航空动力数字电子控制系统地面检测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种检测装置，尤其是一种航空动力数字电子控制系统地面检测装置，属于测量设备【技术领域】。按照本实用新型提供的技术方案，所述航空动力数字电子控制系统地面检测装置，包括地面检测模块，所述地面检测模块包括机箱以及安装于所述机箱内的工控机，所述工控机与机箱内用于与数字电子控制系统连接检测的信号检测模块以及与机箱上的显示屏连接，机箱内设置用于提供显示屏工作电源的显示屏电源电连接以及用于提供工控机以及信号检测模块工作电源的开关电源。本实用新型结构紧凑，集成度高，使用及携带方便，提高检测精度，适应范围广，安全可靠。
【专利说明】航空动力数字电子控制系统地面检测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种检测装置，尤其是一种航空动力数字电子控制系统地面检测装置，属于测量设备【技术领域】。
【背景技术】
[0002]航空动力的数字电子控制系统在航空系统中居于核心地位，为了确保飞行设备正常工作和安全运行，须对数字电子控制系统进行性能检测。地面检测装置在航空动力数字电子控制系统的性能检测中有着广泛的应用。
[0003]在半物理模拟试验、地面台架试车和飞机试飞时，可以用地面检测装置来检测数字电子控制系统软硬件状态的完好性；在可靠性试验和软件第三方测试中也可以采用地面检测装置分别作为数字电子控制系统的控制软件仿真运行检测平台。目前，地面检测装置的各状态参数的测量是通过几个单一的检测设备实现的，然后再将各状态参数整合到一起。由于这些设备是单一的个体，各个测量结果最终整合到一起进行数据分析时不可避免会产生一定的误差，可靠性不高，适用性不广，因此迫切需求一种高集成性、可靠性强、便于携带的地面检测设备。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种航空动力数字电子控制系统地面检测装置，其结构紧凑，集成度高，使用及携带方便，提高检测精度，适应范围广，安全可靠。
[0005]按照本实用新型提供的技术方案，所述航空动力数字电子控制系统地面检测装置，包括地面检测模块，所述地面检测模块包括机箱以及安装于所述机箱内的工控机，所述工控机与机箱内用于与数字电子控制系统连接检测的信号检测模块以及与机箱上的显示屏连接，机箱内设置用于提供显示屏工作电源的显示屏电源电连接以及用于提供工控机以及信号检测模块工作电源的开关电源。
[0006]所述机箱内设置机箱安装板，所述显示屏电源、工控机以及开关电源均安装于所述机箱安装板上；显示屏电源以及开关电源分别位于工控机的两侧；在开关电源的外侧设置有用于安装信号检测板的母板，所述母板通过母板支撑柱安装在机箱安装板上。
[0007]所述信号检测模块包括开关量信号板、热电偶信号板、电流信号板、热电阻信号板、角位移/位移传感信号板以及频率信号板。
[0008]所述母板上方设置有横跨固定在机箱上的安装支撑件；信号检测板通过安装连接件固定安装在安装支撑件上；安装连接件包括支撑连接板，所述支撑连接板的一端设置有连接固定板，所述连接固定板上设置固定孔；支撑连接板的侧边设置有信号板连接板，所述信号板连接板上设置信号板连接柱。
[0009]所述机箱内设置有交流轴流风扇，母板上设置用于与航插接口连接的母板接线插座，工控机上连接有鼠标键盘。
[0010]所述电流信号板包括电流信号采集模块以及电流信号产生模块，所述电流信号采集模块包括用于将电流信号转换为电压信号的信号转换模块，所述信号转换模块通过隔离运放模块与第一处理器连接；
[0011]电流信号产生模块包括第一数字电位器，所述第一数字电位器与第一基准电压模块、第一处理器以及电压转电流模块连接。
[0012]所述热电阻信号板包括第三处理器，所述第三处理器与第三数字电位器的控制端连接，第三数字电位器的一连接端与标准电阻的一端连接，第三数字电位器的另一端通过第一运算放大器与标准电阻的另一端连接。
[0013]所述热电偶信号板包括第四处理器，所述第四处理器的输出端与第三数字电位器的控制端连接，第三数字电位器的一端通过精密分压电阻与第二基准电源连接。
[0014]所述角位移/位移传感信号板包括第五处理器，所述第五处理器的输出端与第四数字电位器的控制端以及第五数字电位器的控制端连接，第四数字电位器的一端以及第五数字电位器的一端与第三基准电源连接。
[0015]所述机箱的顶端设置有提手。
[0016]本实用新型的优点:工控机、显示屏、显示屏电源、开关电源以及信号检测模块均集成在机箱内，信号检测模块包括安装于母板上的若干检测板，工控机通过CAN通讯与信号检测模块连接，从而能够实现对数字电子控制系统的通道检测、封闭仿真检测以及故障模拟检测等，结构紧凑，集成度高，使用及携带方便，提高检测精度，适应范围广，安全可靠。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的立体图。
[0018]图2为本实用新型的结构示意图。
[0019]图3为图2的俯视图。
[0020]图4为图3的A-A示意图。
[0021]图5为本实用新型机箱安装板上安装结构的放大图。
[0022]图6为本实用新型安装连接件的结构示意图。
[0023]图7为本实用新型的使用状态图。
[0024]图8为本实用新型信号检测板与工控机的连接框图。
[0025]图9为本实用新型电流信号采样模块的电路框图。
[0026]图10为本实用新型电流信号产生模块的电路框图。
[0027]图11为本实用新型开关信号板的开关信号输出模块的电路框图。
[0028]图12为本实用新型开关信号板的开关信号输入模块的电路框图。
[0029]图13为本实用新型热电阻信号板的结构框图。
[0030]图14为本实用新型热电偶信号板的结构框图。
[0031]图15为本实用新型角位移/位移传感信号板的电路结构框图。
[0032]图16为本实用新型频率信号板的结构框图。
[0033]图17为本实用新型角位移/位移传感信号板的电路原理图。
[0034]附图标记说明:1_机箱、2-提手、3-显示屏、4-工控机、5-显示屏电源、6-交流周六风扇、7-第一安装板、8-第二安装板、9-安装支撑件、10-安装连接件、11-母板、12-开关量信号板、13-热电偶信号板、14-电流信号板、15-热电阻信号板、16-角位移/位移传感信号板、17-频率信号板、18-电阻安装板、19-开关电源、20-母板支撑柱、21-支撑连接板、22-连接固定板、23-信号板连接板、24-信号板连接柱、25-固定孔、26-鼠标键盘、27-地面检测模块、28-数字电子控制系统、29-航插接口、30-信号转换模块、31-隔离运放模块、32-第一处理器、33-第一基准电源、34-第一数字电位器、35-电压转电流模块、36-第二处理器、37-第一光耦、38-电平转换模块、39-第三处理器、40-第二数字电位器、41-第一运算放大器、42-标准电阻、43-第二基准电源、44-精密分压电阻、45-第三数字电位器、46-第四处理器、47-第三基准电源、48-第四数字电位器、49-第五处理器、50-第六处理器、51-第六数字电位器、52-第二运算放大器以及53-第五数字电位器。
【具体实施方式】
[0035]下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0036]如图1、图2、图3、图4、图5和图8所示:为了提高检测精度，本实用新型包括地面检测模块27，所述地面检测模块27包括机箱I以及安装于所述机箱I内的工控机4，所述工控机4与机箱I内用于与数字电子控制系统28连接检测的信号检测模块以及与机箱I上的显示屏3连接，机箱I内设置用于提供显示屏3工作电源的显示屏电源5电连接以及用于提供工控机4以及信号检测模块工作电源的开关电源19。
[0037]具体地，地面检测模块27将工控机4、显示屏3、显示屏电源5、开关电源19以及信号检测模块集成在机箱I内，地面检测模块27通过航空电缆与数字电子控制系统28连接，数字电子控制系统28为现有待检测的控制系统，通过信号检测模块与工控机4配合，能实现对数字电子控制系统28的地面检测。通过显示屏3能够将检测结果实时显示，显示屏3采用LED显示器，分辨率不低于1024*768。工控机4采用研华工控机，主频为1.6GHz。
[0038]本实用新型实施例中，信号检测模块与工控机4配合，能对数字电子控制系统28的输入通道与输出通道的检测，其包括:开关量输入通道检测、开关量输出通道检测、模拟量输入通道检测、模拟量输出通道检测、频率输入通道检测；分别逐个检测各个模拟量、频率量、开关量信号的正确性，其中，模拟量如水门开度，频率信号如直升机旋翼转速信号、通道动力涡轮转速信号、燃气发生器信号等，开关量信号有停车电磁阀信号、单发训练飞行允许信号、发动机超温信号等，由于涉及飞行设备信号比较多，此处仅列举几种信号。
[0039]还能对数字电子控制系统28进行闭环仿真检测，其中，闭环仿真检测功能是根据模型指令模拟各种真实信号输入到数字电子控制系统28，采集控制器的各种输出信号给执行机构模型，再输送到发动机数学模型构成闭环来检测数字电子控制系统。检测过程为:a)、模拟各种真实模拟量信号作为为数字电子控制系统28提供输入信号；b)、模拟各种真实频率信号作为为数字电子控制系统28提供输入信号；c)、模拟各种真实开关量信号作为为数字电子控制系统28提供输入信号；d)、采集数字电子控制系统28的模拟量输出信号；e)、采集数字电子控制系统28的开关量输出信号；f)、形成闭环仿真来检测数字电子控制系统28的输入输出模块及控制软件的正确性。其中a、b、c无顺序之分，d、e也无顺序之分。此外，还能对数字电子控制系统28进行模拟故障检测，具体检测过程可以根据需要进行，检测过程为本【技术领域】人员所熟知，此处不再赘述。
[0040]所述机箱I内设置机箱安装板，所述显示屏电源5、工控机4以及开关电源19均安装于所述机箱安装板上；显示屏电源5以及开关电源19分别位于工控机4的两侧；在开关电源19的外侧设置有用于安装信号检测板的母板11，所述母板11通过母板支撑柱20安装在机箱安装板上。
[0041]具体地，所述机箱I的顶端设置有提手2，机箱I可以采用翻盖式。机箱安装板包括第一安装板7以及第二安装板8，第一安装板7与第二安装板8均采用铝板。第二安装板8位于第一安装板7的外侧,第一安装板7跟邻近机箱I的内壁，第一安装板7与第二安装板8之间具有间隙。显示屏电源5、工控机4以及开关电源19均安装于第二安装板18上。所述机箱I内设置有交流轴流风扇6，母板11上设置用于与航插接口 29连接的母板接线插座，工控机4上连接有鼠标键盘26。交流轴流风扇6也位于第二安装板18上，通过交流轴流风扇6能够对机箱I内进行散热，在机箱I的侧壁上设置进风过滤器。此外，在机箱I上还设置有若干按钮以及对应接口。
[0042]进一步地，所述信号检测模块包括开关量信号板12、热电偶信号板13、电流信号板14、热电阻信号板15、角位移/位移传感信号板16以及频率信号板17。
[0043]具体实施时，所述母板11上方设置有横跨固定在机箱I上的安装支撑件9 ;信号检测板通过安装连接件10固定安装在安装支撑件9上；安装连接件10包括支撑连接板21，所述支撑连接板21的一端设置有连接固定板20，所述连接固定板20上设置固定孔25 ;支撑连接板21的侧边设置有信号板连接板23，所述信号板连接板23上设置信号板连接柱24。
[0044]如图6所示，信号检测模块内的所有信号板通过安装连接件10固定安装在安装支撑件9上，通过安装支撑件9能够方便与工控机4连接。连接固定板22位于支撑连接板21的一端部，且与所述支撑连接板21相垂直分布，信号板连接板23与支撑连接板21的侧边相垂直，信号板连接柱24与信号板连接板23相垂直。本实用新型实施例中，支撑连接板21的侧边设置有两个信号板连接板23，通过两信号板连接板23能与信号板的端部进行连接固定，支撑连接板21通过连接固定板22上的固定孔25能与安装支撑件9连接固定。此夕卜，在母板11的外侧还设置有电阻安装板18，所述电阻安装板18固定安装于第二安装板8上。
[0045]所述电流信号板14包括电流信号采集模块以及电流信号产生模块，所述电流信号采集模块包括用于将电流信号转换为电压信号的信号转换模块30，所述信号转换模块30通过隔离运放模块31与第一处理器32连接；
[0046]电流信号产生模块包括第一数字电位器34，所述第一数字电位器33与第一基准电压模块33、第一处理器32以及电压转电流模块35连接。
[0047]具体地，所述电流信号板14主要功能是采集数字电子控制系统28输出的电流信号，也可以产生电流信号给外围联调设备。图9为其中某通道的电流信号采集功能实现框图，首先通过信号转换模块30将其转化成电压信号，信号转换模块30可以采用采样电阻，然后再通过光耦隔离，隔离后的电压信号通过运放进行数据处理后供第一处理器32采集，最后第一处理器32将采集到的信号通过CAN通讯与工控机4进行数据交换。第一处理器32可以采用型号为TMS320F28335的DSP (digital signal processor)芯片，下述的处理器均采用型号相同的DSP芯片。
[0048]图10为电流信号产生的功能实现框图，主要是通过第一处理器32控制第一数字电位器34实现一个DA的功能，然后再经过一个电压转电流电路35实现电流信号的输出。第一处理器32与第一基准电源33、第一数字电位器34以及电压转电流模块35需要进行光电隔离。第一基准电源33、第一数字电位器32以及电压转电流模块35均采用本【技术领域】常用的结构，具体结构此处不再赘述。
[0049]如图13所示，所述热电阻信号板15包括第三处理器39，所述第三处理器39与第三数字电位器40的控制端连接，第三数字电位器40的一连接端与标准电阻42的一端连接，第三数字电位器40的另一端通过第一运算放大器41与标准电阻42的另一端连接。
[0050]具体地，热电阻信号板15主要是产生一个阻值可调的虚拟电阻。根据万用表测量电阻的原理，在标准电阻42的正端用第一运算放大器41跟随取得一个电压值加到第二数字电位器40的一端，第二数字电位器40的中间滑片端接到标准电阻42负端，通过调整第二数字电位器40滑片的位置来控制标准电阻42上的压差，来实现虚拟可调电阻。第三处理器39也采用DSP芯片，第三处理器39与工控机4连接，第三处理器39与第一运算放大器41、标准电阻42以及第二数字电位器40之间进行光电隔离。数字电位器的控制端即为对应的滑片端，下述相同。
[0051]如图14所示，所述热电偶信号板13包括第四处理器46，所述第四处理器46的输出端与第三数字电位器45的控制端连接，第三数字电位器45的一端通过精密分压电阻44与第二基准电源43连接。
[0052]具体地，热电偶信号板13主要是输出可调的毫伏信号。首先用第二基准电压源43通过精密分压电阻44分压产生一个所需毫伏信号的电压值，然后将这个信号加到第三数字电位器45的一端，第三数字电位器45的另一端接地，通过第四处理器46控制第三数字电位器46滑片的位置来实现毫伏信号满量程的连续可调。第四处理器46同样采用DSP芯片，第四处理器46与第二基准电源43、精密分压电阻44以及第三数字电位器45间进行光电隔离。精密分压电阻44的大小及类型可以根据需要进行选择，为本【技术领域】人员所熟知，此处不再赘述。
[0053]如图15所示，所述角位移/位移传感信号板16包括第五处理器49，所述第五处理器49的输出端与第四数字电位器48的控制端以及第五数字电位器53的控制端连接，第四数字电位器48的一端以及第五数字电位器53的一端与第三基准电源47连接。
[0054]具体地，角位移/位移传感信号板16将激励信号接到第四数字电位器48的一端以及第五数字电位器53的一端，由第五处理器49来控制第四数字电位器48以及第五数字电位器53滑片端的位置，分别有第四数字电位器48、第五数字电位器53输出信号Va，信号Vb，其中信号Va和信号Vb之间的互补关系由第五处理器49来保证。第五处理器49采用DSP芯片，第五处理器49与第三基准电源47、第五数字电位器48以及第五数字电位器53之间进行光电隔离。
[0055]如图17所示，信号Va为例的电路原理图，其包括采用型号为X9110TV141的数字电位器芯片N4、光耦芯片N1、光耦芯片N2以及光耦芯片N3，所述光耦芯片N1、光耦芯片N2以及光耦芯片N3均采用型号为6N137的芯片。数字电位器芯片N4的CS#端与光耦芯片NI的VO端、电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与光耦芯片NI的VCC端以及+5V电压连接，光耦芯片NI的VCC端通过电容Cl接地，光耦芯片NI的A端通过电阻Rl与+3.3V电压连接。
[0056]数字电位器芯片N4的SI端与光耦芯片N2的VO端以及电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与光耦芯片N2的VCC端以及+5V电压连接，光耦芯片N2的VCC端通过电容C2接地，光耦芯片N2的GND端接地，光耦芯片N2的A端通过电阻R3与+3.3V电压连接。
[0057]数字电位器芯片N4的WP#端以及HOLD#端均与+5V电压连接，数字电位器芯片N4的SCK端与光耦芯片N3的VO端以及电阻R6的一端连接，电阻R6的一端与光耦芯片N3的VCC端、电容C3的一端以及+5V电压连接，电容C3的另一端接地，光耦芯片N3的GND端接地，光耦芯片N3的A端通过电阻R5与+3.3V电压连接。数字电位器芯片N4的RW端通过电阻R7与运算放大器芯片N5的同相端连接，运算放大器芯片N5的反相端与运算放大器芯片N5的输出端连接，运算放大器芯片N5的输出端通过电容C4接地，运算放大器芯片N5的输出端得到信号\。
[0058]如图11和图12所不,所述开关量信号板12包括开关量输入和开关量输出模块。如图11所不，开关量输出模块包括第二处理器36,第二处理器36的输出端与第一光I禹37连接，第二处理器36采用DSP芯片，第二处理器36与工控机4连接，工控机5通过CAN通讯将数据指令发送给第二处理器36，第二处理器36将接收到的数据指令通过第一光耦37隔离转换后寺西信号输出。如图12所示，第二处理器36与电平转换模块38连接，主要是采集数字电子控制系统28的开关量输出信号，第二处理器36采集到信号后，通过CAN通讯将数据指令发送给工控机4。对于电流比较大的信号，根据电流大小在第一光耦37前端并联不同阻值的电阻，防止烧坏光耦。
[0059]如图16所示，所述频率信号板17包括第六处理器50，第六处理器50的输出端与第六数字电位器51连接，第六数字电位器51与第二运算放大器52连接，第六处理器50采用DSP芯片，频率信号板17主要根据工控机4的指令产生频率、幅值、扭矩可调的频率信号。DSP可以产生一个频率、扭矩可调的幅值为3.3V的方波信号,经第六数字电位器51实现幅值可调，再经第二运算放大器52放大到所需的幅值范围。
[0060]频率信号板17的模拟量精度在5%。以内，频率量精度在0.5%。以内，在保证精度的前提下，所述装置优先考虑温漂和信号稳定性问题，温漂主要由DA芯片引起的，所述装置不采用任何DA (数字-模拟)芯片，采用数字电位器X9110TV141来实现DA功能；所述装置将尽量避免在模拟量上进行隔离，在数字量上进行必须的隔离。
[0061]本实用新型实施例中，工控机4、显示屏3、显示屏电源5、开关电源19以及信号检测模块均集成在机箱I内，信号检测模块包括安装于母板11上的若干检测板，工控机4通过CAN (Controller Area Network)通讯与信号检测模块连接,从而能够实现对数字电子控制系统28的通道检测、封闭仿真检测以及故障模拟检测等，结构紧凑，集成度高，使用及携带方便，提高检测精度，适应范围广，安全可靠。
【权利要求】
1.一种航空动力数字电子控制系统地面检测装置，其特征是:包括地面检测模块(27)，所述地面检测模块(27)包括机箱(I)以及安装于所述机箱(I)内的工控机(4)，所述工控机(4)与机箱(I)内用于与数字电子控制系统(28)连接检测的信号检测模块以及与机箱(I)上的显示屏(3)连接，机箱(I)内设置用于提供显示屏(3)工作电源的显示屏电源(5)电连接以及用于提供工控机(4)以及信号检测模块工作电源的开关电源(19)。
2.根据权利要求1所述的航空动力数字电子控制系统地面检测装置，其特征是:所述机箱(I)内设置机箱安装板，所述显示屏电源(5)、工控机(4)以及开关电源(19)均安装于所述机箱安装板上；显示屏电源(5)以及开关电源(19)分别位于工控机(4)的两侧；在开关电源(19)的外侧设置有用于安装信号检测板的母板(11)，所述母板(11)通过母板支撑柱(20)安装在机箱安装板上。
3.根据权利要求2所述的航空动力数字电子控制系统地面检测装置，其特征是:所述信号检测模块包括开关量信号板(12)、热电偶信号板(13)、电流信号板(14)、热电阻信号板(15)、角位移/位移传感信号板(16)以及频率信号板(17)。
4.根据权利要求2所述的航空动力数字电子控制系统地面检测装置，其特征是:所述母板(11)上方设置有横跨固定在机箱(I)上的安装支撑件(9);信号检测板通过安装连接件(10 )固定安装在安装支撑件(9 )上；安装连接件(10 )包括支撑连接板(21)，所述支撑连接板(21)的一端设置有连接固定板(20)，所述连接固定板(20)上设置固定孔(25);支撑连接板(21)的侧边设置有信号板连接板(23)，所述信号板连接板(23)上设置信号板连接柱(24)。
5.根据权利要求2所述的航空动力数字电子控制系统地面检测装置，其特征是:所述机箱(I)内设置有交流轴流风扇(6 )，母板(11)上设置用于与航插接口( 29 )连接的母板接线插座，工控机(4)上连接有鼠标键盘(26)。
6.根据权利要求3所述的航空动力数字电子控制系统地面检测装置，其特征是:所述电流信号板(14)包括电流信号采集模块以及电流信号产生模块，所述电流信号采集模块包括用于将电流信号转换为电压信号的信号转换模块(30)，所述信号转换模块(30)通过隔离运放模块(31)与第一处理器(32)连接； 电流信号产生模块包括第一数字电位器(34)，所述第一数字电位器(33)与第一基准电压模块(33)、第一处理器(32)以及电压转电流模块(35)连接。
7.根据权利要求3所述的航空动力数字电子控制系统地面检测装置，其特征是:所述热电阻信号板(15 )包括第三处理器(39 )，所述第三处理器(39 )与第三数字电位器(40 )的控制端连接，第三数字电位器(40)的一连接端与标准电阻(42)的一端连接，第三数字电位器(40)的另一端通过第一运算放大器(41)与标准电阻(42)的另一端连接。
8.根据权利要求3所述的航空动力数字电子控制系统地面检测装置，其特征是:所述热电偶信号板(13)包括第四处理器(46)，所述第四处理器(46)的输出端与第三数字电位器(45)的控制端连接，第三数字电位器(45)的一端通过精密分压电阻(44)与第二基准电源(43)连接。
9.根据权利要求3所述的航空动力数字电子控制系统地面检测装置，其特征是:所述角位移/位移传感信号板(16)包括第五处理器(49)，所述第五处理器(49)的输出端与第四数字电位器(48)的控制端以及第五数字电位器(53)的控制端连接，第四数字电位器(48)的一端以及第五数字电位器(53)的一端与第三基准电源(47)连接。
10.根据权利要求1所述的航空动力数字电子控制系统地面检测装置，其特征是:所述机箱(I)的顶端设置有提手(2)。
【文档编号】G05B23/02GK204178229SQ201420497946
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2014年8月29日
【发明者】尤志鹏, 陈东, 杨根, 陈华 申请人:江苏中航动力控制有限公司