一种飞机动静压试验器的电路结构的制作方法

1.本实用新型属于航空电子仪表计量检测技术领域，具体涉及一种飞机动静压试验器的电路结构。


背景技术：

2.在飞机地面检测中，常使用飞机动静压试验器对机载的大气数据系统进行性能检测。机载大气数据系统由空速管、adm模块和数字仪表显示器组成，或由空速管和飞机膜盒仪表组成。性能检测包括原位校验和气密性检测等。飞机动静压试验器一般包括电路板和气路装置。其中，气路装置为输出全压气流和静压气流的执行机构，电路板用于控制气路装置产生全压气流和静压气流。气路装置一般包括吸气风扇、泄压阀、限压阀、无油压力泵、无油真空泵和多个电磁阀构成的电磁阀组件等。一般的，气路装置包括两个全压输出端和两个静压输出端，其中一个全压输出端端口处安装有用于检测全压的压力传感器，其中一个静压输出端端口处安装有用于检测静压的压力传感器。在对机载大气数据系统进行性能检测时，将气路装置的另一个全压输出端和另一个静压输出端与待检测的机载大气数据系统连接。
3.随着飞机保障工作越来越趋向于智能化和快速化，目前的飞机动静压试验器的智能化程度过低，使得性能检测的效率低下，同时飞机动静压试验器内部的供电方式单一，不能同时满足内场检测、外场检测以及灵活点位检测的要求，适用场景受限。此外，目前的飞机动静压试验器往往只针对固定型号的机载大气数据系统进行性能检测，无法同时适用于多个不同型号的机载大气数据系统，可扩展性和通用性较差。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于解决背景技术中指出的一项或多项不足，提供一种飞机动静压试验器的电路结构。
5.本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
6.一种飞机动静压试验器的电路结构，包括供电模块、主控模块、动静压fpga控制模块、交互显示模块、静压传感器模块、全压传感器模块、泵驱动模块和温度传感器模块；
7.所述供电模块用于分别与外部的飞机电源模块、外部市电模块和外部蓄电池组连接，供电模块还分别与所述主控模块、动静压fpga控制模块、交互显示模块、静压传感器模块、全压传感器模块、泵驱动模块和温度传感器模块连接；
8.所述主控模块分别与所述交互显示模块、动静压fpga控制模块、泵驱动模块和温度传感器模块连接；
9.所述泵驱动模块用于与外部气路装置内的无油压力泵供电端和无油真空泵供电端连接；
10.所述动静压fpga控制模块分别与所述静压传感器模块和所述全压传感器模块连接，动静压fpga控制模块还用于与外部气路装置内的电磁阀控制端连接；
11.所述全压传感器模块用于安装在外部气路装置的全压输出端端口处，全压传感器模块用于检测全压；
12.所述静压传感器模块用于安装在外部气路装置的静压输出端端口处，静压传感器模块用于检测静压；
13.所述温度传感器模块用于安装至外部的气路装置内。
14.进一步改进地，所述电路结构还包括串口通信模块，所述串口通信模块与所述主控模块连接，串口通信模块还用于与外部的上位机连接。
15.进一步改进地，所述电路结构还设置有数据输出打印接口模块，所述数据输出打印接口模块与所述主控模块连接。
16.进一步改进地，所述电路结构还包括电能监控模块，所述电能监控模块用于监测外部气路装置的无油压力泵和无油真空泵的供电电压和供电回路电流，并将监测到的供电电压和供电回路电流发送至主控模块。
17.进一步改进地，所述动静压fpga控制模块用于经总线收发器与外部气路装置内的电磁阀控制端连接。
18.进一步改进地，所述电路结构还包括无线通信模块，所述无线通信模块与所述主控模块连接。
19.进一步改进地，所述动静压fpga控制模块经rs232接口收发器与所述全压传感器模块连接，以及经rs232接口收发器与所述静压传感器模块连接。
20.本实用新型的有益效果包括：
21.（1）、供电模块提供了三种供电方式，分别为从飞机电源模块取电、从市电取电以及从蓄电池组取电；从飞机电源取电，适用于外场检测；从市电取电，适用于内场长时间的检测；从蓄电池组取电，适用于外场检测以及各种应急场景的检测；三种供电方式使得飞机动静压试验器的使用更加灵活。
22.（2）、基于主控和fpga的架构形式设置主控模块和动静压fpga控制模块，同时基于动静压fpga控制模块的可拓展属性，提高了飞机动静压试验器的通用性，可实现对各种不同型号的机载大气数据系统的检测，具备高兼容性。
23.（3）、通过交互显示模块、主控模块、泵驱动模块和动静压fpga控制模块的交互，实现对外部气路装置输出气流的启停控制，以及对气路装置内全压气流和静压气流流量的控制，提高了飞机动静压试验器的智能化程度，进而提高了对大气数据系统的检测效率，同时通过全压传感器模块回采全压，静压传感器模块回采静压，进一步的提高气路装置输出的全压气流流量和静压气流流量的精确性。
24.（4）、通过温度传感器模块，采集气路装置内的实时温度，通过主控模块实时调整气路装置内的温度，使得飞机动静压试验器适用于更宽泛的工作环境温度，实现了飞机动静压试验器的宽温特性。
25.（5）、通过串口通信模块或无线通信模块，实现了飞机动静压试验器检测数据和控制数据的远距离传输。
26.（6）、通过数据输出打印接口模块，提高了飞机动静压试验器的智能化程度。
附图说明
27.图1为飞机动静压试验器电路结构的一种逻辑框图；
28.图2为飞机动静压试验器电路结构内供电模块的连接示意图；
29.图3为主控模块的一种原理图；
30.图4为动静压fpga控制模块的一种原理图；
31.图5为总线收发器的一种原理图；
32.图6为全压传感器模块、静压传感器模块与rs232接口收发器的一种原理图；
33.图7为泵驱动模块的一种原理图；
34.图8为电能监控模块的一种原理图。
具体实施方式
35.下面将结合实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
36.参阅图1-图8，本实施例提供了一种飞机动静压试验器的电路结构，所述电路结构设置在飞机动静压试验器内，用于对机载的大气数据系统进行性能检测，也可用于对飞机内其他大气类零部件进行性能检测。
37.如图1和图2所示，电路结构包括供电模块、主控模块、动静压fpga控制模块、交互显示模块、静压传感器模块、全压传感器模块、泵驱动模块和温度传感器模块。
38.供电模块用于分别与外部飞机电源模块、外部市电模块和外部蓄电池组连接，三种供电方式可根据具体需求选择。供电模块分别对主控模块、动静压fpga控制模块、交互显示模块、静压传感器模块、全压传感器模块、泵驱动模块和温度传感器模块进行供电。
39.主控模块分别与交互显示模块、动静压fpga控制模块、泵驱动模块和温度传感器模块连接。
40.泵驱动模块用于与外部气路装置内的无油压力泵供电端和无油真空泵供电端连接。
41.动静压fpga控制模块分别与静压传感器模块和全压传感器模块连接，动静压fpga控制模块还用于与外部气路装置内电磁阀组件连接，用于控制电磁阀组件内的各个电磁阀的启闭。其中静压传感器模块与动静压fpga控制模块之间采用rs232协议通信，全压传感器模块与动静压fpga控制模块之间也采用rs232协议通信，电磁阀组件内各个电磁阀的控制端与动静压fpga控制模块之间通过控制总线连接，总线收发器串接在电磁阀组件和动静压fpga控制模块之间。
42.全压传感器模块用于感应外部气路装置的全压输出端所输出的全压。一般的，全压传感器模块包括用于感应全压气流的压力传感器组。
43.静压传感器模块用于感应外部气路装置的静压输出端所输出的静压。一般的，静压传感器模块包括用于感应静压气流的压力传感器组。
44.交互显示模块包括交互显示屏和按键键盘，在对大气数据系统进行检测时，检测者通过交互显示屏上的虚拟按键或按键键盘输入大气参数，大气参数包括静压、全压、动
压、气压高度、空速和升降速度等。
45.温度传感器模块用于安装至外部的气路装置内。温度传感器模块包括温度传感器，气路装置内开设有用于温度传感器安装的孔位，温度传感器实时检测气路装置内的温度。因为气流温度值对大气参数数值有影响，为减少此种影响，通过温度传感器模块对气路装置内温度进行实时采集，主控模块根据温度传感器模块的采集数据计算温度值，并修正和校准大气参数，同时可对气路装置内的温度值进行调控，使得飞机动静压试验器具备宽温工作特性。本实施例中，实现飞机动静压试验器的工作温度范围在-40℃至55℃。
46.具体地，如图3至图7所示，主控模块包括型号为stm32f429zgt6的单片机u1a，动静压fpga控制模块包括型号为ep4ce6/10的fpga芯片u4，总线收发器u15a采用的型号为sn74ahct162445dggr。总线收发器u15a的a1端经第一电阻r154连接至fpga芯片u4的一个通用gpio口（定义为第一gpio口），总线收发器u15a的a2端经第二电阻r156连接至fpga芯片u4的一个通用gpio口（定义为第二gpio口），总线收发器u15a的a3端经第三电阻r157连接至fpga芯片u4的一个通用gpio口（定义为第三gpio口），总线收发器u15a的a4端经第四电阻r158连接至fpga芯片u4的一个通用gpio口（定义为第四gpio口），总线收发器u15a的a5端经第五电阻r160连接至fpga芯片u4的一个通用gpio口（定义为第五gpio口），总线收发器u15a的a6端经第六电阻r161连接至fpga芯片u4的一个通用gpio口（定义为第六gpio口），总线收发器u15a的a7端经第七电阻r162连接至fpga芯片u4的一个通用gpio口（定义为第七gpio口），总线收发器u15a的a8端经第八电阻r163连接至fpga芯片u4的一个通用gpio口（定义为第八gpio口），总线收发器u15a的b1端、总线收发器u15a的b2端、总线收发器u15a的b3端、总线收发器u15a的b4端、总线收发器u15a的b5端、总线收发器u15a的b6端、总线收发器u15a的b7端和总线收发器u15a的b8端经第一接口连接器与气路装置的各电磁阀控制端连接。
47.静压传感器模块与动静压fpga控制模块之间通过rs232接口收发器u3进行数据收发，全压传感器模块与动静压fpga控制模块之间也通过rs232接口收发器u3进行数据收发。rs232接口收发器u3采用的型号为max3232。如图6所示，用于感应全压气流的压力传感器pta通过第二接口连接器pt将感应数据传至rs232接口收发器u3，用于感应静压气流的压力传感器psa通过第三接口连接器ps将感应数据传至rs232接口收发器u3，第二接口连接器pt的第一端连接至供电模块的+ve电压输出端，第二接口连接器pt的第二端经第九电阻jk7连接至rs232接口收发器u3的t2out端，第二接口连接器pt的第三端经第十电阻jk6连接至rs232接口收发器u3的r2in端，第二接口连接器pt的第四端接地，第三接口连接器ps的第一端连接至供电模块的+ve电压输出端，第三接口连接器ps的第二端经第十一电阻jk5连接至rs232接口收发器u3的t1out端，第三接口连接器ps的第三端经第十二电阻jk连接至rs232接口收发器u3的r1in端，第三接口连接器ps的第四端接地，rs232接口收发器u3的t2in端与fpga芯片u4的io_m10端连接，rs232接口收发器u3的r2out端与fpga芯片u4的io_m11端连接，rs232接口收发器u3的t1in端与fpga芯片u4的io_n9端连接，rs232接口收发器u3的r1out端与fpga芯片u4的io_m9端连接，rs232接口收发器u3的c1-端经第一电容c26与rs232接口收发器u3的c1+端连接，rs232接口收发器u3的cap+端经第二电容c24与rs232接口收发器u3的vcc端连接，rs232接口收发器u3的vcc端连接至供电模块的+3.3v输出端，rs232接口收发器u3的c2-端经第三电容c25与rs232接口收发器u3的c2+端连接，rs232接口收发器u3的cap-端经第四电容c23与rs232接口收发器u3的gnd端连接，rs232接口收发器u3的gnd端
接地。
48.泵驱动模块包括两个型号均为dcd2ptn78020wah的电源转换芯片，两个电源转换芯片分别为第一电源转换芯片和第二电源转换芯片，第一电源转换芯片用于输出无油真空泵所需的工作电压，第二电源转换芯片用于输出无油压力泵所需的工作电压，本实施例只示出了第一电源转换芯片与主控模块的连接电路。如图7所示，第一电源转换芯片u22的vi端与供电模块的+24v输出端连接，第一电源转换芯片u22的vi端还经第五电容c100接地，第一电源转换芯片u22的两个gnd端均接地，第一电源转换芯片u22的vo端输出无油真空泵所需的+12v电压，第一电源转换芯片u22的vo端还分别与第六电容c101的第一端和第七电容c102的第一端连接，第六电容c101的第二端和第七电容c102的第二端均接地，第一电源转换芯片u22的en端与第一nmos管q27的漏极连接，第一nmos管q27的源极接地，第一nmos管q27的栅极分别与第十三电阻r230的第一端和第十四电阻r231的第一端连接，第十四电阻r231的第二端接地，第十三电阻r230的第二端与单片机u1a的pb3端连接，第一电源转换芯片u22的vo端还与第一电源转换芯片u22的s端连接，第一电源转换芯片u22的adj端经第十五电阻r229接地。
49.作为上述实施例的进一步改进，电路结构还包括串口通信模块，串口通信模块与主控模块连接，串口通信模块还用于与外部的上位机连接。串口通信模块采用的串口通信协议优选为rs232或rs485。
50.作为上述实施例的进一步改进，电路结构还包括数据输出打印接口模块，数据输出打印接口模块与主控模块连接。通过数据输出打印接口模块与外设设备的连接，实现检测数据的输出或打印。
51.作为上述实施例的进一步改进，电路结构还包括电能监控模块，电能监控模块用于监测外部气路装置的无油压力泵和无油真空泵的供电电压和供电回路电流，并将监测到的供电电压和供电回路电流发送至主控模块。电能监控模块包括两个电能监控器，两个电能监控器分别为第一电能监控器和第二电能监控器，第一电能监控器监控无油压力泵的供电电压和供电回路电流，第二电能监控器监控无油真空泵的供电电压和供电回路电流。第一电能监控器和第二电能监控器采用的型号均为ina226，本实施例只示出了第二电能监控器的连接电路。如图8所示，第二电能监控器u23的in+端经第十六电阻r234接入无油真空泵的供电回路中，第二电能监控器u23的in_端经第十七电阻r239接地，第二电能监控器u23的in+端与第二电能监控器u23的in_端之间连接有第十八电阻r237，第二电能监控器u23的in+端与第二电能监控器u23的in_端之间还连接有第十九电阻r238，第二电能监控器u23的in+端与第二电能监控器u23的in_端之间还连接有第八电容c104，第二电能监控器u23的vbus端分别与第二十电阻r232的第一端和第二十一电阻r233的第一端连接，第二十电阻r232的第一端连接至第一电源转换芯片u22的vo端，第二十一电阻r233的第二端接地，第二电能监控器u23的gnd端接地，第二电能监控器u23的vs端分别与供电模块的+3.3v输出端和第九电容c105的第一端连接，第九电容c105的第二端接地，第二电能监控器u23的alert端经第二十二电阻r240连接至供电模块的+3.3v输出端，第二电能监控器u23的sda端经第二十三电阻r241连接至供电模块的+3.3v输出端，第二电能监控器u23的scl端经第二十四电阻r242连接至供电模块的+3.3v输出端，第二电能监控器u23的alert还与单片机u1a的pb5端连接，第二电能监控器u23的sda端还与单片机u1a的pb7端连接，第二电能监控器u23的scl端还与
单片机u1a的pb6端连接，第二电能监控器u23的a0端连接至供电模块的+3.3v输出端，第二电能监控器u23的a1端接地，第十七电阻r239的接地端与第九电容c105的接地端之间连接有第一连接座jp3和第二连接座jp1构成的排座。通过对无油真空泵和无油压力泵的供电电压和供电回路电流进行实时监测，实现对飞机动静压试验器的工作状态的监控，及时发现故障情况，例如：过压、过流和短路等故障。
52.作为上述实施例的进一步改进，电路结构还包括无线通信模块，无线通信模块与主控模块连接，用于飞机动静压试验器检测数据和控制数据的无线传输。
53.本实用新型对外部气路装置的作用原理为：
54.根据检测者设定的大气参数值，单片机u1a根据大气参数数据生成控制数据，动静压fpga控制模块将此控制数据转换为pwm脉冲波，并经控制总线将pwm脉冲波输出至电磁阀组件，同时基于大气参数公式，动静压fpga控制模块根据感应静压的压力传感器组回采的压力信号和感应全压的压力传感器组回采的压力信号计算得到大气参数值，然后控制回采计算得到的大气参数值到达检测者设定的大气参数值，动静压fpga控制模块控制回采计算得到的大气参数值到达检测者设定的大气参数值的过程为现有技术中的常规手段，比如采用普通实施例中的pid模糊算法。
55.在对大气数据系统进行性能检测时，检测者观察受检的大气数据系统显示的空速和高度等，以及读取通过交互显示模块设定的大气参数值，判断大气数据系统的性能是否正常，包括判断气密性是否正常。
56.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。