專利名稱:數(shù)字化指針式高度表指示器模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實用新型涉及一種數(shù)字化指針式高度表指示器模塊。應(yīng)用于航空高度測量領(lǐng)域。本指示器模塊作為獨(dú)立單體與高度測量部分連接,組成完整的測量系統(tǒng)。完成高度測量結(jié)果顯示、高度表整體自檢顯示、系統(tǒng)功能設(shè)置和預(yù)設(shè)告警高度值指示。本實用新型既可用于航空高度表中,也可以用于其它需要用模擬指針方式顯示數(shù)字化檢測量的領(lǐng)域。
背景技術(shù):
高度表應(yīng)用于航空高度測量,高度表指示器模塊作為獨(dú)立單體與高度測量部分連接,組成完整的測量系統(tǒng),完成高度測量結(jié)果顯示、高度表整體自檢顯示、系統(tǒng)功能設(shè)置和預(yù)設(shè)告警高度值指示。傳統(tǒng)的高度表指示器模塊的工作原理均為模擬方式,請結(jié)合圖1所示,指示器模塊是一個獨(dú)立的單元,其輸入信號是高度測量系統(tǒng)提供的與飛行器真實高度成一定函數(shù)關(guān)系的直流電壓,即高度信號電壓。此電壓輸入到指示器之后,先送給指針驅(qū)動比較電路,指針驅(qū)動比較電路把高度信號電壓與指針電位器滑臂上的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。當(dāng)飛行器高度變化時,則產(chǎn)生電壓差,電壓差的極性決定飛行器是爬高還是下降,這一電壓差經(jīng)調(diào)制后送到伺服放大器進(jìn)行放大,放大后的信號驅(qū)動伺服電機(jī),伺服電機(jī)通過一套減速齒輪帶動指針電位器滑臂到平衡位置,直至失調(diào)信號為零,伺服電機(jī)停轉(zhuǎn),此時指針在刻度盤上所指的刻度就是飛行器的真實高度。
傳統(tǒng)的指示器模塊的工作原理均為模擬方式,輸入接口為模擬電量接口,模擬電量運(yùn)算和控制,模擬驅(qū)動及含有大量齒輪傳動的機(jī)電式工作方式。它們存在的缺點是,首先模擬電量接口的精度差,其量值隨距離而變,因此穩(wěn)定性、一致性和可匹配性差。其次,模擬驅(qū)動及含有大量齒輪傳動的機(jī)電式工作方式在顯示精度、基準(zhǔn)標(biāo)定、量程線性、維護(hù)調(diào)試和性能的穩(wěn)定性等方面存在難以克服的問題。再就是模擬電路大多由分立元件組成,指示器模塊顯得結(jié)構(gòu)繁瑣且調(diào)試?yán)щy。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是針對傳統(tǒng)的高度表指示器存在的上述缺點,提供一種數(shù)字化指針式高度表指示器模塊,以實現(xiàn)全數(shù)字化運(yùn)算、控制和信號處理,來提高度表測量的精確度和穩(wěn)定性。
為了實現(xiàn)上述目的,本實用新型采用如下技術(shù)方案該數(shù)字化指針式高度表指示器模塊包括輸入接口電路、微處理控制電路、驅(qū)動電路、步進(jìn)電機(jī)、指示單元輸入接口電路接收由高度測量部分輸出的高度測量值,并經(jīng)過電平變換后送入微處理控制電路,微處理控制電路對輸入的高度數(shù)據(jù)信號進(jìn)行運(yùn)算、比較和控制并經(jīng)過驅(qū)動電路進(jìn)行放大后送入步進(jìn)電機(jī),步進(jìn)電機(jī)控制指示單元上的指針在刻度盤上滑動并指示飛行器的真實高度。
由于本實用新型采用了以上的技術(shù)方案,本實用新型具有以下優(yōu)點采用微處理器控制,實現(xiàn)全數(shù)字化運(yùn)算、控制和信號處理。
采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動指針轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)模擬顯示,完全解決磁場和材料熱變形引發(fā)的精度、穩(wěn)定性和可靠性差以及全量程線性差等問題。
采用數(shù)字化通用協(xié)議接口,接口匹配性好,而且,測量電量匹配,測量量程和指針偏轉(zhuǎn)范圍可靈活設(shè)置并精確可控。
全數(shù)字化運(yùn)算,可對輸入?yún)⒘刻匦宰餮a(bǔ)償處理,實現(xiàn)理想精確的指示。
圖1為傳統(tǒng)的高度表指示器模塊的原理框圖。
圖2為本實用新型的高度表指示器模塊的原理框圖。
圖3為本實用新型的高度表指示器模塊的電原理示意圖。
具體實施方式
請參閱圖2所示,在結(jié)構(gòu)上,本實用新型的數(shù)字化指針式高度表指示器模塊包括輸入接口電路、微處理控制電路、驅(qū)動電路、步進(jìn)電機(jī)、指示單元輸入接口電路接收由高度測量部分輸出的高度測量值,并經(jīng)過電平變換后送入微處理控制電路,微處理控制電路對輸入的高度數(shù)據(jù)信號進(jìn)行運(yùn)算、比較和控制并經(jīng)過驅(qū)動電路進(jìn)行放大后送入步進(jìn)電機(jī),步進(jìn)電機(jī)控制指示單元上的指針在刻度盤上滑動并指示飛行器的真實高度。
所述的驅(qū)動電路為一步進(jìn)電機(jī)集成驅(qū)動電路,該驅(qū)動電路控制步進(jìn)電機(jī)的起動、運(yùn)轉(zhuǎn)和停止。
所述的指示單元包括指針、刻度表盤,指針和刻度表盤為一整體,步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸帶動指針正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。
本高度表指示器模塊是一個獨(dú)立的部分,其輸入信號是由高度測量部分提供的經(jīng)接口輸入的與飛機(jī)真實高度對應(yīng)的數(shù)據(jù)信號,該信號輸入本指示器后,先經(jīng)過電平變換,隨后輸入微處理控制電路。
在微處理控制電路中,對輸入的高度數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算、比較和判斷,并按要求的方式、精度和格式,進(jìn)行指示所需的驅(qū)動數(shù)據(jù)運(yùn)算,然后將最終的指示驅(qū)動數(shù)據(jù)輸入指示驅(qū)動電路。
驅(qū)動電路將由微處理控制電路輸入的指示驅(qū)動數(shù)據(jù)按高精度步進(jìn)電機(jī)的要求進(jìn)行變換和功率放大,以達(dá)到直接驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的功能。其他所需的特殊的指示控制信號,也是經(jīng)由驅(qū)動電路實現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的特別控制。
指示單元由高精度步進(jìn)馬達(dá)、指針、刻度表盤和指示燈以及數(shù)字熒光顯示管等組成,它是本系統(tǒng)的視覺界面。高度測量值、預(yù)設(shè)告警高度值、告警狀態(tài)信息和系統(tǒng)自檢信息都通過該單元呈現(xiàn)給操作者。
下面請再參閱圖3所示,對本實用新型基本電路原理描述如下本指示器模塊采用微處理器和標(biāo)準(zhǔn)RS232C通信協(xié)議的接口電路。輸入信號RXI是用正負(fù)電壓來表示邏輯狀態(tài)的RS-232C電平,經(jīng)過滿足RS232C通信協(xié)議的集成電路芯片U1后,轉(zhuǎn)換成能夠同微處理控制電路接口相連的TTL電平(以高低電平表示邏輯狀態(tài)),經(jīng)過接口電路U1的輸出端RO進(jìn)入微處理控制電路U2的輸入端RXD。反之微處理控制電路的輸出端TXD也可以經(jīng)過U1的輸入端RIN到U1的輸出端TXI將TTL電平轉(zhuǎn)換成RS-232C電平。
在微處理控制電路中,微處理器U2對輸入的高度數(shù)據(jù)信息進(jìn)行比較和判斷,并按一定的參數(shù)設(shè)置要求進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算,將與飛行器真實高度成一定函數(shù)關(guān)系的輸入數(shù)字信號轉(zhuǎn)變成一系列的頻率脈沖信號,通過微處理器的P1.6口送入步進(jìn)電機(jī)集成驅(qū)動電路U3的f(scx)端,同時控制電機(jī)轉(zhuǎn)動方向的控制信號通過微處理器U2的P1.7口送入步進(jìn)電機(jī)集成驅(qū)動電路U3的C/CC端。
步進(jìn)電機(jī)集成驅(qū)動電路U3將脈沖序列f(scx)轉(zhuǎn)變成一定的電流信號通過U3的四個輸出端OUT1-OUT4進(jìn)入步進(jìn)電機(jī)U4的四個輸入端1-4,繼而控制步進(jìn)電機(jī)U4按要求起動、運(yùn)轉(zhuǎn)和停止;同時供給步進(jìn)電機(jī)以足夠的功率,使其能帶動指針。
步進(jìn)電機(jī)U4在驅(qū)動電路U3的驅(qū)動控制下,用旋轉(zhuǎn)軸帶動指針正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。
指示器單元U5由指針、刻度表盤等組成。是本系統(tǒng)的視覺界面。飛行器的真實高度通過該單元來展示,當(dāng)步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動時,指針在刻度盤上所指的刻度就是飛行器的真實高度。
本實用新型的指示器模塊用于航空高度表指示器中,也可以用于其它需要用模擬指針方式顯示數(shù)字化檢測量的領(lǐng)域。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字化指針式高度表指示器模塊,其特征在于該指示器模塊包括輸入接口電路、微處理控制電路、驅(qū)動電路、步進(jìn)電機(jī)、指示單元輸入接口電路接收由高度測量部分輸出的高度測量值,并經(jīng)過電平變換后送入微處理控制電路,微處理控制電路對輸入的高度數(shù)據(jù)信號進(jìn)行運(yùn)算、比較和控制并經(jīng)過驅(qū)動電路進(jìn)行放大后送入步進(jìn)電機(jī),步進(jìn)電機(jī)控制指示單元上的指針在刻度盤上滑動并指示飛行器的真實高度。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字化指針式高度表指示器模塊,其特征在于所述的驅(qū)動電路為一步進(jìn)電機(jī)集成驅(qū)動電路,該驅(qū)動電路控制步進(jìn)電機(jī)的起動、運(yùn)轉(zhuǎn)和停止。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字化指針式高度表指示器模塊,其特征在于所述的指示單元包括指針、刻度表盤,指針和刻度表盤為一整體,步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸帶動指針正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。
專利摘要本實用新型公開了一種數(shù)字化指針式高度表指示器模塊,包括輸入接口電路、微處理控制電路、驅(qū)動電路、步進(jìn)電機(jī)、指示單元,輸入接口電路接收由高度測量部分輸出的高度測量值,并經(jīng)過電平變換后送入微處理控制電路,微處理控制電路對輸入的高度數(shù)據(jù)信號進(jìn)行運(yùn)算、比較和控制并經(jīng)過驅(qū)動電路進(jìn)行放大后送入步進(jìn)電機(jī),步進(jìn)電機(jī)控制指示單元上的指針在刻度盤上滑動并指示飛行器的真實高度。本實用新型實現(xiàn)了全數(shù)字化運(yùn)算、控制和信號處理,因此,測量的穩(wěn)定性和可靠性好且精確可控。
文檔編號G01C5/00GK2773622SQ200520039648
公開日2006年4月19日 申請日期2005年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月7日
發(fā)明者湯菱芳, 管弘, 汪海勇 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第五十研究所