机电系统终端远程接口模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种主要用于飞机、汽车、轮船、坦克、特种车辆燃油系统物理量(油量、电容、温度、压力、密度、耗量、质量流量)测量、实时控制、状态监测和自检测的远程接口单元RIU。
【背景技术】
[0002]在现代飞机上，机载机电系统的综合管理成为一种必然的趋势，在航空电子技术和数据总线技术高速发展的基础上，将所有公共设备作为一个整体来研究，综合管理后的系统能够解决综合前系统存在的大量问题。机电系统的综合可以大大减少电子设备的重量和体积，能够显著提高飞机的可靠性、维修性和燃油经济性，并且显著提高机电系统的先进程度和可测试性。飞机燃油系统是飞机的重要组成系统之一，对于飞机安全顺利的执行飞行任务起着至关重要的作用。对机电综合管理系统和燃油系统而言，远程接口装置与传统的远程接口装置有所不同，需考虑机电系统和燃油系统的特殊性，定制和开发不同类型的接口控制装置，并考虑分布式IMA的设计理念，在远端进行简单控制逻辑的就近处理和控制输出，将逻辑结果传输到MA中。远程接口单元主要实现传感器的信号采集、处理和输出，还要输出控制指令到作动器或者激励线圈。另外，远程接口单元还需要集成网络支持模块以实现与计算机处理平台和网络交换机的通信。远程接口单元主要包括:
[0003](I)种类1:远程数据接口提供通用的接口处理功能和离散驱动功能，可根据用户系统进行裁剪。另外，根据用户系统的需求，此类RDC具备远端进行较简单逻辑的实现功能，具体模块将根据用户系统需求进行配置。
[0004](2)种类2:此类接口装置完成接近传感器的信号处理功能，使用该类型传感器的系统包括舱门、起落架舱门及轮载信号、飞控扰流板、发动机反推等，初步计划采用分布式RDC进行就近信号处理并传输到航电网络。
[0005](3)种类3:此类接口装置就近完成信号的处理和小功率电源的配电控制功能(〈1A)，此类装置采用开放式标准LRM架构，具备可扩展和可替换性。
[0006](4)种类4:此类接口装置是燃油系统专用RDC，用以收集油箱内各传感器信号。
[0007](5)种类5:此类接口装置是快速闭环RDC，如刹车控制器和前轮转弯控制器，此类设备由于传感器的处理和控制需要在极短时间内完成，其闭环控制功能在专用RDC中完成。
[0008](6)其他:普通SSPC板卡通过RDC与网络进行交互，具备信号处理功能的RPDU直接与网络进行交互，另外RPDU需考虑特殊的需求，如接地故障要求。RPDU技术用以综合包括设备供电、供电逻辑和接地故障保护等。其他未综合系统(如飞控或动力等)如为A429设备，则通过RDC与机电综合管理系统网络进行交互；如为A664设备，则直接通过航电网关进行交互。
[0009]通常机上无线电设备的状态和维护数据通过各设备的ARINC429总线传送给无线电接口单元(RIU)，综合后通过远程接口单元RIU输出的ARINC429总线传送给输入输出综合模块10C;其它电子设备的状态和维护数据则通过各设备的ARINC429总线直接传送给处理机(IPC)中的1C。1C将汇集的数据经IPC中的网关模块(DSM)传送到CCM，由其中的DMS处理。传统的机载机电系统之间联系微弱，互相之间的影响不大，各自独立。通常情况下，每个机电子系统甚至一个简单的机电设备都有一个控制器和独立的显示器，这样就会使控制单元分布在飞机上多个位置，它们之间的连线复杂且繁多，座舱就显得拥挤杂乱，整个飞机上的机电系统形成了“散、乱、杂”的局面。杂乱无章的数据格式会使故障诊断与维护非常困难，且不利于维护。地面支援设备的开发，DSM系统需要地面支援设备的支持，才可以真正实现实时故障诊断与维护。地面支援设备的开发亦是一个庞大的工程。需要建立专家数据库、故障数据库、飞机健康数据库、维护数据库、零器件数据库等。此外还需各厂商、维护人员、调配流程等许多因素和地面支援设备有效配合，才能真正实现快速维修。由于每个机电子系统配有专用的外围设备，导致飞机的重量很大、硬件利用率很低，设备多了，相对地可靠性和可维护性变差了。
[0010]从先进发达国家的研究来看，综合化不仅有利于减轻飞机重量，降低连线的复杂性，而且有利于增加系统的容错能力与故障检测能力。
【实用新型内容】
[0011]本实用新型的目的在于针对现有技术机载系统信号种类很复杂，各种信号分布在机体的不同部位，信号分布很杂很乱的问题，提供一种硬件利用率高，管理统一，维护方便，传输干扰小，容错能力与故障检测能力强，能够降低连线的复杂性，能有效提取燃油系统机载设备状态信息，并通过总线网络将信息传输到驾驶舱进行集中控制机电系统终端远程接口模块Riu。
[0012]本实用新型的上述目的可以通过以下措施来达到，一种机电系统终端远程接口模块，包括电连接在接口母板上的CPU子卡、功率驱动子卡和用以收集油箱内各传感器信号进行信号采集、处理和输出的各类接口，其特征在于:温度传感器变换接口通过滑动滤波电路、压力传感器变换接口通过变换电路、密度传感器变换接口通过参考电压电路经多路开关电路连接CPU子卡，电容传感器变换接口通过数字电桥电路、耗量传感变换接口通过变换模块、质量流量计变换接口通过信号调理电路、离散输入信号变换接口通过隔离变换电路连接CPU子卡;CPU子卡通过对应连接的驱动隔离电路连接步进电机驱动接口，CPU子卡通过功率驱动子卡电连接点火激励接口、燃油系统附件驱动接口、离散输出接口和电源变换接口；CPU子卡通过上述各类接口就近采集燃油系统的各种控制信号和传感器信号，并通过总线网络接口上传给管理计算机UMC与燃油系统进行信息交流。
[0013]本实用新型相比于现有技术具有如下有益效果:
[0014]本实用新型远程接口单元通过上电BIT、周期BIT和维护BIT功能大大提高了燃油系统的可靠性及维修性。它对燃油系统的各部件实施故障探测、故障分离、及故障后系统重组。综合化后整个系统的可靠性提高了约25%。
[0015]燃油系统相关信号通过本实用新型远程接口单元就近采集，远程传输，灵活配置，统一管理，能够解决复杂机电系统的信号传输干扰问题，减轻设备重量，降低连接复杂性，有利于增加系统的容错能力与故障检测能力。
[0016]本实用新型远程接口单元安装在飞机燃油油箱壁上，极大提高硬件减少了传统设计中的连接电缆束，从而降低了连线复杂性，减小了因电缆束感应而产生的传输干扰。远程接口单元就近采集各种本说明书所述信号，消除了分布式测量的相似硬件设计，采用集成设计方式，充分利用硬件资源；并且因为在一个硬件平台上进行采集、处理和运算，进行BIT，实现了管理统一和维护，提高了故障检测和容错能力。
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型机电系统终端远程接口模块RIU电路原理示意图。
[0018]图2是图1CPU子卡电路原理示意图。
[0019]图3是图1功率驱动子卡电路原理框图。
[0020]图4是图1电源变换接口电路原理框图。
【具体实施方式】
[0021]参阅图1。在以下描述的一个实施例中，远程接口单元是燃油系统的信号处理终端。燃油系统的各种控制信号和传感器信号都通过RIU接入机载、车载或船载总线网络，上传给管理计算机UMC，从而使得UMC能与燃油系统进行信息交流。机电系统终端远程接口模块设置在扁平方形结构机箱内。机电系统终端远程接口模块主要包括:电连接在接口母板上的CPU子卡、功率驱动子卡和用以收集油箱内各传感器信号进行信号采集、处理和输出的各类接口。在所述各类接口中，温度传感器变换接口通过滑动滤波电路、压力传感器变换接口通过变换电路、密度传感器变换接口通过参考电压电路经多路开关电路连接CPU子卡。电容传感器变换接口通过数字电桥电路、耗量传感变换接口通过变换模块、质量流量计变换接口通过信号调理电路、地/开、28V/开的离散输入信号变换接口通过隔离变换电路连接CHJ子卡；CPU子卡通过对应连接的驱动隔离电路连接步进电机驱动接口，CPU子卡通过RS422总线和TTL电连接功率驱动子卡，功率驱动子卡电连接点火激励接口、燃油系统附件驱动接口、28V/开离散输出接口和电源变换接口；CPU子卡通过上述各类接口就近采集燃油系统的各种控制信号和传感器信号，并通过总线网络接口上传给管理计算机UMC与燃油系统进行信息交流。通过总线网络接口包括通过驱动隔离电路电连接的IEEE-1394B接口、HB6096接口、RS-422接口和 RS-232接口。
[0022]在燃油量测量中，CPU子卡根据各油箱内传感器的测量值，通过分析和计算得出各油箱及飞机总的燃油质量特性数据发送至驾驶舱显示，作为加油控制、输油控制的依据。燃油质量特性数据包括燃油重量、重心等。其中，燃油系统控制