CN113631935B - 包括监控模块的电气设施 - Google Patents

Abstract

一种电气设施，其包括设置在连接到测量线缆(20)的传感器(40)与用于给所述传感器(40)供电的第一供电线缆(22)和第二供电线缆(24)之间的监控模块(122)。所述监控模块(122)包括第一晶体管(Q12)，所述第一晶体管包括第一电源电极和第二电源电极以及控制电极，所述第一晶体管的第一电源电极和第二电源电极分别电连接到所述第二供电线缆(24)和测量线缆(20)，使得当所述第一晶体管处于其闭合状态时，在所述测量线缆上生成第一故障值。所述第一晶体管的控制电极连接到第一供电线缆(22)，使得在所述第一供电线缆上由其中断所引起的电流的消失自动触发所述第一晶体管(Q12)切换到其闭合状态。

Description

包括监控模块的电气设施

技术领域

本发明涉及一种包括监控模块的电气设施。本发明还涉及一种包括该电气设施的飞行器以及一种用于该电气设施的监控模块。

背景技术

申请人已知这种电气设施，其包括：

-第一供电线缆和第二供电线缆，其分别连接到电源的不同的第一电位和第二电位；

-测量线缆，第一供电线缆和第二供电线缆以及测量线缆被容纳在一个或更多个线缆束内，

-传感器，其能够测量物理量，该传感器包括：

·分别连接到第一供电线缆和第二供电线缆的第一供电端子和第二供电端子；

·连接到测量线缆的输出端子；以及

·通过传感器的第一供电端子和第二供电端子供电的换能器，该换能器能够将所测量的物理量转换成相应的电信号；并且

·传感器能够在其输出端子上传送模拟电信号，该模拟电信号通过电位或电流强度的相应值对物理量的测量值进行编码，当换能器正常运作时，在测量线缆上传送的电信号的值系统地在预定测量范围内；

-电子计算器，其包括：

·分别与供电电源的第一电位和第二电位连接的第一供电端子和第二供电端子；

·连接到测量线缆的输入端子；

·连接到输入端子的模数转换器，以将存在于输入端子上的模拟电信号转换成数字信号；以及

·微处理器，其编程为：

о如果数字信号的值对应于在预定测量范围内的模拟电信号的值，则根据该数字信号的值控制电气设备；并且替代地

о如果数字信号的值对应于位于任何预定测量范围之外的第一预定故障值，则指示第一供电线缆的中断状态，

-监控模块，其定位在传感器的供电端子与第一供电线缆和第二供电线缆之间，该监控模块能够响应于第一供电线缆的中断在测量线缆上生成第一故障值。

为了确定线缆是否被中断，已知使用电感式传感器，该电感式传感器对在不存在中断时在该线缆中流通的电流敏感。这例如由申请US20030030954公开。这些电感式传感器对振动敏感。此外，期望减小这些监控模块的电能消耗并尽可能地简化它们以降低成本。

现有技术还从US 2005/018371 A1、JP 3150794 U、EP 3413064 A1中获知。

发明内容

本发明的目的是通过提出一种电气设施来解决这些问题中的至少一个，所述电气设施包括：

-第一供电线缆和第二供电线缆，其分别连接到供电电源的不同的第一电位和第二电位；

-测量线缆，所述第一供电线缆和第二供电线缆以及所述测量线缆被容纳在一个或更多个线缆束内；

-传感器，其能够测量物理量，该传感器包括：

·第一供电端子和第二供电端子，其分别连接到所述第一供电线缆和第二供电线缆；

·输出端子，其连接到所述测量线缆；以及

·换能器，其通过所述传感器的第一供电端子和第二供电端子供电，该换能器能够将所测量的物理量转换成相应的电信号；并且

·所述传感器能够在其输出端子上传送模拟电信号，所述模拟电信号通过电位或电流强度的相应值对所述物理量的测量值进行编码，当所述换能器正常运作时，在所述测量线缆上传送的电信号的值系统地在预定测量范围内；

-电子计算器，其包括：

·第一供电端子和第二供电端子，其分别与所述供电电源的第一电位和第二电位连接；

·输入端子，其连接到所述测量线缆；

·模数转换器，其连接到所述输入端子以将存在于所述输入端子上的模拟电信号转换成数字信号；以及

·微处理器，其编程为：

о如果数字信号的值对应于在预定测量范围内的所述模拟电信号的值，则根据所述数字信号的值来控制电气设备；并且替代地

о如果所述数字信号的值对应于位于任何预定测量范围之外的第一预定故障值，则指示所述第一供电线缆的中断状态；

-监控模块，其定位在所述传感器的供电端子与第一供电线缆和第二供电线缆之间，该监控模块能够响应于所述第一供电线缆的中断在所述测量线缆上生成第一预定故障值；

其特征在于，所述监控模块包括第一晶体管，该第一晶体管包括第一电源电极和第二电源电极以及控制电极，该第一晶体管能够根据在其控制电极上接收到的控制信号在以下之间切换：

·断开状态，其中所述第一晶体管的电源电极彼此电隔离；以及

·闭合状态，其中所述第一晶体管的电源电极彼此电连接；

所述第一晶体管的第一电源电极和第二电源电极分别电连接到所述第二供电线缆和测量线缆，使得当所述第一晶体管处于其闭合状态时，在所述测量线缆上生成第一预定故障值，并且所述控制电极连接到第一供电线缆，使得在所述第一供电线缆上由其中断所引起的电流的消失自动触发所述第一晶体管切换到其闭合状态，并且使得替代地，不存在所述第一供电线缆的中断使得第一晶体管维持在其断开状态，

其中，所述监控模块包括：

-第一电阻器，其与所述第一供电线缆串联连接；

-第二晶体管，其包括第一电源电极和第二电源电极以及控制电极；

所述第二晶体管的第一电源电极和控制电极各自在所述第一电阻器的相应侧上连接到第一供电线缆，以响应于所述第一供电线缆的中断来自动触发所述第二晶体管切换到其断开状态，并且使得不存在所述第一供电线缆的中断使得第二晶体管维持在其闭合状态；

所述第一晶体管的控制电极一方面连接到第二晶体管的第二电源电极，并且另一方面通过第二电阻器连接到第二供电线缆，以生成仅当所述第二晶体管切换到其断开状态时触发所述第一晶体管切换到其闭合状态的控制信号。

本发明的另一个目的是一种包括该电气设施的飞行器。

最后，本发明的又一个目的是一种用于实现上述电气设施的监控模块。

附图说明

阅读以下仅作为非限制性示例并参照附图提供的说明，将更好地理解本发明，在附图中：

-图1是配备有电气设施的飞行器的示意性局部示图；

-图2是图1的电气设施的部分设备的电子图；

-图3是图1的电气设施的运作方法的流程图，

-图4是电气设施的另一个实施例的电子图；以及

-图5和图6是能够使用在电气设施中并基于图2的示图的监控模块的替代电子图。

在这些图中，相同的附图标记用来指示相同的元件。在本说明书的下文中，不详细说明本领域技术人员公知的特征和功能。

具体实施方式

第一章：实施例的示例

图1示出例如飞机的飞行器2。飞行器2配备有电气设施4。下文仅示出和描述理解本发明所需的该电气设施的元件。

设施4通常包括许多电气设备和将这些不同的电气设备连接在一起的许多线缆束。设施4还包括供电电源6，并且线缆束包括将需要被供电的每个电气设备连接到电源6的线缆。

在下文中，除非另有说明，否则术语“连接”指电连接。用于给电气设备供电的线缆称作“供电线缆”。在一般与地电隔离的飞行器的情况下，需要两条供电线缆以给电气设备供电。这些供电线缆中的一条具有高于另外一条的电位，使得在电气设备的供电端子之间存在电位差。在该情况下，电源6是直流电压源。

为了简化图1，仅示出设施4的三个电气设备。更具体地，设施4包括：

-用于测量物理量的设备10；

-电子计算器12；以及

-可控的电气设备14。

设备10测量物理量并将该物理量转换成在专用于传输该测量值的线缆20上传送的模拟电信号。在下文中，该线缆20称作“测量线缆”。

在该实施例中，模拟电信号是电位，其值编码物理量的测量值。

通过示图，物理量是分隔能够相对于设备10移动的可移动零件的距离。更具体地，设备10是在线缆20上生成电位VON(替代地，电位VOFF)的接近检测器。电位VON指示：在设备10附近检测到可移动零件。相反地，电位VOFF指示：没有检测到可移动零件，从而该可移动零件不在设备10附近。

设备10还由分别连接到电源6的电位VH和VL的两条供电线缆22和24供电。在该情况下，电位VH高于电位VL。例如，VH和VL分别等于+28VDC和0VDC。

线缆20、22和24容纳在例如相同的线缆束26内。为了简化图1，仅示出该束26的线缆20、22和24。然而，在现实中，这样的束能够包括用于将其它电气设备与电源6和计算器12连接的多于十、二十或一百条的线缆。仍是为了简化图1，仅示出束26。然而，设施4一般包括多于十、二十或一百个不同的束。

在该实施例中，设备10包括箱体28，在该箱体内部容纳有该设备10的不同部件。箱体28尤其允许保护设备10的部件免受灰尘、湿度的影响，并给予其免受电磁干扰的保护。设备10还包括分别将设备10与线缆20、22和24的端部连接的三个端子接线板30、32和34。

在箱体28内，设备10从端子接线板30、32和34开始相继地包括：

-电气保护模块36；

-用于监控线缆22、24的模块38；以及

-传感器40。

模块36保护设备10的电子部件免受过电压影响。在该情况下，模块36因此特别保护模块38和传感器40免受这种过电压的影响。

模块38监控线缆22和24的状态。更具体地，模块38设置成检测这些供电线缆之一的中断，并作为响应，在线缆20上生成指示线缆22的中断的电位VDS和替代地指示线缆24的中断的电位VDR。电位VDS和VDR彼此不同并且与设备10在束26的线缆不存在中断的情况下在线缆20上传送的电位VON和VOFF区分开。为此，模块38设计成使得电位VDS和VDR两者都在第一测量范围[VON-ε；VON+ε]和第二测量范围[VOFF-ε；VOFF+ε]外。数值ε是大于在设备10的正常运作期间能够观察到的电位VON和VOFF的值的波动的严格意义上的正数。例如，数值ε大于0.01(VH-VL)或大于0.05(VH-VL)。例如，数值ε大于1伏或0.5伏。电位VDS和VDR还小于或等于电位VH并大于或等于电位VL。

供电线缆的中断体现为端子32、34与电源6的相应端子接线板之间的电连续性的切断。一旦线缆22、24之一中断，设备10的供电就被中断，并且该设备不再能够运作。特别地，传感器40不再被供电，不再能够在线缆20上生成电位。然而，即使当线缆22或24之一被中断时，模块38仍能够根据已中断的线缆22或24，在线缆20上生成电位VDS或电位VDR。

当被供电时，传感器40测量物理量并根据检测到的可移动零件是否在附近，在线缆20上生成电位VON和替代地电位VOFF。

计算器12设计成处理设备10的测量值并根据这些测量值控制设备14。为此，该计算机包括与线缆20和例如与该线缆20的另一端部连接的输入端子50。计算器12也由电源6供电。为此，该计算机还包括分别与电源6的电位VH和VL连接的两个供电端子52和54。为此，在该情况下，端子52和54分别连接到线缆22和24。

设备14能够是能够由计算器基于设备10进行的测量来控制的任何设备。例如，设备14能够是机电致动器或例如显示设备的人机界面。通过示图，在该情况下，设备14是能够显示设备10的测量值和替代地能够向人指示线缆22、24之一的中断的显示设备。

图2更详细地示出计算器12和设备10的第一实施例的架构。在该第一实施例中，计算器12集成供电电源6。电源6连接在端子52与54之间使得这些端子52和54的电位分别等于电位VH和VL。因此，计算器12不仅处理设备10的测量值，而且还给该设备10供电。在该情况下，线缆22和24的端部必须分别连接到端子52和54。

计算器12包括直接连接在端子50与52之间的电阻器R1和直接串联连接在端子50与54之间的两个电阻器R2和R3。“直接连接”指不通过一个或更多个有源且可控的电子部件(例如晶体管)将第一电气部件电连接到第二电气部件。通常，这种直接连接仅使用导电轨道或导线来实现。

中点60位于电阻器R2与R3之间。

计算器12还包括：

-模数转换器62，其输入连接到中点60；

-可编程微处理器64；以及

-存储器66，其包括所需的指令和数据以当所述指令和数据由微处理器64执行时执行图3的方法。

转换器62将存在于点60处的模拟电信号转换成传送到微处理器64的相应的数字值。存在于点60处的模拟信号是存在于端子50处的电位的函数，并因此是线缆20的电位的函数。存在于端子50上的电位能够等于：

-在不存在线缆22、24之一的中断时的电位VON或VOFF；

-在线缆22的中断的情况下的电位VDS；以及

-在线缆24的中断的情况下的电位VDR。

由于电阻器R1、R2和R3，在线缆20的中断或线缆22和24的同时中断的情况下，端子50处的电位等于电位VDO。电阻器R1、R2和R3的值在该情况下选择为使得电位VDO不同于电位VDS和VDR并且也在范围[VON-ε；VON+ε]和[VOFF-ε；VOFF+ε]外。因此，计算器12也能够检测线缆20的中断和/或线缆22和24的同时中断。电位VDO的范围也在电位VH与VL之间。

转换器62将电位中的每个转换成相应的且互不相同的数字值。在下文中，为了简化标记，使用相同的标记VON、VOFF、VDS、VDR和VDO来既指代前述电位也指代在由转换器62的转换之后获得的五个相应的数字值。在该实施例中，由于电阻器R2，中点60处的电位小于端子50处的电位。

微处理器64编程为执行图3的方法。为此，该微处理器执行记录在存储器66中的指令。存储器66包括故障值VDS、VDR和VDO以及范围[VON-ε；VON+ε]和[VOFF-ε；VOFF+ε]。此外，如果在点60处记录的电位对应于这些故障值之一时，则存储器66将要执行的一个或更多个操作与故障值中的每个相关联。当在点60处记录的值落在这些范围之一内时，存储器66还将要执行的一个或更多个操作与范围[VON-ε；VON+ε]和[VOFF-ε；VOFF+ε]中的每一个相关联。

模块36在一侧直接连接到端子30、32和34，并在相对侧直接连接到中点70、72和74。在该情况下，模块36保护模块38和传感器40免受过电压的影响。为此，该模块36包括：

-电阻器R9，其直接串联连接在端子接线板32与点72之间；

-Transil二极管DT1，其阴极直接连接在电阻器R9与点72之间，并且其阳极直接连接在端子接线板34与点74之间；

-Transil二极管DT2，其阴极直接连接在端子接线板30与点70之间，并且其阳极直接连接在端子接线板34与点74之间。

Transil二极管也称作缩写TVS(“Transient-Voltage-Suppression”)。

模块38在一侧直接连接到点70、72和74并在相对侧与传感器40的输出端子80以及与两个供电端子82和84直接连接。端子82通过相继地经过点72、电阻器R9和端子接线板32连接到线缆22。端子84通过相继地经过点74和端子接线板34连接到线缆24。端子80通过相继地经过点70和端子接线板30连接到线缆20。

模块38包括两个晶体管Q1和Q3。每个晶体管包括两个电源电极和控制电极。每个晶体管可以响应于在其控制电极上接收到的控制信号在以下之间可逆地切换：

-闭合状态，其中该晶体管的两个电源电极彼此电连接；以及

-断开状态，其中该晶体管的两个电源电极彼此电隔离。

因此，在闭合状态下，电流能够穿过晶体管，而在断开状态下，该电流无法穿过晶体管。为此，在断开状态下，晶体管对电流从这些功率电极中的一个流向另外一个的阻力比在闭合状态下高数百倍。

在当前的情况下，晶体管Q1和Q3是双极晶体管。因此，这些晶体管的电源电极通常分别称为“集电极”和“发射极”，并且控制电极称为“基极”。更具体地，晶体管Q1是NPN晶体管，晶体管Q3是PNP晶体管。

晶体管Q1的发射极通过二极管D1连接到点70。二极管D1的阴极直接连接到点70。晶体管Q1的集电极直接连接到点72。晶体管Q3的发射极通过二极管D2连接到点70。二极管D2的阴极直接连接到点70。晶体管Q3的集电极直接连接到点74。

模块38还包括直接连接在端子82与84之间的桥。该桥相继地包括串联连接的，从端子82开始朝向端子84延伸的：

-电阻器R4；

-晶体管Q2；

-中点86；

-晶体管Q4；以及

-电阻器R5。

该桥与输出端子80电隔离并与端子接线板30电隔离。

优选地，电阻器R4和R5选择为使得验证以下关系式：(V70-VD2)/(VH-VL)＜V86/(VH-VL)＜(V70+VD1)/(VH-VL)，其中：

-V70和V86分别是点70和86处的电位，以及

-VD1和VD2分别是二极管D1和D2的阴极与阳极之间的电压降。

为了验证上述关系式，在实践中，电阻器R4和R5的值的和接近电阻器R2和R3的值的和。此外，优选地，电阻器R4和R5的值选择为使得比值R5/(R4+R5)接近一。举例来说，当电阻器R2和R3的值的和等于60000欧姆并且电阻器R1的值等于3500欧姆时，电阻器R4和R5的值分别等于2000欧姆和60000欧姆。

晶体管Q2和Q4分别与晶体管Q1和Q3相同。晶体管Q2的集电极直接连接到电阻器R4，并且其发射极直接连接到点86。晶体管Q4的集电极直接连接到电阻器R5，并且其发射极直接连接到点86。晶体管Q1的基极一方面直接连接到晶体管Q2的基极，另一方面直接连接在晶体管Q2的集电极与电阻器R4之间。晶体管Q3的基极一方面直接连接到晶体管Q4的基极，另一方面直接连接在晶体管Q4的集电极与电阻器R5之间。

因此，模块38最多包括四个晶体管。

模块38还包括直接连接在端子70与72之间的电阻器R17。该电阻器R17是尤其是在传感器40的界面94中出现故障时防止电缆20的电位的浮动的上拉电阻器。界面94在下文中描述。

传感器40由存在于端子82与84之间的电压供电。在端子80上传送对应于所测量的物理量的模拟电信号。传感器40尤其包括：

-换能器90；

-比较器92；以及

-界面94。

换能器90将所测量的物理量转换成传输到比较器92的所测量的电信号。比较器92将所测量的电信号的值与预定阈值进行比较。如果所测量的电信号的值高于该阈值，即检测到可移动零件的接近，则比较器92仅在输出端口96上生成控制信号。相反地，如果所测量的电信号的值低于该阈值，即没有检测到可移动零件的接近，则比较器92仅在端口98上生成控制信号。

界面94包括并联连接在端子80与84之间的第一支路和第二支路。第一支路相继地包括串联连接的从端子80开始朝向端子84延伸的电阻器R7和晶体管Q5。晶体管Q5是N型增强绝缘栅场效应晶体管。绝缘栅场效应晶体管更经常称作缩写MOSFET(“Metal-OxideSemiconductor Field-Effect Transistor”)。在MOSFET晶体管的情况下，电源电极对应于源极和漏极，并且控制电极对应于栅极。

晶体管Q5的漏极和源极分别直接连接到电阻器R7和端子84。晶体管Q5的栅极直接连接到端口98。

第二支路与第一支路相同，除了电阻器R7由电阻器R8替代并且晶体管Q6的栅极直接连接到端口96。晶体管Q6与晶体管Q5相同。

电阻器R8不同于电阻器R7。电阻器R7和R8的值分别确定电位VOFF和VON的值。例如，电阻器R7和R8的值分别等于6990欧姆和11150欧姆。

使用前述提供的电阻器的数字值，在电位VH和VL分别等于+28Vdc和0Vdc的情况下，电位VON、VOFF、VDS、VDR和VDO例如等于20.37Vdc、18.33Vdc、3.03Vdc、26.74Vdc和26.02Vdc。

现在将参照图3的方法描述电气设施4的运作。在下文中，V50、V70和V86分别指示端子50以及点70和86处的电位。

在正常运作阶段100期间，线缆20、22和24中没有一条被中断。在这些条件下，电位V50和V86接近。在这些条件下，晶体管Q1和Q3处于其断开状态。线缆20的电位则由界面94固定。更具体地，如果在换能器90附近检测到移动零件，则晶体管Q6处于其闭合状态并且晶体管Q5处于其断开状态。线缆20的电位则等于电位VON。相反地，如果没有检测到移动零件在换能器90附近，则晶体管Q6处于其断开状态并且晶体管Q5处于其闭合状态。线缆20的电位则由电阻器R7施加并对应于电位VOFF。

在第一故障阶段102期间，仅线缆22被中断。传感器40则不再被供电，晶体管Q5和Q6因此同时处于其断开状态。电位V86则变得小于电位V50。晶体管Q3因此切换到其闭合状态而晶体管Q1保持在其断开状态。在这些条件下，线缆20的电位等于电位VDS。

在第二故障阶段104期间，仅线缆24被中断。以与上述在阶段102期间说明的方式类似的方式，传感器40不再被供电，晶体管Q5和Q6同时处于其断开状态。电位V86则变得大于电位V50，这引起晶体管Q1切换到其闭合状态，而晶体管Q3则保持在其断开状态。在这些条件下，线缆20的电位等于电位VDR。

在第三故障阶段106期间，仅线缆20被中断，或线缆22和24同时被中断。在该情况下，端子50处的电位V50变得等于电位VDO。

与这些不同阶段并行地，在阶段110期间，计算器12持续地将点60处的电位转换成由微处理器64处理的数字值。微处理器64则根据该数字值控制一个或更多个电气设备。例如，如果端子50处的电位是电位VDS、VDR、VDO之一，则它控制设备14以显示指示线缆被中断的错误讯息。通常，该错误讯息还从线缆20、22和24中识别中断的线缆。

如果端子50上的电位等于电位VON或VOFF，则它控制设备14以显示指示在传感器40附近检测到移动零件和替代地没有该检测的讯息。

图4示出能够代替设备10使用的设备120。在该情况下，设备120与设备10相同，除了监控模块38被监控模块122代替。

模块122实现与模块38相同的功能，即它在线缆20上当线缆22被中断时生成电位VDS，并替代地，当线缆24被中断时生成电位VDR。然而，在该实施例中，使用中断的线缆中的电流的消失来控制晶体管，而不是使用中断的线缆上的电位的消失来控制这些晶体管。

更具体地，如在模块38中，模块122包括如之前对晶体管Q1和Q3描述的连接到线缆20、22和24的两个晶体管Q10和Q12。在该情况下，晶体管Q10和Q12分别是P型增强MOSFET晶体管和N型增强MOSFET晶体管。晶体管Q10和Q12的源极直接连接到点70。

模块122还包括串联连接在点72与端子82之间的电阻器R11和串联连接在点74与端子84之间的电阻器R13。模块122包括分别连接到电阻器R11和R13的两个端子的两个晶体管Q11和Q13。在该情况下，晶体管Q11和Q13是分别为PNP和NPN的双极晶体管。晶体管Q11的发射极直接连接到点72。晶体管Q11的基极直接连接在晶体管R11与端子82之间。晶体管Q11的集电极直接连接到晶体管Q12的栅极。晶体管Q12的栅极还通过经过电阻器R12连接在点74与电阻器R13之间。

晶体管Q13的发射极直接连接在点74与电阻器R13之间。晶体管Q13的基极直接连接在电阻器R13与端子84之间。晶体管Q13的集电极直接连接到晶体管Q10的栅极。晶体管Q10的栅极通过经过电阻器R16连接在电阻器R11与端子82之间。

电阻器R14还直接连接在端子80与82之间。在该情况下，电阻器R14实现与模块38的电阻器R17相同的功能。

在图4中，传感器40的电子图指定为示出允许更好地理解设备120的运作的该传感器的一些部件。传感器40相继地包括串联连接在端子82与84之间的电阻器R15和Zener二极管DZ1。二极管DZ1的阴极直接连接到电阻器R15。传感器40还包括与线缆22串联连接的晶体管Q15，该晶体管的集电极直接连接到端子82，并且发射极连接到换能器90。晶体管Q15的基极直接连接在电阻器R15与二极管DZ1的阴极之间。

设备120的运作与设备10的运作相同，除了在该情况下，线缆22或线缆24的中断是基于在这些线缆中流通的电流来检测的。对于模块122的运作的这些说明，V130和V132分别表示直接连接到晶体管Q12的栅极的点130处的电位和直接连接到晶体管Q10的栅极的点132处的电位。

在不存在线缆22和24的中断时，电阻器R11和R13由强度非零的电流穿过，这引起这些电阻器的端子处的电压降。该电压降将晶体管Q11和Q13维持在它们的闭合状态。电位V50与V130之间的差值V50-V130则小于阈值Vg12，在该阈值以上，晶体管Q12切换到其闭合状态。类似地，电位V132与V50之间的差值V132-V50也小于阈值Vg10，在该阈值以上，晶体管Q10切换到其闭合状态。因此，在不存在线缆22和24的中断时，晶体管Q10和Q12处于其断开状态。

当仅线缆22被中断时，该线缆22中的电流强度变为零。电阻器R11的端子处的电压降则也为零，这引起晶体管Q11切换到其断开状态。电位V130则降低，差值V50-V130变得大于阈值Vg12。晶体管Q12因此切换到其闭合状态。同时，穿过电阻器R13的电流没有消失。实际上，即使当线缆22被中断时，在端子80与84之间也存在电位差。该电位差是由计算器12的电阻器R1、R2和R3引起的。因此存在穿过电阻器R14、电阻器R15、二极管DZ1和电阻器R13的非零电流。该非零电流足以将晶体管Q13维持在其闭合状态并因此将晶体管Q10维持在其断开状态。在这些条件下，模块122在线缆20上生成电位VDS。因此，计算器12能够检测并指示线缆22的中断。

当仅线缆24被中断时，该线缆24中的电流强度为零。电阻器R13的端子处的电压降则也为零，这引起晶体管Q13切换到其断开状态。电位V132则增大，差值V132-V50变得大于阈值Vg10。因此，晶体管Q10切换到其闭合状态。同时，穿过电阻器R11的电流没有消失，这将晶体管Q12维持在其断开状态。在该情况下，穿过电阻器R11的非零电流源于即使线缆24被中断，在端子80与82之间也存在电位差的事实。因此，存在相继穿过电阻器R14和电阻器R11的非零电流。该电流足以将晶体管Q11维持在其闭合状态并因此将晶体管Q12维持在其断开状态。因此，在线缆24的中断的情况下，模块122在线缆20上生成电位VDR。为此，计算器能够检测并指示线缆24的中断。

模块122的运作的其余部分与参照图3的方法所述的相同。

图5示出能够基于在中断的线缆中引起的电压降来检测线缆22的中断和替代地线缆24的中断的监控模块150。模块150能够代替图2的模块38使用。模块150与模块38相同，除了晶体管Q1和Q3的控制电极不以相同的方式分别连接到线缆22和24。在该实施例中，晶体管Q2的发射极直接连接到端子84。晶体管Q2的集电极通过电阻器R21连接到端子82。晶体管Q1的基极直接连接在该电阻器R21与晶体管Q2之间。晶体管Q4的发射极直接连接到端子82。晶体管Q4的集电极通过电阻器R20连接到端子84。晶体管Q3的基极直接连接在该电阻器R20与晶体管Q4之间。

模块150还包括串联连接在端子82与84之间的三个电阻器R22、R23和R24的桥。更具体地，电阻器R22直接连接在端子82与中点152之间。电阻器R23直接连接在点152与中点154之间。电阻器R24直接连接在点154与端子84之间。晶体管Q2和Q4的基极分别直接连接到中点154和152。电阻器R23、R24和R25的值选择为使得：

-在不存在线缆22和24的中断时，晶体管Q2和Q4处于其闭合状态；

-响应于线缆22的中断，仅晶体管Q4切换到其断开状态；以及

-响应于线缆24的中断，仅晶体管Q2切换到其断开状态。

模块150的运作如下。当线缆22被中断时，点152和154处的电位下降，这引起晶体管Q2和Q4断开。断开晶体管Q4转而引起晶体管Q3的闭合，这是因为点70处的电位大于点74处的电位。在线缆24的中断的情况下，不再有电流能够在电阻器桥R22-R23-R24中流通。晶体管Q4和Q2被隔断，即处于其断开状态。在这些条件下，仅晶体管Q1是导通的，这是因为点72处的电位大于点70处的电位。

图6示出能够基于在中断的线缆中引起的电压降来检测线缆22的中断和替代地线缆24的中断的监控模块200。模块200能够代替图2的模块38使用。模块200与模块150相同，除了：

-晶体管Q1和Q3各自分别由双极晶体管Q1’和Q3’代替；以及

-分别在晶体管Q1’与Q3’之间和晶体管Q2与Q4之间引入反相器级202和204。

晶体管Q1’和Q3’分别与晶体管Q1和Q3相同，除了它们的极性是相反的。因此，在模块200中，分别直接连接到二极管D1的阳极和二极管D2的阴极的是晶体管Q1’和Q3’的集电极。

反相器级202包括串联连接在端子82与80之间的双极晶体管Q5和电阻器R25。晶体管Q5的发射极直接连接到端子82，并且其集电极通过经过电阻器R25连接到端子80。晶体管Q5的基极直接连接在电阻器R21与晶体管Q2的集电极之间。

反相器级204包括串联连接在端子80与84之间的双极晶体管Q6和电阻器R26。晶体管Q6的发射极直接连接到端子84，并且其集电极通过经过电阻器R26连接到端子80。晶体管Q6的基极直接连接在电阻器R20与晶体管Q4的集电极之间。

模块200的运作与模块150的运作类似，除了晶体管Q1’和Q3’的控制信号相反。更具体地，如之前对模块150所说明的，线缆22的中断引起晶体管Q4的断开。晶体管Q4的断开引起晶体管Q6的断开，这转而引起晶体管Q3’的闭合。类似地，线缆24的中断引起晶体管Q2和Q5的断开以及晶体管Q1’的闭合。该实施例的有趣之处在于，其允许晶体管Q1’和Q3’分别响应于线缆24和22的中断更显著地饱和。

第二章：变型：

监控模块的变型：

在一个简化变型中，仅监控两条供电线缆22或24之一的状态。在该情况下，能够简化监控模块的架构。

例如，仅监控线缆22的状态。则通过去除晶体管Q1并用系统地断开的电路代替它来简化模块38。晶体管Q2由系统地闭合的电路(例如导电轨道)代替。则通过去除晶体管Q10和Q13并用系统地断开的电路代替它们来简化模块122。电阻器R13也被省掉并由线连接代替。仍是在该情况下，通过用系统地断开的电路代替晶体管Q1并且去除电阻器R21、晶体管Q2和电阻器R24能够简化模块150。类似地，能够省掉模块200的仅用于监控线缆24的状态的部件。当仅监控线缆22的状态时，计算器12没有编程为监控和指示线缆24的中断状态。

类似地，如果仅监控线缆24的状态，则能够简化模块38、122、150和200的架构。

监控模块能够位于独立于包含传感器40的箱体28的箱体中。在该情况下，优选地，监控模块在尽可能接近包含传感器40的箱体28的位置处连接到线缆22、24。

监控模块38的其它实施例是可行的。例如，晶体管Q2和Q4分别由第一二极管和第二二极管代替。第一二极管的阴极和第二二极管的阳极则直接连接到点86。晶体管Q2和Q4也能够由简单的线连接代替。在后一种情况下，必须调整电阻器R4和R5的值。特别地，为了选择电阻器R4和R5的值，则必须考虑晶体管Q1和Q3的基极-发射极结的电压。

模块150或200的其它实施例也是可行的。例如，包括电阻器R21、R22和R24的桥由各自包括两个电阻器的并联的第一桥和第二桥代替。晶体管Q4和Q2的基极则分别连接在第一桥与第二桥的两个电阻器之间。

在一个简化变型中，省掉二极管D1和D2。在该情况下，在线缆22、24之一的中断之后，电位VDS和VDR出现，然后在一定时间段之后消失。在该情况下，电位VDS和VDR称作“瞬态”电位。计算器12适于基于这种瞬态电位检测故障。

双极晶体管能够由其它类型的晶体管(例如MOSFET晶体管)代替。反过来，晶体管MOSFET能够由其它类型的晶体管(例如双极晶体管)代替。当模块122的MOSFET晶体管由双极晶体管代替时，优选地，二极管D1和D2以对模块38所述的类似的方式添加到模块122。

作为一个变型，晶体管Q11由NPN双极晶体管代替，该双极晶体管的基极直接连接在电阻器R10与R11之间，并且该双极晶体管的集电极连接在电阻器R11与端子82之间。类似的改变能够应用于晶体管Q13。

模块38、122、150和200能够适于不是用特定电位VDS和VDR，而是用线缆20上生成的电流的特定强度IDS和IDR来编码线缆22、24的故障。在该情况下，转换器12还适于记录线缆20上的电流强度。编码故障的这些电流的强度例如通过将电阻器与晶体管Q1、Q3、Q10和Q12串联连接来调节。

反相器级(例如级202和204)也能够以与参照图6所述的类似的方式在模块122中实现。

在所有实施例中，能够添加附加的电阻器，尤其是与晶体管串联的附加的电阻器，例如以限制或消除可能的温度变化对监控模块的运作的结果。

传感器的变型：

用于传感器的可能预定的测量值范围的数量能够大于二。例如如果传感器40检测到所测量的物理量的三个不同状态并将这三个状态中的每一个与三个不同电位V1、V2和V3相对应，则就是这种情况。

在另一个实施例中，通过传感器测量和传送的物理量在电位范围[LMIN；LMAX]内连续地变化，其中，LMIN和LMAX是彼此间隔至少1伏或0.5伏的不同极限值。在该情况下，范围[LMIN；LMAX]在电位VDR与VDO之间，或电位VDO与VDS之间，使得该范围不与电位VDS、VDO和VDR之一重叠。在连续测量物理量的情况下，一般仅存在单个测量值范围。

之前的描述适用于通过两条供电线缆供电并通过独立于两条供电线缆的测量线缆传输其测量值的任何类型的传感器。特别地，物理量的性质并不重要。例如，物理量能够是磁场、电流强度、电压、温度、光辐射强度或其它物理量。关于物理量所测量的信息能够仅是二进制信息，如在传感器40的情况下，或是根据所测量的物理量的变化在测量值范围内连续变化的信息。

其它变型：

作为变型，供电电源独立于计算器12并位于计算器12的外部。

在另一简化变型中，计算器没有编程为监控和指示线缆20的中断状态。

计算器12不一定是使用可编程微处理器实现的。例如，该计算器能够是以硬(即不可编程)电路的形式生产的，例如基于设置成将端子50处的电位与电位VON、VOFF、VDS、VDR和VDO进行比较的运算放大器。

保护模块36的其它实施例是可行的。例如，作为一个变型，模块36设置为除了保护模块38和传感器40之外或代替保护模块38和传感器40免受过载电流。还可以用Transil二极管以外的其它电子部件来实现这些相同的功能。

本文所提供的描述能够在飞行器以外的其它交通工具中实施。例如，电气设施能够在机动车辆、轨道车辆或甚至半移动或固定设施中实施。电气设施也能够在飞机以外的其它飞行器(例如直升机)中实施。

由监控模块监控的不同线缆不需要全都容纳在相同的束中。特别地，在一个特定实施例中，被监控的不同线缆容纳在不同的束中。

为了运作本文所描述的，端子52和54不需要直接连接到线缆22和24。端子52和54只需要分别连接到电位VH和VL。为此，能够使用不同于线缆22和24的线缆。

第三章：所述实施例的优点：

不同实施例共同的优点：

使用其控制电极连接到待监控的线缆的晶体管允许响应于该线缆的中断而简单地切换该晶体管的状态，而无需为此使用更加复杂的电流或电压传感器(例如磁场传感器)。此外，由于监控模块仅使用晶体管和电阻器并因此没有使用更加复杂的传感器，因此该监控模块更抗振。

该晶体管的电源电极连接在测量线缆与另外的供电线缆之间的事实简单地允许编码关于待监控线缆的状态的信息，而不考虑被监控的供电线缆的中断或非中断状态。此外，这允许使用电信号来编码线缆20上的故障存在，这留下了用于编码传感器的测量值的广泛的可能性，而这些值不与用于编码故障的值之一重叠。

将监控模块定位在传感器的端子与计算器的端子之间允许独立于传感器的运作状态检测供电线缆的中断。

本文所述的监控模块包括非常少的电子部件。该监控模块因此同样易于生产、消耗非常少的能量并且价格低廉。

在监控模块中同时使用晶体管Q1和Q3或Q10和Q12允许既检测线缆22的中断又检测线缆24的中断，同时保持能够区分这两种故障。

设置电位VDS和VDR使得它们不同于电位VDO还允许检测测量线缆的中断和/或线缆22和24的同时中断。

反相器级(例如模块200的级202或204)的使用允许用于生成电位VDS和VDR的晶体管进一步饱和。

特定于模块38、150、200的优点：

当由被监控的供电线缆上的电位消失触发晶体管Q1或Q3的闭合时，这允许独立于在该供电线缆上流通的电流指示这些供电线缆之一的中断。因此，相对于可能由传感器40的故障引起的电流干扰，该实施例是可靠的。

模块150相对于模块38是有利的，这是因为该模块150在电阻器R7和R8的值的选择方面并因此在电位VON和VOFF的值的选择方面允许更大的灵活性。实际上，在模块38中，当晶体管Q5处于闭合状态时，电阻器R7并联连接到电阻器R2和R3，这改变计算器12的端子50与54之间的电阻器的值。然而，电阻器R5的值必须保持接近端子50与54之间的电阻器的值。该接近的约束限制对电阻器R7的值的可行选择。类似地，对电阻器R8的值的可行选择也受到限制。模块150减轻这些相对于电阻器R7和R8的值的选择的限制。实际上，电阻器R22、R23和R24的值不由电阻器R1、R2和R3的值强加。特别地，利用模块150能够增加电位VDO与VDR之间的差值。

在模块38中，将晶体管Q1和Q3的控制电极连接到点86允许根据存在于线缆22和24上的电位并独立于能够在这些相同线缆上流通的电流切换这些晶体管。

在模块38中，晶体管Q2和Q4的使用允许补偿晶体管Q1和Q3的控制电极与电源电极之间的电压降。这使得模块38的运作更加可靠。

二极管D1和D2的使用防止电位VDS和VDR成为瞬态电位。当这种二极管D1或D2与MOSFET晶体管组合使用时，由于MOSFET的内在二极管，所述二极管D1或D2防止响应于线缆22或24的中断，电流从MOSFET晶体管的源极返回到漏极。

模块122的优点：

当由在被监控的供电线缆中流通的电流的强度变化触发晶体管Q10或Q12的闭合时，这允许独立于存在于该线缆上的电位指示该被监控的供电线缆的中断。因此，例如相对于由传感器的故障引起的供电线缆的电位干扰，该实施例是可靠的。

仅使用晶体管Q11或Q13以及仅使用电阻器R11和R13以生成晶体管Q10或Q12的控制信号限制了部件数量并简化了监控模块122。

Claims (12)

1.一种电气设施，其包括：

-第一供电线缆和第二供电线缆(22、24)，其分别连接到供电电源的不同的第一电位和第二电位；

-测量线缆(20)，所述第一供电线缆和第二供电线缆以及所述测量线缆被容纳在一个或更多个线缆束(26)内；

-传感器(40)，其能够测量物理量，该传感器包括：

·第一供电端子和第二供电端子，其分别连接到所述第一供电线缆和第二供电线缆；

·输出端子(80)，其连接到所述测量线缆；以及

·换能器(90)，其通过所述传感器的第一供电端子和第二供电端子供电，该换能器能够将所测量的物理量转换成相应的电信号；并且

·所述传感器能够在其输出端子(80)上传送模拟电信号，所述模拟电信号通过电位或电流强度的相应值对所述物理量的测量值进行编码，当所述换能器正常运作时，在所述测量线缆上传送的电信号的值系统地在预定测量范围内；

-电子计算器(12)，其包括：

·第一供电端子和第二供电端子，其分别与所述供电电源的第一电位和第二电位连接；

·输入端子(50)，其连接到所述测量线缆；

·模数转换器(62)，其连接到所述输入端子以将存在于所述输入端子上的模拟电信号转换成数字信号；以及

·微处理器(64)，其编程为：

o如果数字信号的值对应于在预定测量范围内的所述模拟电信号的值，则根据所述数字信号的值来控制电气设备；

并且替代地

o如果所述数字信号的值对应于位于任何预定测量范围之外的第一预定故障值，则指示所述第一供电线缆的中断状态；

-监控模块(122)，其定位在所述传感器的供电端子与第一供电线缆和第二供电线缆之间，该监控模块能够响应于所述第一供电线缆的中断在所述测量线缆上生成第一预定故障值；

其特征在于，所述监控模块(122)包括第一晶体管(Q12)，该第一晶体管包括第一电源电极和第二电源电极以及控制电极，该第一晶体管能够根据在其控制电极上接收到的控制信号在以下之间切换：

·断开状态，其中所述第一晶体管的电源电极彼此电隔离；以及

·闭合状态，其中所述第一晶体管的电源电极彼此电连接；

所述第一晶体管的第一电源电极和第二电源电极分别电连接到所述第二供电线缆(24)和测量线缆(20)，使得当所述第一晶体管处于其闭合状态时，在所述测量线缆上生成第一预定故障值，并且所述控制电极连接到第一供电线缆(22)，使得在所述第一供电线缆上由其中断所引起的电流的消失自动触发所述第一晶体管(Q12)切换到其闭合状态，并且使得替代地，不存在所述第一供电线缆的中断使得第一晶体管维持在其断开状态，

其中，所述监控模块(122)包括：

-第一电阻器(R11)，其与所述第一供电线缆(22)串联连接；

-第二晶体管(Q11)，其包括第一电源电极和第二电源电极以及控制电极；

所述第二晶体管(Q11)的第一电源电极和控制电极各自在所述第一电阻器(R11)的相应侧上连接到第一供电线缆(22)，以响应于所述第一供电线缆(22)的中断来自动触发所述第二晶体管(Q11)切换到其断开状态，并且使得不存在所述第一供电线缆的中断使得第二晶体管(Q11)维持在其闭合状态；

所述第一晶体管(Q12)的控制电极一方面连接到第二晶体管(Q11)的第二电源电极，并且另一方面通过第二电阻器(R12)连接到第二供电线缆(24)，以生成仅当所述第二晶体管(Q11)切换到其断开状态时触发所述第一晶体管(Q12)切换到其闭合状态的控制信号。

2.根据权利要求1所述的设施，其中：

-所述微处理器(64)还编程为如果所述数字信号的值对应于第二预定故障值，则指示所述第二供电线缆(24)的中断状态，所述第二预定故障值不同于第一预定故障值并在任何预定测量范围之外；并且

-所述监控模块(122)包括第三晶体管(Q10)，所述第三晶体管包括第一电源电极和第二电源电极以及控制电极，该第三晶体管能够根据在其控制电极上接收到的控制信号在以下之间切换：

·断开状态，其中所述第三晶体管的电源电极彼此电隔离；以及

·闭合状态，其中所述第三晶体管的电源电极彼此电连接；

所述第三晶体管(Q10)的第一电源电极和第二电源电极分别电连接到所述第一供电线缆(22)和测量线缆(20)，使得当所述第三晶体管(Q10)处于其闭合状态时，在所述测量线缆上生成第二预定故障值，

所述第三晶体管(Q10)的控制电极连接到第二供电线缆(24)，使得在所述第二供电线缆上由其中断所引起的电流的消失自动触发所述第三晶体管(Q10)切换到其闭合状态，并且使得替代地，不存在所述第二供电线缆的中断使得第三晶体管维持在其断开状态。

3.根据权利要求2所述的设施，其中，所述监控模块包括：

-第三电阻器(R13)，其与所述第二供电线缆(24)串联连接；

-第四晶体管(Q13)，其包括第一电源电极和第二电源电极以及控制电极；

所述第四晶体管(Q13)的第一电源电极和控制电极各自在所述第三电阻器(R13)的相应侧上连接到第二供电线缆(24)，以响应于所述第二供电线缆(24)的中断来自动触发所述第四晶体管(Q13)切换到其断开状态，并且使得不存在所述第二供电线缆的中断使得第四晶体管(Q13)维持在其闭合状态；

所述第三晶体管(Q10)的控制电极一方面直接连接到第四晶体管(Q13)的第二电源电极，并且另一方面通过第四电阻器(R16)连接到第一供电线缆(22)，以生成仅当所述第四晶体管(Q13)切换到其断开状态时触发所述第三晶体管(Q10)切换到其闭合状态的控制信号。

4.如权利要求3所述的设施，其中，所述监控模块包括直接连接在所述第一供电线缆(22)与测量线缆(20)之间的第五电阻器(R14)，所述第五电阻器(R14)能够：

-当所述第一供电线缆(22)中断时，保持通过所述第三电阻器(R13)的非零电流，这使得所述第四晶体管(Q13)维持在其闭合状态；以及

-当所述第二供电线缆(24)中断时，保持通过所述第一电阻器(R11)的非零电流，这使得所述第二晶体管(Q11)维持在其闭合状态。

5.根据权利要求1所述的设施，其中，所述第一晶体管(Q12)的电源电极与防止电流从所述第二供电线缆(24)流向测量线缆(20)的第一二极管串联连接。

6.根据权利要求2所述的设施，其中，所述第三晶体管(Q10)的电源电极与防止电流从所述测量线缆(20)流向第一供电线缆(22)的第二二极管串联连接。

7.根据权利要求2所述的设施，其中，所述第一晶体管(Q12)和/或第三晶体管(Q10)是MOSFET晶体管。

8.根据权利要求1所述的设施，其中，如果不存在中断的所述第一供电线缆(22)的电位大于第二供电线缆(24)的电位，则所述第一晶体管(Q12)是N型MOSFET晶体管，并且如果不存在中断的所述第一供电线缆(22)的电位小于第二供电线缆(24)的电位，则所述第一晶体管是P型MOSFET晶体管。

9.根据权利要求1所述的设施，其中，所述电子计算器(12)包括：

-连接在其第一供电端子与其输入端子(50)之间的第六电阻器(R1)；和

-连接在其输入端子(50)与其第二供电端子之间的第七电阻器(R2、R3)。

10.根据权利要求2所述的设施，其中，所述电子计算器(12)包括：

-连接在其第一供电端子与其输入端子(50)之间的第六电阻器(R1)；和

-连接在其输入端子(50)与其第二供电端子之间的第七电阻器(R2、R3)，并且其中：

-所述第六电阻器和第七电阻器(R1、R2、R3)能够当所述测量线缆(20)中断时在所述电子计算器的输入端子(50)处生成模拟电信号，所述电子计算器的输入端子处的模拟电信号呈现为第三预定故障值，该第三预定故障值不同于所述第一预定故障值和第二预定故障值并且在任何预定测量范围之外；并且

-所述微处理器(64)还编程为如果所述数字信号的值对应于第三预定故障值，则指示所述测量线缆(20)的中断状态。

11.一种包括电气设施(4)的飞行器(2)，其特征在于，所述电气设施是如前述权利要求中任一项所述的电气设施。

12.一种用于实现根据权利要求1至10中任一项所述的电气设施的监控模块(122)，该监控模块能够定位在所述传感器的供电端子与第一供电线缆和第二供电线缆之间，该监控模块能够在所述测量线缆上响应于第一供电线缆的中断生成所述第一预定故障值，

其特征在于，

-所述监控模块(122)包括第一晶体管(Q12)，所述第一晶体管包括第一电源电极和第二电源电极以及控制电极，该第一晶体管能够根据在其控制电极上接收到的所述控制信号在以下之间切换：

·断开状态，其中所述第一晶体管的电源电极彼此电隔离；以及

·闭合状态，其中所述第一晶体管的电源电极彼此电连接；

-所述第一晶体管(Q12)的第一电源电极和第二电源电极分别电连接到所述第二供电线缆(24)和测量线缆(20)，使得当所述第一晶体管处于其闭合状态时，在所述测量线缆上生成第一预定故障值，并且

-所述第一晶体管(Q12)的控制电极连接到第一供电线缆(22)，使得在所述第一供电线缆上由其中断所引起的电流的消失自动触发所述第一晶体管(Q12)切换到其闭合状态，并且使得替代地，不存在所述第一供电线缆的中断使得第一晶体管维持在其断开状态，

其中，所述监控模块(122)包括：

-第一电阻器(R11)，其与所述第一供电线缆(22)串联连接；

-第二晶体管(Q11)，其包括第一电源电极和第二电源电极以及控制电极；

所述第二晶体管(Q11)的第一电源电极和控制电极各自在所述第一电阻器(R11)的相应侧上连接到第一供电线缆(22)，以响应于所述第一供电线缆(22)的中断来自动触发所述第二晶体管(Q11)切换到其断开状态，并且使得不存在所述第一供电线缆的中断使得第二晶体管(Q11)维持在其闭合状态；

所述第一晶体管(Q12)的控制电极一方面连接到第二晶体管(Q11)的第二电源电极，并且另一方面通过第二电阻器(R12)连接到第二供电线缆(24)，以生成仅当所述第二晶体管(Q11)切换到其断开状态时触发所述第一晶体管(Q12)切换到其闭合状态的控制信号。