CN204031119U - 多路航电信号采集接口电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种多路航电信号采集接口电路，包括罗盘信号采集电路、无线电高度表信号采集电路、剩余油量信号采集电路、离散量信号采集电路。该实用新型能够应用在机载数据链设备中，将以前需要多种不同类别设备才能处理的机载仪表设备信号，通过这款接口电路完成集中采集，采集后的信号能经过处理器进行集中高效处理后应用，实现机载仪表参数值的数字化和高精确度化。
Description
技术领域
本实用新型涉及航电仪表领域，尤其涉及一种多路航电信号采集接口电路。
背景技术
在现役军用飞机上涉及的航电仪表设备种类繁多，例如高度表、油量表、飞机挂点（副油箱、炸弹、吊舱等）、无线电罗盘、综合罗盘等。而且，这些信号种类各异，有高电平离散信号、模拟量信号、三相交流信号等。
以往对每一类仪表信号的处理和显示都需要不同的设备完成，且各类参数不能实现全数字化的后续处理。例如:飞机部分航电设备（如油量表）的参数值是通过模拟电路而获取的，如油量表的参数值是通过传感器模拟电路而得到；某些机载综合设备（如飞参记录仪、综合航电设备等）需要获取这些飞机航电设备的参数值，实现数字化信号的存储、送显或下传等。
可见，这些设备与外界交联的信号不仅数量大、种类多，而且其中具有的高频、高电压、大电流信号易对其余信号产生干扰，与此同时，仪表模拟量信号等精度要求极高、却易受干扰的信号，且信号数量也极大，故在进行硬件设计时，就必须进行总体合理规划与布局布线，充分考虑信号通路的合理性，以提高信号处理的可靠性与精确度。
鉴于上述要求，设计了一种多路航电信号接口板，实现信号集成采集和数字化处理、传输功能。
发明内容
为解决上述问题，本实用新型提供了一种多路航电信号采集接口电路，其特征在于，包括罗盘信号采集电路、无线电高度表信号采集电路、剩余油量信号采集电路、离散量信号采集电路；
所述罗盘信号采集电路包括模数转换芯片及其外围电路、阻抗匹配电路及限流电路，所述综合罗盘输入信号、无线电罗盘输入信号分别通过阻抗匹配电路及限流电路连接到模数转换芯片；所述模数转换芯片输出端连接AD芯片；
所述无线电高度表信号采集电路包括信号调理模块、与信号调理模块输入端连接的滤波器电路，所述滤波器电路输入端与无线电高度表信号连接，信号调理模块输出端连接AD转换芯片；
所述剩余油量信号采集电路包括滤波器电路、钳位保护芯片、放大滤波芯片及外围电路；剩余油量信号为所述滤波电路器输入信号，滤波器电路的两个输出端则分别连接一个钳位保护芯片，且连接到放大滤波芯片输入端口，放大滤波芯片输出端连接ADC芯片进行模数转换；
所述离散量信号采集电路包括稳压保护电路、分压电路，离散量信号连接稳压保护电路，分压电路分压的输出信号则连接到AD芯片进行AD采样。
进一步的，所述无线电高度表信号采集电路的滤波器电路为RFI滤波器。
进一步的，所述信号调理模块为差分放大器及其外围的有源滤波器。
进一步的，剩余油量信号采集电路的放大滤波芯片输出信号范围为0-5V。
进一步的，离散量信号采集电路输出信号根据离散量输出信号的不同电压值得到“通”或者“断”2个结果。
本实用新型的有益效果为：
该实用新型能够应用在机载数据链设备中，将以前需要多种不同类别设备才能处理的机载仪表设备信号，通过这款接口电路完成集中采集，采集后的信号能经过板载处理器进行集中高效处理孔应用，实现机载仪表参数值的数字化和高精确度化。
附图说明
图1为本实用新型机构示意图。
图2为罗盘信号采集电路图。
图3为无线电高度表信号采集电路图。
图4为剩余油量信号采集电路图。
图5为离散量信号采集电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行详细说明。
图如1所示，本实用新型包括罗盘信号采集电路、无线电高度表信号采集电路、剩余油量信号采集电路、离散量信号采集电路。下面分别对各个子电路进行说明。
1.罗盘信号采集电路
所述罗盘信号采集电路采集的信号包括无线电罗盘信号和综合罗盘信号。
如图2所示，所述罗盘信号采集电路包括模数转换芯片及其外围电路、阻抗匹配电路及限流电路。所述模数转换芯片的两组输入端口分别通过阻抗匹配电路及限流电路与综合罗盘输入信号、无线电罗盘输入信号连接。所述模数转换芯片输出端连接后续的AD转换芯片。
如图1所示，综合电罗盘输入信号首先通过电阻R1、R2、R3、R4进行匹配和限流保护后，再进入模数转换芯片U1的A口（数模数转换芯片U1具有有独立两路数字转换通道，分时输出各自的航向方位角度），U1对该信号进行模-数转换，得到的数字信号通过DB口进行输出，送给后续的AD芯片进行AD采样。
同理，无线电罗盘输入信号通过电阻R5、R6、R8、R9、R10进行匹配和限流保护后，再进入数模转换模块的B口，U1对该信号进行模数转换，得到的数字信号通过DB口进行输出，送给后续的AD芯片进行AD采样。
图2中，模数转换模块U1的控制信号1是片选信号，控制信号2是负责A/B切换，控制信号3是负责控制bit位的相互关系。
2.无线电高度表信号采集电路
包括信号调理模块，与信号调理模块输入端连接的RFI滤波器电路，与信号调理模块输出端连接的有源滤波器，所述RFI滤波器电路与无线电高度表输入信号连接。
无线电高度输入信号经过RFI滤波器电路进行滤除射频干扰信号、限流保护后，进入信号调理模块U5进行差分放大和滤波，经滤波电路后得到的无线电高度输出信号送给AD芯片进行采样。下面结合图3分别进行说明。
1）RFI（射频干扰）滤波器
当存在很强的射频干扰时，它可能被后级的差分放大器的内部电路整流，然后表现为DC输出失调误差，一旦被整流，其输出端的低通滤波怎么也不能去除这个误差。如果RFI是断续性的，这会导致无法检测的测量误差。因此，加RFI滤波器是必要的，RFI滤波器由图2的C1、C2、C3、C4、C5、R1、R2构成。
2）信号调理模块
所述信号调理模块为差分放大器及外围连接的滤波器电路。
差分放大器如图3的U5，根据使用环境和设计要求，差分放大器必须能够承受较高的电压输入；要有较高的线性度；较高的温度稳定性；较高的输入阻抗；较低的输入失调电压；较高的共模抑制比。
U5是一款内置精密增益IC，失调漂移非常小，高的CMR，适合增益和失调漂移非常小的高精度数据采集。内部具有防ESD（静电防护）和瞬态过载的输入保护，最大输入电压±120V，增益范围设置范围大， U5由增益非线性度引起的最大误差较小；工作温度在-40~+85°C，由于温度漂移引起的最大误差较小；所以在整个工作温度范围内，由于U5自身引起的误差最大较小。
滤波器电路为有源滤波器，所述有源滤波器利用U5内部的精密运算放大器，外接电容电阻的滤波器，-3dB频率为50Hz。
信号调理模块输出端连接AD转换芯片，所述AD转换芯片采用双极性16位AD转换芯片，具备6个独立的ADC；工作温度在-40~+85°C；输入电压范围±10V、±5V可选；高抗噪性能；片内基准电压及缓冲；高速并行、串行和菊花链接口；高速串行接口与SPI/QSPI/MICROWIRE/DSP兼容；温漂小。
无线电高度输出信号经模-数转换（ADC采样）后送处理单元，配合相应的算法计算出对应的高度。
3.剩余油量信号采集电路
包括滤波器电路、钳位保护芯片、放大滤波芯片及外围电路。；剩余油量信号为所述滤波电路器输入信号，滤波器电路的两个输出端则分别连接一个钳位保护芯片，且连接到放大滤波芯片输入端口，放大滤波芯片输出端连接ADC芯片进行模数转换。
油量表采样系统基本原理图见图4。油量输入信号经过C1、C2、C3、R1、R2构成的滤波器电路进行滤除杂波，保留有用信号。钳位保护芯片U3和钳位保护芯片U4电路进行钳位保护、滤波较大的冲击信号。放大滤波芯片U2的功能是对输入信号进行放大、滤波，使其油量输出信号范围保持在0~5V内。
其中，U2为精密仪表放大器，对输入电压进行隔离放大，通过配置合适的外围元件，送给AD芯片对其进行AD采样，然后后送处理单元进行处理，配合相应的算法计算出对应的剩油量。U2是一款内置精密增益IC，失调漂移非常小，高的CMR，适合增益和失调漂移非常小的高精度数据采集。U2由增益非线性度引起的最大误差为较小；工作温度在-40~+85℃，由于温度漂移引起的最大误差为较小，输入阻抗适宜。
4.离散量信号采集电路
包括稳压保护电路及分压电路。离散量信号连接稳压保护电路，分压电路分压的输出信号则连接到AD芯片进行AD采样。
如图5所示，通过D1、D2对离散量输入信号进行稳压保护，电阻R1、R2、R3、R4进行分压，得到的离散量输出信号送给后续AD芯片进行采样。离散量输出信号只有“通”或者“断”2个结果，根据离散量输出信号的不同电压值得到“通”或者“断”2个结果。
本实用新型的有益效果为：
该实用新型能够应用在机载数据链设备中，将以前需要多种不同类别设备才能处理的机载仪表设备信号，通过这款接口电路完成集中采集，采集后的信号能经过板载处理器进行集中高效处理后应用，实现机载仪表参数值的数字化和高精确度化。
Claims (5)
1.多路航电信号采集接口电路，其特征在于，包括罗盘信号采集电路、无线电高度表信号采集电路、剩余油量信号采集电路、离散量信号采集电路；
所述罗盘信号采集电路包括模数转换芯片及其外围电路、阻抗匹配电路及限流电路，综合罗盘采集信号、无线电罗盘采集信号分别通过阻抗匹配电路及限流电路连接到模数转换芯片；所述模数转换芯片输出端连接AD芯片；
所述无线电高度表信号采集电路包括信号调理模块、与信号调理模块输入端连接的滤波器电路，所述滤波器电路输入端与无线电高度表信号连接，信号调理模块输出端连接AD转换芯片；
所述剩余油量信号采集电路包括滤波器电路、钳位保护芯片、放大滤波芯片及外围电路；剩余油量信号为所述滤波电路器输入信号，滤波器电路的两个输出端则分别连接一个钳位保护芯片，且连接到放大滤波芯片输入端口，放大滤波芯片输出端连接ADC芯片进行模数转换；
所述离散量信号采集电路包括稳压保护电路、分压电路，离散量信号连接稳压保护电路，分压电路分压的输出信号则连接到AD芯片进行AD采样。
2.如权利要求1所述的多路航电信号采集接口电路，其特征在于，所述无线电高度表信号采集电路的滤波器电路为RFI滤波器。
3. 如权利要求1所述的多路航电信号采集接口电路，其特征在于，所述信号调理模块为差分放大器及其外围的有源滤波器。
4.如权利要求1所述的多路航电信号采集接口电路，其特征在于，剩余油量信号采集电路的放大滤波芯片输出信号范围为0～5V。
5.如权利要求1所述的多路航电信号采集接口电路，其特征在于，离散量信号采集电路输出信号根据离散量输出信号的不同电压值得到“通”或者“断”2个结果。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105157745A (zh) * | 2015-05-07 | 2015-12-16 | 黑龙江省科学院自动化研究所 | 多传感器信号采集处理装置及信息采集方法 |
| CN106200418A (zh) * | 2016-08-17 | 2016-12-07 | 中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所 | 一种测控系统离散输出信号调理模块 |
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2014
- 2014-07-28 CN CN201420418153.3U patent/CN204031119U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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