CN207752350U - 一种航空发动机燃油调节器模拟仿真系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种航空发动机燃油调节器模拟仿真系统，包括电子控制器和与所述电子控制器电连接的负载，所述负载的信号输出端电连接有隔离模块，所述隔离模块的输出端连接单片机控制模块，所述单片机控制模块通信连接有工控机，单片机控制模块输出信号至数字自整角旋转变压器转换模块。本实用新型由单片机控制模块控制数字自整角旋转变压器转换模块输出该角度下的正弦和余弦信号，电子控制器采集正弦和余弦信号便知晓油针的当前角度，形成闭环控制,从而达到模拟航空发动机燃油调节器电信号的目的。不需要真实的燃油调节器，达到了模拟仿真效果，操作灵活，方便，成本低。

Description

一种航空发动机燃油调节器模拟仿真系统

技术领域

本实用新型涉及航空发动机燃油调节器模拟技术领域，具体的说，是一种航空发动机燃油调节器模拟仿真系统。

背景技术

在航空发动机控制领域，燃油调节器是航空发动机燃油控制系统的核心成附件，该核心成附件由负载、角位置传感器等组成，其工作原理是：电子控制器控制步进电机转动，步进电机带动油针控制燃油流量，达到控制航空发动机转速的目的；同时电子控制器通过油针的角度位置传感器感应当前油针角度，判断油针是否达到系统控制的要求角度，从而形成闭环控制。其电信号的特点是：驱动步进电机信号为“四相八拍”的脉冲信号；角位置传感器用于感受油针角度位置，在激励作用下输出代表角度的正弦信号和余弦信号。目前，在测试设备或实验室模拟仿真时，该信号或是不模拟,或是采用真实的燃油调节器才能实现，其灵活性、兼容性和通用性较差，且存在体积大、重量大和成本高的缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种航空发动机燃油调节器模拟仿真系统，用于解决现有技术中需要采用真实燃油调节器仿真时体积大，重量大和成本高的问题。

为了达到上述目的，本实用新型通过下述技术方案实现：

一种航空发动机燃油调节器模拟仿真系统，包括电子控制器和与所述电子控制器电连接的负载，所述负载的信号输出端电连接有隔离模块，所述隔离模块的输出端连接单片机控制模块，所述单片机控制模块通信连接有工控机，单片机控制模块输出信号至数字自整角旋转变压器转换模块。

工作原理：

电子控制器输出驱动信号至负载，负载可以选用步进电机，也可以是电阻。电子控制器的控制信号经过隔离模块，送达单片机控制模块，单片机控制模块采集隔离模块输出的“四相八拍”信号，判断电子控制器的输出驱动信号是正转还是反转以及旋转的角度。单片机控制模块计算出模拟燃油指针达到的角度值；然后单片机控制模块按照该角度值，控制数字自整角旋转变压器转换模块输出该角度下的正弦和余弦信号，电子控制器采集正弦和余弦信号便知晓油针的当前角度，形成闭环控制；同时单片机控制模块可将当前角度上传工控机，工控机也可下达角度需求值指令给单片机控制模块，由单片机控制模块控制数字自整角旋转变压器转换模块输出该角度下的正弦和余弦信号，从而达到模拟航空发动机燃油调节器电信号的目的。不需要真实的燃油调节器，达到了模拟仿真效果，操作灵活，方便，成本低。

进一步地，所述隔离模块包括光耦，所述光耦包括四组耦合的发光二极管和光敏三极管，分别为第一发光二极管和第一光敏三极管、第二发光二极管和第二光敏三极管、第三发光二极管和第三光敏三极管以及第四发光二极管和第四光敏三极管，所述第一发光二极管和第二发光二极管的阳极分别通过电阻R2、电阻R4连接第一输入端，第一发光二极管的阴极连接第一输出端，第二发光二极管的阴极连接第二输出端，所述第三发光二极管、第四发光二极管的阳极分别通过电阻R6、电阻R8连接第二输入端，第三发光二极管、第四发光二极管的阴极分别连接第三输出端、第四输出端，第一输入端与第一输出端之间连接电阻R1，第一输入端与第二输出端之间连接电阻R3，第二输入端与第三输出端之间连接电阻R5，第二输入端与第四输出端之间连接电阻R7，所述第一光敏三极管、第二光敏三极管、第三光敏三极管和第四光敏三极管的集电极分别连接+5V直流电源，所述第一光敏三极管、第二光敏三极管、第三光敏三极管和第四光敏三极管的发射极分别连接所述单片机控制模块，并分别通过电阻R9、电阻R10、电阻R11和电阻R12接地。

工作原理：

隔离模块中第一输入端、电阻R2、第一发光二极管、第一输出端口组成一个回路，控制第一光敏三极管的通断；第一输入端、电阻R4、第二发光二极管、第二输出端口组成一个回路，控制第二光敏三极管的通断；第二输入端、电阻R6、第三发光二极管、第三输出端口组成一个回路，控制第三光敏三极管的通断；第二输入端、电阻R8、第四发光二极管、第四输出端口组成一个回路，控制第四光敏三极管的通断，由此，隔离模块输出的四相信号为：1000，1100，0100，0110，0010，0011，0001，1001，然后循环，此时为正转；隔离模块输出的四相信号为：1001，0001，0011，0010，0110，0100，1100，1000，然后循环，此时为反转。第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输入端连接电子控制器，因此电子控制器可以将驱动负载的信号传递通过隔离模块传递至单片机控制模块，由于光耦，电子控制器除了传递信号外，并不会产生其他的电磁干扰。

进一步地，所述单片机控制模块包括单片机，所述单片机与所述光耦连接，单片机还连接有第一移位寄存器和第二移位寄存器的输入端口，所述第一移位寄存器和第二移位寄存器的输出端口连接所述数字自整角旋转变压器转换模块。

工作原理：

单片机从隔离模块采集的“四相八拍”信号，计算出电子控制器输出驱动信号是正转还是反转以及旋转的角度，由此计算出模拟的航空发动机燃油指针旋转的角度，通过第一移位寄存器和第二移位寄存器，控制数字自整角旋转变压器转换模块输出该角度下的正弦和余弦信号，电子控制器采集该信号便知晓油针的当前角度，形成闭环控制。

进一步地，所述数字自整角旋转变压器转换模块包括数字自整角机/旋转变压器转换器，所述数字自整角机/旋转变压器转换器的输入端与所述第一移位寄存器和第二移位寄存器连接。

工作原理：

数字自整角机/旋转变压器转换器，从第一移位寄存器和第二移位寄存器接收单片机的控制信号，作为参考输入，输出燃油指针旋转角度的正弦和余弦信号。数字自整角机/旋转变压器转换器，采用现有设备，功能为在单片机的控制下，按照角度输出角度的正弦信号和余弦信号。

进一步地，所述光耦采用TLP521-4。

光耦型号采用TLP521-4，为可控制的光耦合器件，功耗150mW，隔离电压为2500Vrms，可增强电路的安全性，减小电压的干扰。

进一步地，所述单片机采用ATmega16L。

ATmega16L是具有16KB系统内可编程FLASH的8位微控制器，具有性能高，功耗低的优点。

进一步地，所述数字自整角机/旋转变压器转换器采用14SXZ12AA。

1.3VA数字自整角机／旋转变压器转换器是一种全电子的自整角机/旋转变压器模拟输出装置，其功能是将输入的数字全角量转换成自整角机／旋转变压器形式的模拟电压输出，该数字自整角机/旋转变压器转换器具有精度高、可靠性高、体积小、重量轻、寿命长、使用灵活方便等特点,是计算机与控制系统间的理想接口电路。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

由单片机控制模块控制数字自整角旋转变压器转换模块输出该角度下的正弦和余弦信号，电子控制器采集正弦和余弦信号便知晓油针的当前角度，形成闭环控制,从而达到模拟航空发动机燃油调节器电信号的目的。不需要真实的燃油调节器，达到了模拟仿真效果，操作灵活，方便，成本低。

附图说明

图1为本实用新型的系统原理框图；

图2为隔离模块的电路原理图；

图3为单片机的电路连接原理图；

图4为数字自整角机/旋转变压器转换器的连接原理图；

图5为数字自整角机/旋转变压器转换器的工作原理图；

其中U1-光耦，U2-单片机；U3-数字自整角机/旋转变压器转换器；U4-第一移位寄存器；U5-第二移位寄存器。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

结合附图1所示，一种航空发动机燃油调节器模拟仿真系统，包括电子控制器和与所述电子控制器电连接的负载，所述负载的信号输出端电连接有隔离模块，所述隔离模块的输出端连接单片机控制模块，所述单片机控制模块通信连接有工控机，单片机控制模块输出信号至数字自整角旋转变压器转换模块。

工作原理：

电子控制器输出驱动信号至负载，负载可以选用步进电机，也可以是电阻。同时，电子控制器的控制信号经过隔离模块，送达单片机控制模块，单片机控制模块采集隔离模块输出的“四相八拍”信号，判断电子控制器的模拟输出信号是正转还是反转以及旋转的角度。单片机控制模块计算出模拟燃油指针达到的角度值；然后单片机控制模块按照该角度值，控制数字自整角旋转变压器转换模块输出该角度下的正弦和余弦信号，电子控制器采集正弦和余弦信号便知晓油针的当前角度，形成闭环控制；同时单片机控制模块可将当前角度上传工控机，工控机也可下达角度需求值指令给单片机控制模块，由单片机控制模块控制数字自整角旋转变压器转换模块输出该角度下的正弦和余弦信号，从而达到模拟航空发动机燃油调节器电信号的目的。不需要真实的燃油调节器，达到了模拟仿真效果，操作灵活，方便，成本低。

实施例2：

在实施例1的基础上，结合附图1和图2所示，所述隔离模块包括光耦U1，所述光耦U1包括四组耦合的发光二极管和光敏三极管，分别为第一发光二极管和第一光敏三极管、第二发光二极管和第二光敏三极管、第三发光二极管和第三光敏三极管以及第四发光二极管和第四光敏三极管，所述第一发光二极管和第二发光二极管的阳极分别通过电阻R2、电阻R4连接第一输入端，第一发光二极管的阴极连接第一输出端，第二发光二极管的阴极连接第二输出端，所述第三发光二极管、第四发光二极管的阳极分别通过电阻R6、电阻R8连接第二输入端，第三发光二极管、第四发光二极管的阴极分别连接第三输出端、第四输出端，第一输入端与第一输出端之间连接电阻R1，第一输入端与第二输出端之间连接电阻R3，第二输入端与第三输出端之间连接电阻R5，第二输入端与第四输出端之间连接电阻R7，所述第一光敏三极管、第二光敏三极管、第三光敏三极管和第四光敏三极管的集电极分别连接+5V直流电源，所述第一光敏三极管、第二光敏三极管、第三光敏三极管和第四光敏三极管的发射极分别连接所述单片机控制模块，并分别通过电阻R9、电阻R10、电阻R11和电阻R12接地。

工作原理：

隔离模块中第一输入端、电阻R2、第一发光二极管、第一输出端口组成一个回路，控制第一光敏三极管的通断；第一输入端、电阻R4、第二发光二极管、第二输出端口组成一个回路，控制第二光敏三极管的通断；第二输入端、电阻R6、第三发光二极管、第三输出端口组成一个回路，控制第三光敏三极管的通断；第二输入端、电阻R8、第四发光二极管、第四输出端口组成一个回路，控制第四光敏三极管的通断，由此，隔离模块输出的四相信号为：1000，1100，0100，0110，0010，0011，0001，1001，然后循环，此时为正转；隔离模块输出的四相信号为：1001，0001，0011，0010，0110，0100，1100，1000，然后循环，此时为反转。第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输入端连接电子控制器，因此电子控制器可以将驱动负载的信号传递通过隔离模块传递至单片机控制模块，由于光耦U1，电子控制器除了传递信号外，并不会产生其他的电磁干扰。

实施例3：

在实施例2的基础上，结合附图1-4所示，所述单片机控制模块包括单片机U2，所述单片机U2与所述光耦U1连接，单片机U2还连接有第一移位寄存器U4和第二移位寄存器U5的输入端口，所述第一移位寄存器U4和第二移位寄存器U5的输出端口连接所述数字自整角旋转变压器转换模块。

工作原理：

单片机从隔离模块采集的“四相八拍”信号，计算出电子控制器输出驱动信号是正转还是反转以及旋转的角度，由此计算出模拟的航空发动机燃油指针旋转的角度，通过第一移位寄存器和第二移位寄存器，控制数字自整角旋转变压器转换模块输出该角度下的正弦和余弦信号，电子控制器采集该信号便知晓油针的当前角度，形成闭环控制。

实施例4：

在实施例3的基础上，结合附图1-5所示，所述数字自整角旋转变压器转换模块包括数字自整角机/旋转变压器转换器U3，所述数字自整角机/旋转变压器转换器U3的输入端与所述第一移位寄存器U4和第二移位寄存器U5连接。

工作原理：

数字自整角机/旋转变压器转换器U3，从第一移位寄存器U4和第二移位寄存器U4接收单片机的控制信号，作为参考输入，输出燃油指针旋转角度的正弦和余弦信号。数字自整角机/旋转变压器转换器U3，采用现有设备，功能为在单片机U2的控制下，按照角度输出角度的正弦信号和余弦信号。

进一步地，所述光耦U1采用TLP521-4。

光耦U1型号采用TLP521-4，为可控制的光耦合器件，功耗150mW，隔离电压为2500Vrms，可增强电路的安全性，减小电压的干扰。

进一步地，所述单片机U2采用ATmega16L。

ATmega16L是具有16KB系统内可编程FLASH的8位微控制器，具有性能高，功耗低的优点。

进一步地，所述数字自整角机/旋转变压器转换器U3采用14SXZ12AA。

1.3VA数字自整角机／旋转变压器转换器是一种全电子的自整角机/旋转变压器模拟输出装置，其功能是将输入的数字全角量转换成自整角机／旋转变压器形式的模拟电压输出，该数字自整角机/旋转变压器转换器U3具有精度高、可靠性高、体积小、重量轻、寿命长、使用灵活方便等特点,是计算机与控制系统间的理想接口电路。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种航空发动机燃油调节器模拟仿真系统，包括电子控制器和与所述电子控制器电连接的负载，其特征在于，所述负载的信号输出端电连接有隔离模块，所述隔离模块的输出端连接单片机控制模块，所述单片机控制模块通信连接有工控机，单片机控制模块输出信号至数字自整角旋转变压器转换模块。

2.根据权利要求1所述的一种航空发动机燃油调节器模拟仿真系统，其特征在于，所述隔离模块包括光耦（U1），所述光耦（U1）包括四组耦合的发光二极管和光敏三极管，分别为第一发光二极管和第一光敏三极管、第二发光二极管和第二光敏三极管、第三发光二极管和第三光敏三极管以及第四发光二极管和第四光敏三极管，所述第一发光二极管和第二发光二极管的阳极分别通过电阻R2、电阻R4连接第一输入端，第一发光二极管的阴极连接第一输出端，第二发光二极管的阴极连接第二输出端，所述第三发光二极管、第四发光二极管的阳极分别通过电阻R6、电阻R8连接第二输入端，第三发光二极管、第四发光二极管的阴极分别连接第三输出端、第四输出端，第一输入端与第一输出端之间连接电阻R1，第一输入端与第二输出端之间连接电阻R3，第二输入端与第三输出端之间连接电阻R5，第二输入端与第四输出端之间连接电阻R7，所述第一光敏三极管、第二光敏三极管、第三光敏三极管和第四光敏三极管的集电极分别连接+5V直流电源，所述第一光敏三极管、第二光敏三极管、第三光敏三极管和第四光敏三极管的发射极分别连接所述单片机控制模块，并分别通过电阻R9、电阻R10、电阻R11和电阻R12接地。

3.根据权利要求2所述的一种航空发动机燃油调节器模拟仿真系统，其特征在于，所述单片机控制模块包括单片机（U2），所述单片机（U2）与所述光耦（U1）连接，单片机（U2）还连接有第一移位寄存器（U4）和第二移位寄存器（U5）的输入端口，所述第一移位寄存器（U4）和第二移位寄存器（U5）的输出端口连接所述数字自整角旋转变压器转换模块。

4.根据权利要求3所述的一种航空发动机燃油调节器模拟仿真系统，其特征在于，所述数字自整角旋转变压器转换模块包括数字自整角机/旋转变压器转换器（U3），所述数字自整角机/旋转变压器转换器（U3）的输入端与所述第一移位寄存器（U4）和第二移位寄存器（U5）连接。

5.根据权利要求2-4中任意一项所述的一种航空发动机燃油调节器模拟仿真系统，其特征在于，所述光耦（U1）采用TLP521-4。

6.根据权利要求3或4所述的一种航空发动机燃油调节器模拟仿真系统，其特征在于，所述单片机（U2）采用ATmega16L。

7.根据权利要求4所述的一种航空发动机燃油调节器模拟仿真系统，其特征在于，所述数字自整角机/旋转变压器转换器（U3）采用14SXZ12AA。