CN203216546U

CN203216546U - 耗量调理器

Info

Publication number: CN203216546U
Application number: CN 201320074328
Authority: CN
Inventors: 邹波涛
Original assignee: Chengdu Fanhua Aviation Instrument & Electric Co Ltd
Current assignee: Chengdu Fanhua Aviation Instrument & Electric Co Ltd
Priority date: 2013-02-18
Filing date: 2013-02-18
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2023-02-18

Abstract

本实用新型提出的一种耗量调理器，包括被厚模集成在一个模块内的激励信号产生电路、检测电路、调制解调电路和脉冲信号产生电路。在激励信号产生电路中，串联功率放大电路的RC桥式正弦波振荡电路，控制端设有开关K4和电容C15，RC桥式正弦波振荡电路通过功率放大电路产生的两个交流激励信号，分别通过正、负相电压跟随电路激励耗量传感器两端，使耗量传感器在转动过程中形成一个调制载波信号，该调制载波信号经上述调制解调电路滤波、检波、放大、比较后，送入脉冲信号产生电路，生成一个供微处理器识别的脉冲信号。本实用新型体积小，功耗低，可靠性高，避免了现有技术PCB板占据大量装配空间的缺陷，能检测飞机上耗量传感器的故障信息。

Description

耗量调理器

技术领域

本实用新型涉及一种主要用于飞机、汽车、轮船发动机燃油耗量测量、耗油量测量、瞬时流量测量的耗量调理器或称耗量信号转换模块。

背景技术

燃油***电气控制包括油量测量***、耗量***。飞机燃油耗量***主要包括耗量传感器及耗量表。耗量传感器用于将燃油流量转换为一定频率的脉冲信号来驱动表头，耗量表则用来指示飞机总的剩余油量，从而确定飞机的耗油量。耗量***工作的好坏直接影响飞行员的操纵判断和飞行安全，其性能需要进行定期检测，燃油油量耗量测量***是重要机载***之一，是对飞机进行燃油添加控制、传输控制、燃油储备量计算显示的重要***。耗量测量是苏式系列飞机燃油***最典型的特点，其原理是利用涡轮式耗量传感器感受燃油的耗油量。CTP7-ZAK燃油油量表-耗量表***是俄罗斯产苏一27飞机上装备的发动机燃油测控***。它具有消耗油箱的电容式油量测量和全部油箱的以耗量测量转换为总油量测量的两种测量方式。电容式测量采用了典型的交流电桥，并以上下移动的带式指针指示油量。耗量测量采用对流量传感器，次级整形器将放大整形器输来的矩形脉冲，是前沿油路的另一个输入端是由自动控制器输来的“预置允许”整形成短脉冲，这些脉冲输给两个计算燃油耗量电路。飞机耗量表***由密度传感器、瞬时耗量传感器、密度变换组合、信号变换组合和指示器组成。原理在于当燃油流经耗量传感器时，传感器感受燃油密度信号和体积流量信号并经过信号变换器被换算成质量流量，再经指示器指示出耗量。被测设备设计时间较早，属于机-电模拟式测控***，***部件数多达104个，信号交联关系复杂，其数字化检测的实现相对困难，而且无检测耗量传感器故障的功能。

目前，国内飞机燃油耗量测量，普遍采用极易受飞机环境的影响，抗干扰性差的简易分离器件电路组成，这种耗量测量电路通常采用的激励信号一般为115V，400HZ交流信号的有源振荡器，其次，分离器件组成的耗量电路还需要制作专用的PCB板，PCB板将占据产品大量的装配空间。现有的耗量电路对机上电缆的要求很严格，易受飞机电缆长度、分布参数的影响，机上电缆长度大于20m时，耗量测量误差大。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有的耗量测量电路抗干扰性差，体积庞大，成本高，无校准功能的缺陷，提供一种体积小，功耗低，兼容性强、可靠性高、通用性好和成本低的耗量调理器。

本实用新型的上述目的可以通过以下措施来达到，一种耗量调理器，包括被厚模集成在一个模块内的激励信号产生电路、检测电路、调制解调电路和脉冲信号产生电路，其特征在于，在激励信号产生电路中，控制端设有开关K4和电容C15的RC桥式正弦波振荡电路，串联功率放大电路，RC桥式正弦波振荡电路通过功率放大电路产生的两个交流激励信号，分别通过正、负相电压跟随电路激励耗量传感器两端，使耗量传感器在转动过程中形成一个调制载波信号，该调制载波信号经上述调制解调电路滤波、检波、放大、比较后，送入脉冲信号产生电路，生成一个供微处理器识别的脉冲信号。

本实用新型相比于现有的耗量测量电路，具有如下有益效果：

1.体积小、重量轻。仅30mm×20mm×5mm，仅重20g左右。本实用新型以模块化电路结构、软件参数设定将激励信号产生电路、检测电路、调制解调电路、脉冲信号产生电路厚膜集成于一个模块内，将耗量信号转化为电信号，然后调理为可供微处理器采集的信号转换调理电压脉冲信号，避免了现有技术PCB板占据大量装配空间的缺陷。

2.具有原位检测功能。原位检测即不需要外接检测设备或外加检测指令信号就能对已装机的线缆、耗量传感器、该模块的故障信息进行自检。本实用新型通过检测口检测飞机上耗量传感器、及耗量传感器线路的故障情况，能检测飞机上耗量传感器的故障信息，可对已装机的线缆、耗量传感器以及该模块的故障信息进行自检。检测口14脚接地(K3闭合)，间断地控制13脚接地(K4闭合)，耗量传感器在非工作状态(非转动)下，该调理器能产生不平衡的载波信号，达到BIT检测效果。如不能产生不平衡载波信号，则能判断机上耗量传感器线路故障。

3.抗干扰能力强，不受机上电缆长度和分布参数的影响。

4.功耗低、兼容性强、可靠性高、通用性好。本实用新型采用小信号交流激励电路相比以往115V信号激励，极大的降低了产品的功耗及提高了产品的电磁兼容信。该模块可用于所有耗量传感器的测量电路，可移植性、通用性好。

5.本实用新型在RC桥式正弦波振荡电路中，增加控制端K4和电容C15，能有效控制RC桥式正弦波振荡电路的输出，从而提高该模块的检测功能。

附图说明

图1是本实用新型耗量调理器电路原理示意图。

图2是图1激励信号产生电路的电路示意图。

图3是本实用新型耗量传感器调制波产生电路示意图。

图4是图1耗量载波信号解调电路图框图。

图5是本实用新型经二阶高通滤波后的调制波的波形示意图。

图6是本实用新型经检波、低通滤波、放大后的波形示意图。

图7是本实用新型厚模集成模块最后生成的方波脉冲信号。

图8是本实用新型耗量调理器针脚定义图。

表1是本实用新型的电气特性表。

表2是本实用新型的管脚定义。

具体实施方式

参阅图1。在以下描述的一个实施例中，耗量调理器电路包括：连接有检测电路的激励信号产生电路、调制解调电路和脉冲信号产生电路，且上述激励信号产生电路、检测电路、调制解调电路和脉冲信号产生电路厚模集成在一个模块内，其中，激励信号产生电路包括：依次串联的RC桥式正弦波振荡电路、功率放大电路和双相电压跟随电路。双相电压跟随电路包括并联在功率放大电路和耗量传感器之间正相放大电路和负相放大电路。检测电路并联在RC桥式正弦波振荡电路和所述负相放大电路之间，由开关K3,。检测电路通过检测口检测飞机上耗量传感器、及耗量传感器线路的故障情况。检测电路主要检测耗量传感器及机上线路的故障，且具有原位检测能力。调制解调电路包括：依次与串联脉冲信号产生电路的耗量传感器、滤波电路、检波电路、放大电路和比较电路。耗量传感器通过滤波电路依次串联检波电路、放大电路、比较电路和脉冲信号产生电路。激励信号产生电路中的RC桥式正弦波振荡电路产生一个固定频率为4KHZ的正弦波，经功率放大电路放大和双相电压跟随电路后，形成频率都为4KHZ，幅值为10V，13V，相位相差180°的2个交流激励信号。该两路激励信号分别激励耗量传感器的信号输入端(1脚和3脚)。耗量传感器在转动过程中，在耗量传感器的输出端就形成一个调制载波信号，调制载波的基频为激励信号的频率(4KHZ),载波波峰的频率为传感器转动的频率。此调制载波信号经调制解调电路中的滤波电路、检波电路、放大电路和比较电路，滤波、检波、放大、比较后，送入脉冲信号产生电路，生成一个频率为载波波峰频率的脉冲方波信号，供微处理器识别。

参阅图2。激励信号电路产生电采用了对相位差作精确调整的无源震荡电路。激励信号产生电路包括：RC桥式正弦波振荡电路相串联的功率放大电路和并联在功率放大电路与耗量传感器之间的正相电压跟随电路与负相电压跟随电路，其中，如图右方，RC桥式正弦波振荡电路包括，由串联在电阻R39与电阻R37之间的电容C13和串联在运算放大器U23C反向端的电容C23构成的RC振荡桥，该振荡桥具有选频作用，高频信号被C23吸收，低频信号被C13吸收，且只能输出固定频率的信号，该固定频率f₀=1/2πRC，式中R39=R37=R,C23=C13=C。串联在运算放大器U23C正向端接点两边的电阻R44、电阻R45与接地电容C15构成了一个电压型负反馈放大电路。该电压型负反馈放大电路是上述RC振荡桥的起振电路，当起振电路中的电阻R44>2R45时，RC振荡桥起振，产生正弦振荡波信号，此信号通过R44、R45构成的电压负反馈达到输出电压平衡。同时经开关K4控制端口，控制振荡电路的输出，开关K4闭合时输出频率为f₀的正弦波信号，断开时，无RC振荡桥，无法起振，无输出。通过电阻R44、电阻R45接点相连的接地电容C15，在此可消除K4断开时该起振电路的自激振荡。功率放大电路由并联在运算放大器U23C输出端两边的三极管U13，U14和分别连接在三极管U13，U14集电极上的电阻R48和电阻R49组成，组成了可提供激励信号足够功率的一种互补对称功率放大电路。经三极管U13发射结连接电阻R46相连的运算放大器U23D，通过反向端和输出端并联电阻R40，经并联电路上的电阻R36和电阻R38形成的并联回路构成了一个正相放大电路，并联回路上的并联电容C5用于消除电路中的高频干扰，在电路上形成一个频率f＝4kHz,峰值为Vpp=20±2V，相位为0°的准正弦波激励信号。经运算放大器U23D正向端，通过电阻R50相连的开关K3是正相放大电路的不平衡控制端，开关K3闭合时，占空比变小，断开时，占空比正常。

通过三极管U14发射结连接电阻R47相连运算放大器U23D，通过反向端和输出端并联回路上相连的电阻R43，以及并联电路上电连接的电阻R41和电阻R42构成了一个反相放大电路，运算放大器U24B和电阻R47，R43，形成一个频率f＝4kHz,峰值为Vpp=25.5±1.5V，相位为180°的正弦波激励信号。并联回路上的并联电容C14用于消除电路中的高频干扰。该图中粗体标号代表的就是该模块的端口号。

参阅图3。耗量传感器的等效电路由2个串联的电感组成，一个固定电感和一个可变电感。传感器转动时，可变电感变化。图2所示激励信号产生电路产生的2个频率相等，幅值为10V、13V，相位相差180°的2个正弦波信号分别激励耗量传感器的1脚和3脚，耗量传感器的2脚输出调制信号(俗称载波信号)。调制信号基频为激励信号的频率，调制信号幅值的频率为传感器转动的频率，其波形图参见图5。

参阅图4。解调电路包括：依次串联的滤波电路、检波电路、放大电路。其中滤波电路是一个二阶高通滤波电路，可有效的抑制调制信号的直流分量；由传感器产生的调制载载波经二阶高通滤波电路滤波后，进入检波电路。检波电路先将调制载波整流成一个只有正半部分调制载波，然后通过检波电路中的低通滤波器，将载波信号中4kHZ的信号虑除，载波信号调制出只有传感器转动频率的准正弦波(直流分量大于0)，再经放大电路放大，将准正弦波信号的低点和高点分别放大，便于比较电路的比较。

本实用新型中的比较电路采用的迟滞比较器，是一种可有效虑除干扰信号，能够产生幅值为±15V的脉冲信号，具有图6所示2个比较门限的双电压比较器。脉冲信号产生电路由开关三极管组成，脉冲信号产生电路将±15V的脉冲信号转换成±5V，产生图7所示供计算机采集的脉冲信号。

参阅图8与表2。图2中的黑体字标号与表2中的端口号对应。该模块1脚(图2中的标号1)与2脚(图2中的标号2)接耗量传感器输入端1(耗量传感器1脚)，3脚与4脚接耗量传感器输入端2(耗量传感器3脚)，5脚和9脚接地线，6脚为该模块的方波输出。可直接与单片机IO口相连。7脚接+5v电源。8脚接+15v电源，10脚接-15V电源，11脚为检测端口，使用中置空，用于测量经滤波放大后的调制波形。12脚为调制波的输入。接传感器的输出端(耗量传感器2脚)13脚为输出控制端，直接与单片机的IO口相连，14为不平衡控制端，直接与单片机的IO口相连，其工作的电气特性见下表1，管脚定义见表2。

表1电特性

表2管脚定义

端号	符号	功能	端号	符号	功能
						1	V₁	准正弦波输出端	8	V_CC	+15V
2	V₂	准正弦波输出端1	9	GND	地线
						3	V₃	交流输出电压	10	V_EE	-15V
4	V₄	交流输出电压1	11	D	滤波放大
						5	GND	地线	12	V_IN	调制波输入
6	V	信号输出	13	K₁₃	交流信号控制端
						7	V_CC1	+5V	14	K	不平衡控制端
15	G	与外壳相连

Claims

1.一种耗量调理器，包括被厚模集成在一个模块内的激励信号产生电路、检测电路、调制解调电路和脉冲信号产生电路，其特征在于，在激励信号产生电路中，控制端设有开关K4和电容C15的RC桥式正弦波振荡电路，串联功率放大电路，RC桥式正弦波振荡电路通过功率放大电路产生的两个交流激励信号，分别通过正、负相电压跟随电路激励耗量传感器两端，使耗量传感器在转动过程中形成一个调制载波信号，该调制载波信号经上述调制解调电路滤波、检波、放大、比较后，送入脉冲信号产生电路，生成一个供微处理器识别的脉冲信号。

2.如权利要求1所述的耗量调理器，其特征在于：所述激励信号产生电路包括：依次串联的RC桥式正弦波振荡电路、功率放大电路和双相电压跟随电路。

3.如权利要求1或2所述的耗量调理器，其特征在于：所述RC桥式正弦波振荡电路包括，由串联在电阻R39与电阻R37之间的电容C13和串联在运算放大器U23C反向端的电容C23构成的RC振荡桥。

4.如权利要求3所述的耗量调理器，其特征在于：所述振荡桥具有选频作用，高频信号被电容C23吸收，低频信号被电容C13吸收，且只能输出固定频率的信号，该固定频率f₀=1/2πRC，式中R39=R37=R,C23=C13=C。

5.如权利要求2所述的耗量调理器，其特征在于：所述双相电压跟随电路，包括并联在功率放大电路和耗量传感器之间正相放大电路和负相放大电路。

6.如权利要求1所述的耗量调理器，其特征在于：检测电路并联在RC桥式正弦波振荡电路和所述负相放大电路之间。

7.如权利要求1所述的耗量调理器，其特征在于：调制解调电路包括：依次与串联脉冲信号产生电路的耗量传感器、滤波电路、检波电路、放大电路和比较电路。

8.如权利要求1所述的耗量调理器，其特征在于：激励信号产生电路中的RC桥式正弦波振荡电路产生一个固定频率为4KHZ的正弦波，经功率放大电路放大和双相电压跟随电路后，形成频率都为4KHZ，幅值为10V，13V，相位相差180°的2个交流激励信号。

9.如权利要求8所述的耗量调理器，其特征在于：在RC桥式正弦波振荡电路中，串联在运算放大器U23C正向端接点两边的电阻R44、电阻R45与接地电容C15构成了一个电压型负反馈放大电路。

10.如权利要求9所述的耗量调理器，其特征在于：所述电压型负反馈放大电路是上述RC振荡桥的起振电路，当起振电路中的电阻R44>2R45时，RC振荡桥起振，产生正弦振荡波信号，此信号通过R44、R45构成的电压负反馈达到输出电压平衡。