CN210983095U - 一种模拟器数据采集系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模拟器数据采集系统，包括座舱采集与控制管理计算机、多个仿真控制采集盒；每个仿真控制采集盒内设有采集板卡，采集板卡包括主控板和驱动板；座舱采集与控制管理计算机通过交换机分别与每个仿真控制采集盒内的主控板相连接，驱动板与动作单元相连接；在仿真控制采集盒中，主控板接收座舱采集与控制管理计算机的数据，并与驱动板进行信息交互，驱动板控制动作单元做出响应。本实用新型能够采集模拟器座舱内部仿真控制采集盒的工作状态，仿真控制采集盒内部的驱动板在主控板的控制下，控制动作单元做出响应，减少了中间设备，提高了响应速度。

Description

一种模拟器数据采集系统

技术领域

本实用新型属于数据采集技术领域，尤其涉及一种模拟器数据采集系统。

背景技术

数据采集系统就是采集传感器输出的模拟信号并转换为计算机可以识别的数字信号，送入计算机并进行记录或打印，以便对某些物理量进行监视，其中一部分数据还被生产过程中的计算机用来控制某些物理量。随着微型计算机技术的飞速发展与普及，数据采集监测已成为日益重要的监测技术。

数据采集是工业控制等系统中的重要环节，传统的数据采集系统，通常采用单片机作为主要的控制模块，以及采用中间设备来转发数据，响应速度较慢，影响采集速度和效率。

发明内容

本实用新型解决的技术问题在于提供一种模拟器数据采集系统，实现对模拟器座舱内部仿真控制盒工作状态的采集，仿真控制采集盒内部的驱动板在主控板的控制下，控制动作单元做出响应，减少了中间设备，提高了响应速度。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种模拟器数据采集系统，包括座舱采集与控制管理计算机、多个仿真控制采集盒；每个仿真控制采集盒内设有采集板卡，采集板卡包括主控板和与其相连接的驱动板；座舱采集与控制管理计算机通过交换机分别与每个仿真控制采集盒内的主控板相连接，驱动板分别与动作单元相连接；

仿真控制采集盒包括第一仪表板集中控制盒、第二仪表板集中控制盒、第一飞控控制盒、第一航空电子启动板和机外照明控制盒；在仿真控制采集盒中，主控板接收座舱采集与控制管理计算机传送的数据，并与驱动板进行信息交互，驱动板控制动作单元做出响应。

进一步，所述的交换机通过以太网分别与座舱采集与控制管理计算机、仿真控制采集盒相连接。

进一步，所述的交换机为以太网交换机。

进一步，所述的动作单元包括主告警灯盒、状态灯盒、起落架操纵开关、场压装订器、选择投放按钮、脚蹬调节手柄、锁定按钮、飞控专用灯盒、斜板控制盒、第二飞控控制盒、第二航空电子启动板、航姿开关盒。

进一步，所述的主告警灯盒、状态灯盒、起落架操纵开关分别与第一仪表板集中控制盒内的驱动板相连接；场压装订器、选择投放按钮、脚蹬调节手柄、锁定按钮、飞控专用灯盒分别与第二仪表板集中控制盒内的驱动板相连接；斜板控制盒和第二飞控控制盒分别与第一飞控控制盒内的驱动板相连接；第二航空电子启动板与第一航空电子启动板内的驱动板相连接；航姿开关盒与机外照明控制盒内的驱动板相连接。

进一步，所述的主控板和驱动板采用主控板与驱动板直接对插的方式连接。

进一步，所述的主控板内含电压转换电路；电压转换电路包括电流转换器、电容C40、电容C41、电容C44和电容C45，电流转换器的2号引脚通过电感L4与自恢复保险丝F1的一端连接，自恢复保险丝F1的另一端与电压输入端相连接；电容C41的正极与电感L4的一端相连接，电容C41的负极与电流转换器1号引脚的连接线相连接，电流转换器1号引脚的连接线接地；电容C40的正极与电感L4的另一端相连接，电容C40的负极接地；电流转换器的6号引脚通过跳线X1与电压输出端相连接；电容C45的一端与电流转换器6号引脚的连接线相连接，电容C45的另一端与电流转换器7号引脚的连接线相连接，电流转换器的7号引脚的连接线接地；电容C44的正极与电流转换器6号引脚的连接线相连接，电容C44的负极接地。

进一步，所述的电压转换电路还包括发光二极管L5，发光二极管L5的阳极与跳线X1的一端相连接，跳线X1的另一端与电压输出端相连接，发光二极管L5的阴极通过电阻R42接地。

进一步，所述的驱动板的输出包括林达顿管输出、扩展IO口和继电器输出。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型公开了一种模拟器数据采集系统，仿真控制采集盒作为采集单元，在仿真控制采集盒内部设置主控板和驱动板；主控板接收座舱采集与控制管理计算机传送的的数据，并与驱动板进行信息交互，驱动板控制动作单元做出相应的响应。本实用新型能够实现对模拟器座舱内部仿真控制采集盒工作状态的采集，座舱采集与控制管理计算机通过交换机可以直接管理座舱内部单个仿真控制采集盒，减少中间数据转发设备，提高了响应速度。

附图说明

图1为本实用新型的模拟器数据采集系统的结构示意图；

图2为本实用新型的主控板与驱动板的连接关系图；

图3为本实用新型的主控板的电压转换电路的电路图；

图4为本实用新型的主控板的外围电路的电路图；

图5为本实用新型的驱动板的IO口林达顿管输出电路图；

图6为本实用新型的驱动板的扩展IO口电路图；

图7为本实用新型的驱动板的继电器输出电路图；

其中，1为主控板，2为驱动板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

参见图1，一种模拟器数据采集系统，包括座舱采集与控制管理计算机、多个仿真控制采集盒；每个仿真控制采集盒内设有采集板卡，采集板卡包括主控板1和与其相连接的驱动板2；座舱采集与控制管理计算机通过交换机分别与每个仿真控制采集盒内的主控板1相连接，驱动板2分别与动作单元相连接；

仿真控制采集盒包括第一仪表板集中控制盒、第二仪表板集中控制盒、第一飞控控制盒、第一航空电子启动板和机外照明控制盒；在仿真控制采集盒中，主控板1接收座舱采集与控制管理计算机传送的数据，并与驱动板2进行信息交互，驱动板2控制动作单元做出响应。

参见图1，为本申请提供的模拟器数据采集系统的结构示意图；座舱采集与控制管理计算机通过交换机可以直接管理座舱内部单个仿真控制采集盒，减少中间数据转发设备，提高响应速度。单个仿真控制采集盒作为采集单元，内部采用统一标准的采集板卡，外部为统一的连接接口。

进一步，所述的交换机通过以太网分别与座舱采集与控制管理计算机、仿真控制采集盒相连接。所述的以太网为百兆以太网。

进一步，所述的交换机为以太网交换机。以太网交换机不仅仅具有网络连接功能，同时提供单个仿真控制采集盒的供电功能。

所述的以太网采用STM32F765内部的MAC层和外部的PHY芯片LAN8720来实现10M/100M自适应以太网通信，STM32F765内部的MAC层和外部的PHY芯片LAN8720之间使用RMII协议，且增加了以太网电压转换芯片H1102NL，能够直接连接到网线上进行网络数据传输。

进一步，所述的动作单元包括主告警灯盒、状态灯盒、起落架操纵开关、场压装订器、选择投放按钮、脚蹬调节手柄、锁定按钮、飞控专用灯盒、斜板控制盒、第二飞控控制盒、第二航空电子启动板、航姿开关盒。

进一步，所述的主告警灯盒、状态灯盒、起落架操纵开关分别与第一仪表板集中控制盒内的驱动板2相连接；场压装订器、选择投放按钮、脚蹬调节手柄、锁定按钮、飞控专用灯盒分别与第二仪表板集中控制盒内的驱动板2相连接；斜板控制盒和第二飞控控制盒分别与第一飞控控制盒内的驱动板2相连接；第二航空电子启动板与第一航空电子启动板内的驱动板2相连接；航姿开关盒与机外照明控制盒内的驱动板2相连接。

进一步，所述的主控板1和驱动板2采用主控板1与驱动板2直接对插的方式连接，具体参见图2。考虑仿真控制盒自身空间的限制，主控板1与驱动板2直接对插连接。在仿真控制采集盒中，驱动板2在主控板1的控制下完成一些扩展性的功能。

以STM32F765为核心，主控板1能够提供以下资源：STM32F765VGT7最小系统；SWD下载方式；上电自动复位以及手动复位；28V转3.3V电路(带自恢复保险丝)；1路CAN总线；1Mb的EEPROM；2路RS422/485(通过0Ω电阻切换)；8*8矩阵键盘采集以及数码管控制；2路PWM输出；2路DAC输出(放大倍数通过电阻可调)；1路10M/100M自适应以太网；6路ADC(可复用为普通IO口)；34路通用IO口。

进一步，所述的主控板1内含电压转换电路；具体参见图3，电压转换电路包括电流转换器、电容C40、电容C41、电容C44和电容C45，电流转换器的2号引脚通过电感L4与自恢复保险丝F1的一端连接，自恢复保险丝F1的另一端与电压输入端相连接；电容C41的正极与电感L4的一端相连接，电容C41的负极与电流转换器1号引脚的连接线相连接，电流转换器1号引脚的连接线接地；电容C40的正极与电感L4的另一端相连接，电容C40的负极接地；电流转换器的6号引脚通过跳线X1与电压输出端相连接；电容C45的一端与电流转换器6号引脚的连接线相连接，电容C45的另一端与电流转换器7号引脚的连接线相连接，电流转换器的7号引脚的连接线接地；电容C44的正极与电流转换器6号引脚的连接线相连接，电容C44的负极接地。

在主控板1中，几乎所有逻辑器件的供电电压均为3.3V，因此需要将外部的28V供电电压转换为3.3V。电压转换电路如图3所示，电流转化器的型号为RS6-243.3S，电流转化器将输入的28V电压转换为3.3V，功率为6W，电源转换效率为79％，输入电压9～36V，输出电压3.3V，输出电流1500mA。另外，为了防止主控板1因为短路或其他问题对外部单元造成影响，在28V电压输入时加入了自恢复保险丝，保持电流为1.85A，最大输入电流为3A。

进一步，所述的电压转换电路还包括发光二极管L5，发光二极管L5的阳极与跳线X1的一端相连接，跳线X1的另一端与电压输出端相连接，发光二极管L5的阴极通过电阻R42接地。

需要说明的是，为了保证主控板STM32F765系统的正常工作，需要配合一定的外围电路，包括电源，外部时钟，复位，下载调试接口等部分。STM32F765系统电源以3.3V供电，为了简化电路设计，芯片内部模拟部分的供电以及参考电压同数字电路一样，采用VDD3.3V供电，外围电路见图4所示。

在本模拟器数据采集系统中，主控板1和驱动板2采用背板连接的方式进行信息的交互。具体的，主控板1提供6路ADC输出，均使用STM32F765内部自带的12位ADC转换单元。在STM32F765内部存在三个ADC转换单元，如果使用的ADC通道数为3个时，可以每一路单独使用一个ADC转换单元；如果使用的ADC通道数超过3个，就采用循环采集的方式复用ADC单元。ADC转换单元可配置为12位、10位、8位或者6位分辨率，AD转换的输入电压范围不能超过3.3V。ADC同普通IO一样直接引出，当不使用ADC功能时，可以复用为普通的IO口。

进一步，所述的驱动板2的输出包括林达顿管输出、扩展IO口和继电器输出。

具体的，驱动板2主要提供以下功能：(1)40路达林顿管输出；(2)32路带中断的扩展IO口；(3)10路继电器输出。参见图5，为本模拟器数据采集系统的驱动板2IO口达林顿管输出电路图；主控板1最多提供了40路IO口，为了提高IO口的驱动能力，驱动板2将所有的IO口都接入达林顿管。每8路IO使用一个TD62083，每个通道的输出电流最大可达500mA，可以用来驱动大部分的信号灯。为了防止信号灯过多的情况下，驱动板2将所有的IO口通过排阻的方式都接入了达林顿管(包括可复用为ADC的6个IO)，因此在使用ADC功能时，会减少相应的达林顿管输出。另外，在使用扩展IO口的时候，每16路扩展IO口需要占用两个IO资源。

如果设备需要驱动的信号灯或者开关过多时，可能会需要过多的IO口，造成IO口资源不足的情况。为了防止这种情况的发生，驱动板2扩展了32路双向IO口。这些扩展IO口每16路需要占用2个IO资源，可根据需要通过排阻的方式灵活选择。这些扩展的IO口可配置为输入或输出，采用推挽的方式输出，每个扩展IO口最大输出电流为25mA，在输入模式下，如果输入发生变化可产生中断，方便使用，其电路如图6所示。

当达林顿管的输出电流无法满足设备需求时，可使用继电器输出代替达林顿管输出，驱动板2提供了最多10路继电器输出，每两个一组，在需要的情况下可以通过排阻短接的方式使用达林顿管的输出控制继电器，继电器吸合时，可以将28V的供电电源提供给设备，以此提供较大的电流，继电器的最大输出电流为2A，其电路图如图7所示。

由以上技术方案，本实用新型提供了一种模拟器数据采集系统，仿真控制采集盒作为采集单元，在仿真控制采集盒内部设置主控板1和驱动板2；主控板1接收座舱采集与控制管理计算机传送的的数据，并与驱动板2进行信息交互，驱动板2控制工作单元做出相应的响应。本实用新型能够实现对模拟器座舱内部仿真控制采集盒工作状态的采集，座舱采集与控制管理计算机通过交换机可以直接管理座舱内部单个仿真控制采集盒，减少中间数据转发设备，提高了响应速度。此外，本实用新型提供的模拟器数据采集系统统一了标准接口，可靠性和维护性得到了大大的提高。

以上给出的实施例是实现本实用新型较优的例子，本实用新型不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本实用新型技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种模拟器数据采集系统，其特征在于，包括座舱采集与控制管理计算机、多个仿真控制采集盒；每个仿真控制采集盒内设有采集板卡，采集板卡包括主控板和与其相连接的驱动板；座舱采集与控制管理计算机通过交换机分别与每个仿真控制采集盒内的主控板相连接，驱动板分别与动作单元相连接；

仿真控制采集盒包括第一仪表板集中控制盒、第二仪表板集中控制盒、第一飞控控制盒、第一航空电子启动板和机外照明控制盒；在仿真控制采集盒中，主控板接收座舱采集与控制管理计算机传送的数据，并与驱动板进行信息交互，驱动板控制动作单元做出响应。

2.根据权利要求1所述的模拟器数据采集系统，其特征在于，所述的交换机通过以太网分别与座舱采集与控制管理计算机、仿真控制采集盒相连接。

3.根据权利要求2所述的模拟器数据采集系统，其特征在于，所述的交换机为以太网交换机。

4.根据权利要求1所述的模拟器数据采集系统，其特征在于，所述的动作单元包括主告警灯盒、状态灯盒、起落架操纵开关、场压装订器、选择投放按钮、脚蹬调节手柄、锁定按钮、飞控专用灯盒、斜板控制盒、第二飞控控制盒、第二航空电子启动板、航姿开关盒。

5.根据权利要求4所述的模拟器数据采集系统，其特征在于，所述的主告警灯盒、状态灯盒、起落架操纵开关分别与第一仪表板集中控制盒内的驱动板相连接；场压装订器、选择投放按钮、脚蹬调节手柄、锁定按钮、飞控专用灯盒分别与第二仪表板集中控制盒内的驱动板相连接；斜板控制盒和第二飞控控制盒分别与第一飞控控制盒内的驱动板相连接；第二航空电子启动板与第一航空电子启动板内的驱动板相连接；航姿开关盒与机外照明控制盒内的驱动板相连接。

6.根据权利要求1所述的模拟器数据采集系统，其特征在于，所述的主控板和驱动板采用主控板与驱动板直接对插的方式连接。

7.根据权利要求1所述的模拟器数据采集系统，其特征在于，所述的主控板内含电压转换电路；电压转换电路包括电流转换器、电容C40、电容C41、电容C44和电容C45，电流转换器的2号引脚通过电感L4与自恢复保险丝F1的一端连接，自恢复保险丝F1的另一端与电压输入端相连接；电容C41的正极与电感L4的一端相连接，电容C41的负极与电流转换器1号引脚的连接线相连接，电流转换器1号引脚的连接线接地；电容C40的正极与电感L4的另一端相连接，电容C40的负极接地；电流转换器的6号引脚通过跳线X1与电压输出端相连接；电容C45的一端与电流转换器6号引脚的连接线相连接，电容C45的另一端与电流转换器7号引脚的连接线相连接，电流转换器的7号引脚的连接线接地；电容C44的正极与电流转换器6号引脚的连接线相连接，电容C44的负极接地。

8.根据权利要求7所述的模拟器数据采集系统，其特征在于，所述的电压转换电路还包括发光二极管L5，发光二极管L5的阳极与跳线X1的一端相连接，跳线X1的另一端与电压输出端相连接，发光二极管L5的阴极通过电阻R42接地。

9.根据权利要求1所述的模拟器数据采集系统，其特征在于，所述的驱动板的输出包括林达顿管输出、扩展IO口和继电器输出。

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