基于CAN总线控制的航空飞行模拟旋翼转速表的制作方法

本发明属于航空模拟技术，具体涉及一种基于CAN总线控制的航空飞行模拟旋翼转速表，特别适用于航空模拟飞行训练器的航向应急指示模拟设备。

背景技术：

模拟飞行仿真器大量应用于飞机驾驶培训，可大大提高飞机驾驶培训的飞行安全以及培训效果，并极大减少了真实飞行培训的成本。为保证培训效果，地面飞行模拟训练器需要尽量和真实飞机在空中飞行的状态一致，而由于真实飞机上的仪表基本上都是采用了气压、高度、地磁、转矩等物理量作为设备的动力源或信号源直接进行驱动，而地面的仿真飞行难以复制同样的条件，因此要保证与真实飞行的一致性，飞行模拟训练器需要通过改进仪表的驱动方式和控制方式，从而响应主仿真系统的控制命令。

旋翼转速表为飞机旋翼转速显示设备，目前用于飞行模拟的旋翼转速表一般采用工业步进电机作为动力源，光电开关作为位置传感器，存在结构尺寸偏大，机械噪音大的缺点。另外，仪表的内部照明均采用泛光照明方式，显示效果不佳。

技术实现要素：

本发明的目的是：提供一种结构紧凑，机械噪音低，可靠性高，并能够作为单独的功能单元进行配置，直接响应主飞行仿真系统的控制信号的基于CAN总线控制的航空飞行模拟旋翼转速表。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：基于CAN总线控制的航空模拟飞行旋翼转速表，其包括表壳4、后罩11、保护玻璃1、仪表步进电机安装板5、指针2、转速刻度盘3、仪表步进电机6、第一螺杆7、第二螺杆10、驱动控制印制电路板9，保护玻璃1与粘贴在表壳4上，转速刻度盘3安装在表壳4上，并位于保护玻璃1下方；仪表步进电机安装板安装在表壳4上，并位于转速刻度盘3下方；仪表步进电机安装在仪表步进电机安装板5上；指针2与仪表步进电机转轴连接，并位于转速刻度盘3上方；第一螺杆7一端安装在仪表步进电机安装板5上，另一端与驱动控制印制电路板8连接；第二螺杆9一端固定在驱动控制印制电路板8上，另一端与后罩安装板10连接固定；后罩11安装在后罩安装板10上并与表壳4对接实现对各部件的封装。

所述的仪表步进电机6为两相四线制仪表步进电机，内置机械限位，角度转动范围为0～330°。

后罩安装板10上还设置有与外部的电源及CAN控制信号总线连接的插座12。

所述的驱动控制印制电路板9采用内置CAN总线控制器的C8051单片机作为主控芯片，并配置了CAN总线驱动电路以及仪表步进电机驱动电路。

所述的转速刻度盘3为航空操控组件照明导光板，通过内置的照明电路，为转速刻度盘表面的刻度字符提供照明光源，刻度盘的照明颜色通过调整刻度盘内嵌的光源配置进行转换调整。

指针2采用过盈方式安装在仪表步进电机6的转轴上。

上表壳、下表壳、保护玻璃、仪表步进电机安装板、螺杆、驱动控制印制电路板、壳体安装板、插座为旋翼转速表的结构件，主要起到安装固定及保护作用。

所述的基于CAN总线控制的航空模拟飞行旋翼转速表上电初始化后，通过仪表步进电机机械限位结构，使指针偏置到零位，然后从CAN总线上接收模拟飞行仿真计算机发来的旋翼转速数据，驱动控制印制电路板上的MCU解析CAN总线数据，通过步进电机驱动电路转化为电平信号，并将信号传输到仪表步进电机，仪表步进电机带动指针旋转到与主仿真计算机旋翼转速数据对应的位置。

所述的基于CAN总线控制的航空模拟飞行旋翼转速表上电后，转速刻度盘导光板上发光，通过调整刻度盘内嵌的光源配置，产生不同航空照明颜色的光线，为转速刻度盘提供对应照明颜色的照明光源。

与原有常用的航空模拟飞行旋翼转速表相比,本发明提供的基于CAN总线控制的航空模拟飞行旋翼转速表至少存在以下优点：

1、结构紧凑，外形与飞机上地磁感应的旋翼转速表真件外形尺寸一致；

2、采用CAN总线进行控制和驱动，通信速率1M/S,数据传输速率高，可靠性高；

3、采用导光板形式的转速刻度盘，发光均匀，能实现多种航空照明颜色，显示效果好；

4、采用汽车仪表步进电机作为角度转动执行器，驱动电流小，响应速度快，噪声低；

5、能够作为整体的功能单元，独立配置,满足不同型号模拟飞行器的应用需求。

附图说明

图1是本发明基于CAN总线控制的航空飞行模拟旋翼转速表的结构示意图。

图2是本发明基于CAN总线控制的航空飞行模拟旋翼转速表的零件分解图，

图中：保护玻璃1、指针2、转速刻度盘3、表壳4、仪表步进电机安装板5、仪表步进电机6、螺杆7、驱动控制印制电路板8、螺杆9、后罩安装板10、后罩11、插座12。

图3是本发明中实施例的工作流程图。

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1、图2所示，本发明基于CAN总线控制的航空模拟飞行旋翼转速表包括表壳4、后罩11、保护玻璃1、仪表步进电机安装板5、指针2、转速刻度盘3、仪表步进电机6、第一螺杆7、第二螺杆10、驱动控制印制电路板9。保护玻璃1与粘贴在表壳4上，用于保护仪表内部结构。转速刻度盘3安装在表壳4上，并位于保护玻璃1下方，用于标记和显示旋翼转速刻度。仪表步进电机安装板安装在表壳4上，并位于转速刻度盘3下方；仪表步进电机安装在仪表步进电机安装板5上。指针2与仪表步进电机转轴连接，并位于转速刻度盘上方，用于指示旋翼转速的刻度值。第一螺杆7一端安装在仪表步进电机安装板5上，另一端与驱动控制印制电路板8连接。第二螺杆9一端固定在驱动控制印制电路板8上，另一端与后罩安装板10连接固定。后罩11安装在后罩安装板10上并与表壳4对接实现对各部件的封装。

所述的仪表步进电机为两相四线制仪表步进电机，内置机械限位，角度转动范围为0～330°，为仪表的动作执行机构。

后罩安装板上还设置有与外部的电源及CAN控制信号总线连接的插座12。

所述的驱动控制印制电路板采用内置CAN总线控制器的C8051单片机作为主控芯片，并配置了CAN总线驱动电路以及仪表步进电机驱动电路，用于收发及处理CAN总线信号，并驱动仪表步进电机执行与控制指令对应的步距。

所述的转速刻度盘为航空操控组件照明导光板，通过内置的照明电路，为转速刻度盘表面的刻度字符提供照明光源，刻度盘的照明颜色通过调整刻度盘内嵌的光源配置进行转换调整。

指针采用过盈方式安装在仪表步进电机的转轴上，用于显示需要模拟的飞机旋翼转速。

另外，所述上表壳、下表壳、保护玻璃、仪表步进电机安装板、螺杆、驱动控制印制电路板、壳体安装板、插座为旋翼转速表的结构件，主要起到安装固定及保护作用。

图3为本发明中实施例的工作流程图。

本发明基于CAN总线控制的航空飞行模拟旋翼转速表通过连接插座上电后，设备开始初始化，通过仪表步进电机机械限位结构，使指针偏置到零位，然后从CAN总线上接收模拟飞行仿真计算机发来的旋翼转速数据，驱动控制印制电路板上的MCU解析CAN总线数据，通过步进电机驱动电路转化为电平信号，并将信号传输到仪表步进电机，仪表步进电机带动指针旋转到与主仿真计算机旋翼转速数据对应的位置。旋翼转速表上电后，转速刻度盘导光板上发光，通过调整刻度盘内嵌的光源配置，可产生不同航空照明颜色的光线，为转速刻度盘提供对应照明颜色的照明光源。

以上仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。