一种吊舱温度控制装置的控制电路的制作方法

1.本实用新型属于温度控制电路技术领域，尤其涉及一种吊舱温度控制装置的控制电路。


背景技术：

2.吊舱通常是飞机上用来存放武器或设备的独立仓，由于其内存放武器或设备的要求，需要控制其内的温度参数保持在一定范围内。
3.通常的做法是在吊舱内安装若干个温度传感器，再将所有温度传感器采集的信息通过线缆的形式传输至机载控制设备上，控制设备根据预定的控制规则进行统一调节控制。
4.通常的电流采集电路是设置采样电阻，并对电阻进行采样后传输给ad转换模块，但是，对于飞机吊舱来讲，其采集精度要求较高，常规的采集电路中会存在噪声，导致采集精度达不到要求。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种吊舱温度控制装置的控制电路，在已有的温度传感器线路上增加滤波电路和缓冲电路，以减少噪声，提升采集精度。
6.本实用新型采用以下技术方案：一种吊舱温度控制装置的控制电路，包括与温度传感器线路连接的采集线路，采集线路上串联采样电阻r1，采样电阻r1的两端连接有rc滤波电路；
7.rc滤波电路的输出端连接有缓冲电路，缓冲电路的输出端连接至ad转换芯片，ad转换芯片还连接有主控芯片；
8.其中，rc滤波电路用于采集采样电阻r1的电压，缓冲电路用于实现电路的阻抗匹配，ad转换芯片用于将模拟信号转换成数字信号并传输至主控芯片。
9.进一步地，rc滤波电路包括与采样电阻r1一端连接的电阻r2，r2的另一端串联电阻r4，电阻r4的另一端接缓冲电路的高电压输入端；
10.采样电阻r1另一端连接的电阻r3，r3的另一端串联电阻r5，电阻r5的另一端接缓冲电路的低电压输入端；
11.电阻r2和电阻r4的相连端均连接至电容c1和电容c2的一端，电阻r4的另一端还连接电容c3的一端；
12.电阻r3和电阻r5的相连端均连接至电容c1和电容c2的另一端，电阻r5的另一端还连接电容c3的另一端。
13.进一步地，缓冲电路包括芯片ada4666-2；
14.芯片ada4666-2的第3引脚接rc滤波电路的高电压端，第2引脚接rc滤波电路的低电压端；
15.芯片ada4666-2的第2引脚串联电阻r24后接芯片ada4666-2的第1引脚。
16.进一步地，主控芯片还连接有用于测量外部电阻的电阻采集电路，电阻采集电路包括芯片u3，u3的第1引脚连接电阻ru1，u3的第2引脚通过电阻ru2后与电阻ru1的另一端相连，并串联被测电阻；
17.u3的第3引脚一路接+3.3v，另一路串联电容cd1后接地；
18.被测电阻的高电压端串联电阻ru3后接芯片u6a的第3引脚，芯片u6a的第2引脚和第1引脚连接；
19.被测电阻的低电压端串联电阻ru4后接芯片u6b的第5引脚，芯片u6b的第6引脚和第7引脚连接；
20.芯片u6a的第1引脚和u6b的第7引脚连接至同一ad转换芯片。
21.进一步地，主控芯片还通过采集线路连接有压力传感器线路和湿度传感器线路。
22.本实用新型的有益效果是：本实用新型通过吊舱温度传感器采集线路上接入滤波电路和缓冲电路，通过滤波电路可以减少噪声提升稳定性，通过缓冲电路可以实现阻抗匹配，提高了采集电路的输入阻抗，更好地匹配温度传感器，进一步提高精度和稳定性。
附图说明
23.图1为本实用新型实施例中一种吊舱温度控制装置的模块结构示意图；
24.图2为本实用新型实施例中控制电路的功能框图；
25.图3为本实用新型实施例中的rc滤波电路的电路原理图；
26.图4为本实用新型实施例中的缓冲电路的电路原理图；
27.图5为本实用新型实施例中的电阻测量电路的电路原理图；
28.图6为本实用新型实施例中的pt100三线式测量示意图；
29.图7为本实用新型实施例中缓冲电路连接的ad转换芯片及其外围电路示意图。
具体实施方式
30.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
31.在本实用新型实施例中，如图1所示，吊舱温度控制装置采用28v直流电源供电，集成系统电源指示灯、自检故障指示灯、存储器预警指示灯。吊舱温度控制装置采集温场中5路温度传感器，根据内部温度控制逻辑，输出do信号，控制接触器的通断，实现加热装置的启停；根据任务机指令控制1路风扇启停。同时，内部设计自检模块，可对上述传感器、加热装置、存储容量进行自检，并将自检结果和温度传感器信号显示在液晶屏或者地面数据处理计算机上。地面数据处理计算机可通过以太网接口进行程序烧写、调试及数据管理。
32.设备内部电源模块具备欠压、过压、过流保护功能；设备具备8路pt100温度模拟量、8路4～20ma模拟量采集功能；设备具备8路离散量输出通道、可配置为28v/开或者地/开，驱动电流≮1a；设备具备8路离散量输入通道，可配置为28v/开或者地/开；控制加热接触器风扇控制的启停；设备具备数据记录存储功能，满足运行过程中的传感器数据、操作记录以及数据掉电保护等功能要求。当存储容量达到预警值时通过存储容量预警灯和自检功能提示进行数据卸载或存储清零；设备具备bit自检能力。自检内容包括但不限于设备pt100传感器自检、3路三相交流加热装置工作电流测量、通信链接自检和存储容量预警等。故障信息通过地面计算机查询界面查看或者通过温度显示单元上的查询按钮查看；设备具
备内部日历时钟，为采集存储的数据添加时间标记。可通过地面数据处理计算机进行时间对准；设备具备1路以太网总线接口，支持udp组播功能，可通过地面数据处理计算机进行程序烧写、调试及数据管理功能；设备具备1路rs422总线接口，用于向外部设备发送5路温度传感器信号；设备具备硬件看门狗等硬件故障保护电路；设备提供配置管理软件和数据卸载管理软件。设备预留1路arinc429总线接口。
33.更为具体的，设备模拟量采样频率不低于32hz；温度测量精度
±
0.5℃；湿度测量精度
±
1％，范围0％～100％；开关量驱动能力28v/1a；存储容量不小于8gb；使用高度：13000m；使用过载范围：可承受纵向-1g～3g过载。显示屏可在日光下可清晰指示；外形尺寸：不大于185mm
×
177mm
×
70mm(含航插)；重量：不大于5kg。功耗：不大于dc28v/5a；电源输入接口28vdc；温度信号传输：1路422接口；与地面数据处理电脑接口：以太网接口；预留1路arinc429总线接口；内存：1g；存储：8g；系统：vxworks 6.9；lcd屏：4.3寸液晶屏、分辨率480
×
272；可靠性、维修性和测试性设计。采用成熟软硬件设计和器件选型满足相关要求：mtbf≮100h，mttr≤1.5h；工作温度：-40℃～+55℃；贮存温度：-55℃～+70℃；工作压力：16.4kpa。
34.本实施例公开了一种吊舱温度控制装置的控制电路，包括与温度传感器线路连接的采集线路，采集线路上串联采样电阻r1，采样电阻r1的两端连接有rc滤波电路；rc滤波电路的输出端连接有缓冲电路，缓冲电路的输出端连接至ad转换芯片，ad转换芯片还连接有主控芯片；其中，rc滤波电路用于采集采样电阻r1的电压，缓冲电路用于实现电路的阻抗匹配，ad转换芯片用于将模拟信号转换成数字信号并传输至主控芯片。
35.本实用新型通过吊舱温度传感器采集线路上接入滤波电路和缓冲电路，通过滤波电路可以减少噪声提升稳定性，通过缓冲电路可以实现阻抗匹配，提高了采集电路的输入阻抗，更好地匹配温度传感器，进一步提高精度和稳定性。
36.具体的，如图3所示，rc滤波电路包括与采样电阻r1一端连接的电阻r2，r2的另一端串联电阻r4，电阻r4的另一端接缓冲电路的高电压输入端；采样电阻r1另一端连接的电阻r3，r3的另一端串联电阻r5，电阻r5的另一端接缓冲电路的低电压输入端；电阻r2和电阻r4的相连端均连接至电容c1和电容c2的一端，电阻r4的另一端还连接电容c3的一端；电阻r3和电阻r5的相连端均连接至电容c1和电容c2的另一端，电阻r5的另一端还连接电容c3的另一端。
37.在一个实施例中，如图4所示，缓冲电路包括芯片ada4666-2；芯片ada4666-2的第3引脚接rc滤波电路的高电压端，第2引脚接rc滤波电路的低电压端；芯片ada4666-2的第2引脚串联电阻r24后接芯片ada4666-2的第1引脚。
38.如上，本实施例中电流采集线路为4～20ma电流采集线路，其用于采集压力传感器、湿度传感器和加热接触器等。本实施例中8路4～20ma电流信号测量电路采用高精度、低温漂的采样电阻，再经rc滤波电路处理，使用18位高精度同步采样模数转换器进行采集，经spi接口进行数据传输。输入阻抗为1mω，采样速率为200ksps。该采集线路中所连接的ad转换芯片如图7所示，采用ad7608芯片。
39.另外，主控芯片还连接有用于测量外部电阻的电阻采集电路，如图5所示，电阻采集电路包括芯片u3(本实施例中具体选用lt3092est芯片，u3的第1引脚连接电阻ru1，u3的第2引脚通过电阻ru2后与电阻ru1的另一端相连，并串联被测电阻；u3的第3引脚一路接+
3.3v，另一路串联电容cd1后接地；被测电阻的高电压端串联电阻ru3后接芯片u6a(本实施例中具体选用ada4666-2芯片)的第3引脚，芯片u6a的第2引脚和第1引脚连接；被测电阻的低电压端串联电阻ru4后接芯片u6b的第5引脚，芯片u6b(本实施例中具体选用ada4666-2芯片)的第6引脚和第7引脚连接；芯片u6a的第1引脚和u6b的第7引脚连接至同一ad转换芯片。
40.电阻测量电路采用i/v转换的思路设计，电流源输出1路10ma的恒定电流，经被测电阻形成回路，采集电阻高低端电压差，使用单增益运放驱动。为满足3路电阻的测试需求，使用继电器进行切换，实现分时测量。经运放驱动后的差分电压使用高速24位σ-δ模数转换器进行采集，采用spi接口进行数据传输。为提高ad的采样精度，使用外部基准芯片。
41.作为一种具体的实现形式，如图2所示，主控芯片还通过采集线路连接有压力传感器线路和湿度传感器线路。主板(即主控芯片)采用以zynq7020为核心设计，外部有系统配置电路、存储电路、人机交互电路、功能接口电路。zynq7020为一个双核arm cortex-a9处理器和一个xilinx 7系列的fpga组成，能够运行操作系统和各个接口的实现。在本实施例中使用vxworks6.9系统。
42.系统配置电路中由power、rst、clock和jtag几个部分组成，为zynq的基础功能电路。power部分实现电源转换，将输入+5v电源转换为zynq所需的1.0v、1.5v、3.3v工作电源。rst电路用于cpu的复位clock电路实现zynq工作所需的pl时钟和ps时钟，jtag电路用于zynq的加载和调试。
43.存储电路由ddr3、qspi flash和emmc组成，用于实现zynq数据的存储，系统可识别掉电状态，完成数据掉电保护功能。ddr3与zynq直接进行数据交换，用于cpu工作临时数据的存储。qspi flash用于zynq启动配置数据的存储。emmc用于存储系统、应用软件和测试数据。
44.人机交互电路包括led控制接口、screen驱动接口和key接口，用于实现人机交互。led接口用于控制自检故障灯和存储容量预警灯。screen驱动接口用于驱动液晶屏显示。key接口用于面板按键连接，读取按键状态。
45.功能接口电路由离散量输入接口、离散量输出接口、pt100采集接口、4～20ma电流采集接口、电阻测量接口、rs422接口、arinc429接口和以太网接口组成，用于实现设备所需的各个功能。
46.8路离散量输入电路设计采用光隔离的设计思路，保证输入端与处理器端隔离，输入端电路异常不会造成处理器端电路的损毁，提高了离散量输入电路的安全性。离散量输入可选择设置28v或者gnd。8路离散量输出电路设计采用物理光隔离的设计思路，保证输出继电器的线包控制回路与电路前级隔离，保护前级电路不受后级电路的影响，提高了离散量输出电路的可靠性。离散量输出可选择设置28v/悬空或者gnd/悬空，额定输出电流为1a，具备过流保护自恢复功能。
47.另外，本实用新型实施例中设计8路pt100温度测量电路，如图6所示，均采用三线式，使用2个完全匹配的电流源进行引线电阻误差补偿，电流源1接pt100高端，电流源2接pt100低端，再共用同一回线；使用高分辨率的σ-δ模数转换器采集pt100两端的电压差，该模式转换器使用差分基准电压，确保采样值与温度变化形成比例关系，提高了pt100的测量精度。其中，ain1(+)和ain1(-)为采集电压，refin(+)和refin(-)为采集电压。
48.另外，本实施例中的采用rs422总线与任务机(控制电脑)通讯，完成温度数据上传
和风扇控制。arinc429为设备预留通讯接口。以太网用于程序烧写和数据下载，完成地面设备的数据卸载，便于后期进行数据分析。温度控制单元端连接器型号为jy27473t20b35sn和jy27473t08b35sn。根据信号特性，8路传感器信号、3路电流测量信号、8路pt100温度信号使用专用pt100线缆，且保证线阻对等，设备良好的接地，提高电缆的电磁屏蔽效果。考虑设备使用的实际环境情况，电缆线均使用高耐温、低阻抗的线缆。