一种机载式数字直流电压表的制作方法

本实用新型涉及航空仪表领域，尤其涉及一种机载式数字直流电压表。

背景技术：

目前机载直流电压表有机械式和数字式两种，机械式电压表使用简单方便，但抗振性较差，环境适应性较差，在飞机飞行过程中所测得数据并不可靠；数字式电压表多集成在综合显示控制系统上，灵活性较差。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种机载式数字直流电压表，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种机载式数字直流电压表，包括电源保护与转换电路、直流电压测量与数字显示电路和导光板；供电电源与所述电源保护与转换电路输入端相连；测量电源与所述直流电压测量与数字显示电路相连；所述电源保护与转换电路输出端与所述直流电压测量与数字显示电路和所述导光板相连，所述直流电压测量与数字显示电路的输出端与所述导光板输入端相连。

所述电源保护与转换电路包括共模滤波电路、保护电路、50ms转电保持电路、直流电压转换电路和隔离滤波电路。

所述保护电路包括过流保护、防反接保护、过压浪涌保护、欠压浪涌保护和防瞬态高压，选用lt4356电源管理芯片进行实现。

所述直流电压测量与数字显示电路包括信号隔离电路、信号匹配电路、信号测量与显控电路和数显驱动电路。

所述信号隔离电路采用微型变压器进行信息隔离。

所述信号匹配电路包括阻抗匹配和信号参数匹配。

所述信号测量与显控电路使用stm32f103rct6数字集成电路实现，所述数字集成电路包括cortex-m3内核、内置adc、内置8mhz晶振、i²c接口、内置flash、dcode总线、系统总线、双路通用dma、内置sram、fsmc接口和ahb外设总线。

所述数显驱动电路采用江苏沁恒ch455集成芯片，所述ch455芯片通过scl和sda组成的2线串行接口与stm32微控制器交换数据。

所述导光板包括电压显示器和电压上下限报警指示灯。

本实用新型的有益效果是：本实用新型机载式数字直流电压表具有电压显示、电压上下限灯光报警、rs422通讯等功能。电源保护电路设置有过流保护、防反接保护、过压保护、欠压保护和防瞬态高压模块，电路工作过程中，出现负载过载或器件失效等情况造成的电路电流过大的问题时，过流保护设计能够对过流产生立即保护，且能够在电路故障消除时能够自动恢复；在工作环境中，遇到重复冲击及瞬态振动时，具有保证结构和功能完整性的能力，且内设多重防干扰电路，抗干扰强；本实用新型机载式数字直流电压表完成后体积小，重量轻，便于携带。

附图说明

图1为数字直流电压表组成示意图；

图2为数字直流电压表硬件框图；

图3为电源电路功能框图；

图4为过压过流欠压保护电路图；

图5为数显驱动功能框图；

图6为数显驱动电路设计图；

图7为数字处理单元架构；

图8为工作流程图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供一种机载式数字直流电压表，如图1所示，所述机载式数字直流电压表包括电源保护与转换电路、直流电压测量与数字显示电路和导光板；

如图2数字直流电压表硬件框图所示，所述电源保护与转换电路包括共模滤波电路、保护电路、50ms转电保持电路、直流电压转换电路和隔离滤波电路，其功能如图3电源功能框图所示，包括保护、滤波、保持电路稳定、开关电源、线性稳压和滤波隔离的功能。所述电源保护与转换电路使用已通过验证和相关试验的成熟电路，外部电源进入共模滤波电路，抑制共模电压，减少共模干扰；输出电压进入保护电路，实现对电路的过流保护、防反接保护、过压/欠压保护和防瞬态高压；输出电压进入50ms转电保持电路，实现50ms不间断供电；又经过dc/dc转换电路，将直流电压经过斩波后形成可调的负载电压；最后进入隔离滤波电路对时钟信号进行隔离，防止时钟信号被污染从而整体受到干扰。其中保护电路的作用为过流保护、防反接保护、过压保护、欠压保护和防瞬态高压保护，此保护电路的电路图如图4所示。

所述直流电压测量与数字显示电路包括信号隔离电路、信号匹配电路、信号测量与显控电路和数显驱动电路。将测量电源连入直流电压测量与数字显示电路，首先通过所述信号隔离电路采用微型变压器进行信息隔离，隔离外界的共模电压以及电磁干扰；再进入所述信号匹配电路进行阻抗匹配和信号参数匹配，通过阻抗匹配实现电磁波信号的无反射传输，实现最大功率化利用；信号参数匹配使用电组网络和运算放器芯片进行实现；之后进入信号测量与显控电路，使用stm32f103rct6数字集成电路来实现，其主要包括以下主要部分：cortex-m3内核、内置adc、内置8mhz晶振、i²c接口、内置flash、dcode总线、系统总线、双路通用dma、内置sram、fsmc接口、ahb外设总线等。其中芯片adc完成电压测量和转换为数字量，使用i²c接口控制数显驱动芯片。stm32f103微控制器内置的2个高级12位adc将模拟直流电压转换为数字信号，实现模拟电压测量精度为0.01v；数显驱动电路采用江苏沁恒ch455集成芯片，功能框图如图5所示，电路设计图如图6所示，ch455内置时钟振荡电路，动态驱动4位数码管，其中两位用于小数为，同时进行28键的键盘扫描，通过scl和sda组成的2线串行接口与stm32微控制器交换数据。

所述导光板包括电压显示器和电压上下线报警指示灯，用于显示电压和电压上下限灯光报警。

微控制器stm32f103的单元架构如图7所示，工作流程如图8所示，通过采集adc时钟电路的数据进行滤波，采集满5次及输出一次平均值，通过数显驱动使数码管显示数据，最后判断是否超出限定值，超出则通过报警指示灯进行报警。

所述机载式数字直流电压表的测量范围当工作电压和测量电压独立时为0～36v，当测量电压用于工作电压时为5～36v；指示精度为0.1v，在20±5℃温度范围的环境下误差小于0.1v；工作温度为-45℃～85℃；工作高度在0m～20000m；电压小于18v或大于32v时启动报警器。

通过采用本实用新型公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：本实用新型机载式数字直流电压表具有电压显示、电压上下限灯光报警、rs422通讯等功能。电源保护电路设置有过流保护、防反接保护、过压保护、欠压保护和防瞬态高压模块，电路工作过程中，出现负载过载或器件失效等情况造成的电路电流过大的问题时，过流保护设计能够对过流产生立即保护，且能够在电路故障消除时能够自动恢复；在工作环境中，遇到重复冲击及瞬态振动时，具有保证结构和功能完整性的能力，且内设多重防干扰电路，抗干扰强；本实用新型机载式数字直流电压表完成后体积小，重量轻，便于携带。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。