设备供应商专有技术，导致一个高成本的LRU设备供应商链。
各LRU硬件结构完全独立，内部模块设计各不相同，不能互换，构成系统的硬件设计冗余(如各LRU都包含各自独立使用的结构、电源、信号处理，控制驱动等)，系统冗余资源过多，系统成本增加。
b)运行性能问题。系统硬件资源冗余过多，导致系统体积庞大，功耗大，基本可靠性下降，维护困难，可使用性差。
c)性能提升问题。告警信息的增加、功能的升级将导致多个LRU的更改，维修量大，导致任务更新慢，成本增大。
综上所述，灯光告警系统内部的集成工作将为灯光告警系统在任务性能、运行性能及全生命周期成本等方面带来巨大的好处。
发明内容
本发明目的是解决现有技术中的问题，而提供一种新型的灯光告警系统所属设备的集成化设计系统。
为了实现这一目的，本发明的技术方案如下：灯光告警系统所属设备的集成化设计系统，包含有，电源处理整合模块、信号采集处理整合模块及控制驱动方式整合模块，所述电源处理整合模块用于将告警控制计算机的电源处理电路与告警灯盒的电源处理电路整合一起，所述信号采集处理整合模块用于将告警控制计算机的信号采集处理电路与告警灯盒的信号采集处理电路整合一起，所述控制驱动方式整合模块用于将告警控制计算机的控制驱动电路、告警灯盒的控制信号、致动器的控制信号整合在一起。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少在于：解决了飞机灯光告警系统硬件设计冗余、分工重复、系统体积庞大、维修成本较高等缺点，通过将重复的功能合并成一个受集中控制的功能，提高了系统的基本可靠性、任务可靠性，最终减小了系统的体积，降低了系统的功耗，提升了系统的整体运行性能。灯光告警系统所属设备集成设计为机载系统提供了一个可靠性高、功能扩展度高、定制化简单的架构思路，使灯光告警系统更好地适用于新型机载航电系统中。
附图说明
图1为本发明的告警控制计算器、致动器功能实现框图。
图2为本发明的告警灯盒功能实现框图。
图3为本发明的集成化技术方案功能整合示意图。
图4为本发明的集成化设备原理框图。
图5为本发明的设备集成化设计-电源处理框图。
图6为本发明的设备集成化设计-信号接口电路框图。
图7为本发明的集成化设计-调光原理框图。
图8为本发明的集成化设计-通讯模块原理框图。
具体实施方式
下面通过具体的实施方式连接附图对本发明作进一步详细说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明根据灯光告警系统现状及系统集成化的需求，提出了对整个系统进行集成化设计，主要包括电源处理方面的整合、信号采集处理的整合、控制驱动方式的整合，即可将调光、日夜转换、自检信号、复位信号等都由处理器就行处理，并进行简化、优化，见图3示意图。
在集成化技术方案中，以图3进行功能整合、简化及优化，即设计出满足灯光告警系统各功能、性能需求的集成化设备，设备集成化的原理框图见图4。其特性在于：1)在电源方面，可提供多组电源，经滤波、浪涌处理，经电源模块提供各驱动所需要的电压，也可将处理过的电源提供给灯光告警系统中的致动器、显示灯具。2)在告警控制方面，告警信号首先经过信号接口电路滤波、防抖处理后，被锁存到控制电路中的可编程逻辑器件(CPLD)中，控制电路中的处理器通过地址总线和数据总线实时读取锁存在CPLD中的离散告警信息并对告警信息进行分析、处理，并将处理结果锁存回CPLD中，后一级的驱动电路将控制信号放大成发光块驱动信号和致动器、显示灯具的控制脉冲，从而点亮对应的发光块和控制显示装置闪烁。且致动器可以向控制电路输出复位信号，使控制电路断开控制脉冲，从而使之灯熄灭。3)在数据总线方面，可通过总线将告警信息、复位信息、BIT信息及其他用户要求的数据上报到机上飞参系统。
1)电源处理电路，见图5所示，主要使用DC-DC稳压模块对机上电源进行初步稳压处理，DC-DC稳压模块具有滤波和电压浪涌抑制功能，用于避免机上的尖峰和浪涌电压对设备造成冲击。DC-DC稳压模块还具有高效率、高输出电流、低静态电流等特点，可以提高设备供电质量。某些DC-DC稳压模块具有短路保护功能，当负载发生短路时，可以保护设备不受影响。但鉴于DC-DC稳压模块的开关工作原理，它相当于一个大功率的振荡器，会在电源线上引发很多谐波，实际设计电路时，需要注意选择响应频率的滤波器，并在PCB布板时注意接地，消除电源纹波对电磁兼容的影响。
经DC-DC稳压模块滤波后的电压输出到三端稳压模块。三端稳压模块分别用于产生致动器的调光电压和集成化设备自身的工作电压，三端稳压模块还要接收调光电位器输出的调光信号，用于在夜状态下调节致动器调光电压的大小。对于夜状态下致动器的亮度调节是通过驱动电路接收调光电位器的调光信号后，改变发光器件驱动电压脉冲的占空比来实现的。
2)告警控制包括信号接口处理、CPU控制及调光驱动。
信号接口电路由电压比较电路及外围电路构成。如图6所示，告警信号经外围电路的隔离、瞬态抑制、分压及滤波后进入电压比较器的一端，可以防止告警信号的波动造成虚警。基准电压由三端稳压模块提供。
经过接口电路滤波后的信号输入到处理电路中的可编程逻辑器件中储存起来，处理器通过地址总线和数据总线读取告警信息，经过判断和处理后，将相应的控制信号重新输入到可编程逻辑器件中。后一级的驱动电路根据可编程逻辑器件中的控制信号驱动相应的告警灯点亮或闪烁，并通过总线将告警信息和BIT信息输出到机上飞参系统。采用CPLD集中处理电路主要用于扩展数字信号处理器的总线，将接收到的各种信号进行集中逻辑处理。
告警信号灯的调光驱动使用恒流源驱动电路，包括两部分：PWM亮度调节部分和恒流源电路部分。如图7，PWM亮度调节部分通过软件改变内部寄存器的值来改变PWM的占空比，并通过CPLD来控制恒流源电路的工作时序。恒流源电路部分接收PWM亮度调节部分的亮调PWM和CPLD的工作时序，来输出恒定的电流驱动发光器件达到规定亮度。
3)数据总线采用通讯模块，如图8所示。从结构功能上通讯模块的电路可分为3个部分：CPLD逻辑电路、电平转换电路、总线收发电路。CPLD逻辑电路功能是在CPLD开发环境中采用原理图和逻辑语言对所要求的功能进行逻辑设计，电平转换电路，满足不同电平的芯片转换。总线收发电路是根据控制总线接收器各种发送使能信号把外部数据总线上的数据在收发器中转换成总线格式数据，这些数据通过驱动芯片转换成标准差分数据发送出去。总线收发电路采用总线收发器芯片实现，同时总线的驱动也可以通过驱动芯片实现。
以上仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但且不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (1)
1.灯光告警系统所属设备的集成化设计系统，其特征在于，包含有，电源处理整合模块、信号采集处理整合模块及控制驱动方式整合模块，所述电源处理整合模块用于将告警控制计算机的电源处理电路与告警灯盒的电源处理电路整合一起，所述信号采集处理整合模块用于将告警控制计算机的信号采集处理电路与告警灯盒的信号采集处理电路整合一起，所述控制驱动方式整合模块用于将告警控制计算机的控制驱动电路、告警灯盒的控制信号、致动器的控制信号整合在一起。
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