旁通式适配器制造技术

本实用新型专利技术用于航空发动机的控制系统实验研究，属于航空发动机控制技术领域。目的在于解决现有的航空发动机快速原型控制系统中成本高、结构复杂、抗干扰能力差等问题，提供一种低成本、高效、抗干扰、应用简单的旁通式适配器。本实用新型专利技术旁通式适配器，包括DSP核心模块、信号驱动模块和信号调理模块，其中信号驱动模块包括输入端分别与DSP核心模块输出端连接的光隔离电流放大模块和电压/电流变换模块，信号调理模块包括输出端分别与DSP核心模块输入端连接的电阻/电压变换模块、电平变换模块、两个光电隔离电平变换模块和两个电压放大模块。抗干扰能力强。采用高速串口在适配器和控制计算机中传输数字信号，传输距离远，抗干扰能力强。实时性好。采用数据传输的主/从实时逻辑保证控制回路的实时性。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术用于航空发动机的控制系统实验研究，以满足快速建立发动机电子控制系统原型的要求，属于航空发动机控制
航空发动机电子控制系统的快速原型实验需要快速构建一个方便调试控制规律的环境，对传感器信号进行调理和采集，并输出电流信号驱动执行机构。
技术介绍
在航空发动机电子控制系统的研制过程中，采用快速原型控制系统的方法能节约成本，并大大加快产品进度。快速原型控制是指在产品开发的初期，通过快速地建立控制对象和控制器模型，对相应的控制模型或控制算法进行多次离线和在线的试验来验证控制系统软硬件方案的可行性。航空发动机电子控制器担负着对飞行环境和发动机工作状态的采集、控制逻辑和算法的处理、控制指令的放大和驱动等重要任务，它具有任务复杂、实时性强、可靠性要求高等特点，因此其研制周期长。采用快速原型控制技术可以极大地提高开发效率和研究水平，克服传统的基于实际物理平台的设计方法耗时长、成本昂贵和风险高的特点。现有的快速原型技术采用的方法是在工业控制计算机主板插槽插入数据采集卡实现信号驱动和调理功能。由于数据采集卡只能提供标准-IOV +IOV或4 20mA信号， 还必须研制额外的传感器信号调理和执行机构驱动电路。另外数据采集卡需要安装驱动程序。这种方案成本高，从计算机数据采集卡到信号调理与驱动电路传输的是模拟信号，传输距离有限，易受干扰。
技术实现思路
本技术目的在于解决现有的航空发动机快速原型控制系统中成本高、结构复杂、抗干扰能力差等问题，提供一种低成本、高效、抗干扰、应用简单的旁通式适配器。本技术为实现上述目的，采用如下技术方案本技术旁通式适配器，包括DSP核心模块、信号驱动模块和信号调理模块，其中信号驱动模块包括输入端分别与DSP核心模块输出端连接的光隔离电流放大模块和电压/电流变换模块，信号调理模块包括输出端分别与DSP核心模块输入端连接的电阻/电压变换模块、电平变换模块、两个光电隔离电平变换模块和两个电压放大模块。本技术的优点1)使用方便。发动机控制计算机通过串口线直接与适配器连接，适配器直接与传感器与执行机构连接，不需要接口板卡和安装驱动程序。控制程序的开发直接在发动机控制计算机上开发。2)抗干扰能力强。采用高速串口在适配器和控制计算机中传输数字信号，传输距离远，抗干扰能力强。3)实时性好。采用数据传输的主/从实时逻辑保证控制回路的实时性。附图说明附图1是航空发动机电子控制系统原理框图。附图2是基于旁通式适配器的航空发动机快速原型控制系统框图。附图3是旁通式适配器的组成原理框图。附图4是数据传输的主/从实时逻辑流程图。附图5是信号调理模块的原理框图。附图6是信号驱动模块的原理框图。附图7是基于旁通式适配器的微型涡喷发动机快速原型控制系统框图。具体实施方式下面结合图1-图6具体说明本技术的方法。如图1所示，在航空发动机电子控制系统中，传感器采集航空发动机的状态信号， 如转速、温度、压力等，输入到电子控制器。电子控制器是对传感器输入的发动机状态信号进行信号调理后，然后进行控制逻辑和算法的处理，生成控制指令，对控制指令进行驱动后，输出到执行机构，进而改变发动机状态量到预定值。 如图2所示，基于旁通式适配器的航空发动机快速原型控制系统采用普通PC机作为发动机控制计算机，通过高速串口连接到旁通式适配器，就可以实现对传感器信号的采集和执行机构的驱动。如图3所示，旁通式适配器由DSP核心模块、信号调理和信号驱动模块组成。航空发动机传感器经过信号调理模块调理后，由DSP核心模块实时采集，转换成数字信号，然后通过高速串口实时传输给控制计算机进行决策；同时DSP核心模块实时接收控制计算机决策得到的控制指令信号，通过信号驱动模块的电流放大，驱动执行机构动作。如图4所示，处于从机工作模式的旁通式适配器的工作时序受到控制计算机的驱动，其工作时序是驾驶舱面板指令、转速、温度、压力、位移传感器等输入信号的采集是受到2毫秒定时器的驱动，以小采样步长为控制计算机的准备好最新的输入数据；当收到控制计算机发来的完整数据包时，适配器立即响应主机的驱动，将准备好的最新输入数据，即采集到的驾驶舱面板指令、转速、温度、压力、位移传感器等信号发送到控制计算机，并将控制计算机发来的控制指令实时更新到驱动模块，驱动执行机构动作。如图5所示，信号调理模块的具体实现方法如下信号采集调理部分具有开关量采集调理、转速采集调理和模拟量采集调理功能。开关量采集调理部分将采集到的如驾驶舱面板指令等开关量过光电耦合器隔离后输出0/3. 3V的信号，频率量采集调理部分将转速传感器的信号通过光电隔离后输出幅值为0/3. 3V的方波给DSP核心模块，模拟量采集调理部分可以接收热电阻和热电偶温度传感器、压力传感器和线性可变差动变压器(LVDT)式位移传感器的输入，提供传感器的驱动信号，并将其调理成(T3V的电压。如图6所示，信号驱动模块的具体实现方法如下信号驱动模块包括开关量指令输出模块和电流驱动信号输出模块。开关量输出模块将DSP核心模块输出的0/3. 3V开关量信号经过光电耦合器隔离和场效应管电流放大后，输出0/24V的电平信号，驱动点火器、 起动机等设备。电流驱动信号输出模块将DSP核心模块输出的电压量经过电压/电流变换4成-40mA、0mA的电流信号，驱动导叶、油针等设备。实施例，基于旁通式适配器的微型涡喷发动机的快速原型控制如图7所示，微型涡喷发动机控制系统根据采集到的转速和尾气温度信号控制发动机起动电机、点火、气阀、油阀和油泵，其中转速信号为频率量，温度采用热电偶温度传感器、起动电机、点火、气阀和油阀信号为开关量输出，油泵信号为模拟量输出。采用普通PC 机和旁通式适配器，就可以快速构建微型涡喷发动机控制系统，并在PC机上开展控制规律的研究。权利要求1. 一种旁通式适配器，其特征在于包括DSP核心模块、信号驱动模块和信号调理模块，其中信号驱动模块包括输入端分别与DSP核心模块输出端连接的光隔离电流放大模块和电压/电流变换模块，信号调理模块包括输出端分别与DSP核心模块输入端连接的电阻 /电压变换模块、电平变换模块、两个光电隔离电平变换模块和两个电压放大模块。专利摘要本技术用于航空发动机的控制系统实验研究，属于航空发动机控制
目的在于解决现有的航空发动机快速原型控制系统中成本高、结构复杂、抗干扰能力差等问题，提供一种低成本、高效、抗干扰、应用简单的旁通式适配器。本技术旁通式适配器，包括DSP核心模块、信号驱动模块和信号调理模块，其中信号驱动模块包括输入端分别与DSP核心模块输出端连接的光隔离电流放大模块和电压/电流变换模块，信号调理模块包括输出端分别与DSP核心模块输入端连接的电阻/电压变换模块、电平变换模块、两个光电隔离电平变换模块和两个电压放大模块。抗干扰能力强。采用高速串口在适配器和控制计算机中传输数字信号，传输距离远，抗干扰能力强。实时性好。采用数据传输的主/从实时逻辑保证控制回路的实时性。文档编号G05B23/02GK202058037SQ20112004608公开日2011年11月30日 申请日期2011年2月24日 优先权日2011年2月24日专利技术者于兵, 刘冬冬, 唐周军, 张天宏, 黄向华 申请人本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种旁通式适配器，其特征在于：包括ＤＳＰ核心模块、信号驱动模块和信号调理模块，其中信号驱动模块包括输入端分别与ＤＳＰ核心模块输出端连接的光隔离电流放大模块和电压／电流变换模块，信号调理模块包括输出端分别与ＤＳＰ核心模块输入端连接的电阻／电压变换模块、电平变换模块、两个光电隔离电平变换模块和两个电压放大模块。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄向华，张天宏，于兵，唐周军，刘冬冬，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：实用新型
国别省市：84