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飞机数显转速表的设计

  现在许多飞机上大量采用集成电路对其仪表内部的电子信号进行处理,显示方式则采用LED显示器、液晶显示器、电子显示器进行数字化显示,实现座舱的“数字化”。这种信号处理及显示装置不仅具有体积小、重量轻、价格低廉等优点,而且显示精度比较高,使用寿命长,容易维护。根据这一趋势,本文提出了转速表的数字化设计方案。

  飞机转速的仪表,必须具有三个重要的特点:(1)要能够传送较大的力矩;(2)要适于远距传输;(3)温度误差要小。目前在飞机上广泛使用的转速表多为磁转速表,因为磁转速表符合上述三项相要求。但是磁转速表的缺点是在生产、使用过程中不断出现这样或那样的问题,且故障现象有一定的随机性,大多数是指针指示时的摆动问题。

  本文针对磁转速表存在的上述问题对转速表进行改装,在不改变磁转速表的电气接口和机械接口的前提下,运用数字化技术来实现转速的及显示。

  本文对磁转速表进行数字化改装的总体设计思想:将连续变化的被测模拟量转换成离散的数字量,再经过数据采集、计数、编码、数据传输与存储,最后完成数据处理、显示等工作;在转速测量方面,通过对传给指示器同步电机的传感器的三相交流电信号进行变换处理得到一频率与转速相等的方波信号,再对其进行定时计数而得出转速;在转速显示方面,采用精确显示。

  可行性分析

  本设计方案是否可行关键在于数字化后的转速表能否在实时测量、准确度、稳定性、可靠性等方面达到技术指标要求。

  由于在数字化转速表工作的一系列过程中,信号的传输都是以电信号的形式进行的,与传统转速表的机械传动方式相比,在起动性能和实时性等方面具有明显的优势。虽然电信号在传输中存在信号小,易受干扰等不足,但可以通过增加整形放大电路,信号处理电路,光电隔离电路等加以克服。所以在稳定性,可靠性等方面也可以达到要求。

  所采用的转速测量方法既能较好地控制显示刷新时间间隔,又能使转速测量误差极小。采用精确的转速显示,比如针对发动机转速的数量级为105时,可以采用三位数码管分别显示万、千、百三位数,误差低于100转/分,低于技术指标所要求的误差±200转/分,精确性满足设计要求。

  系统结构工作原理

  数字化转速表系统结构框图如1所示,传感器的作用就是将发动机转速的机械信号转化为相应的正弦波信号,经过测量转换模块进行120倍频后送到光电脉冲电路,把正弦波信号变为光电脉冲信号,经过放大和整形变为矩形波。时钟脉冲提供一信号来控制主控门的开关,采用光电隔离器对信号进行抗干扰处理后经定时器控制对其进行定时计数,计数器中的计数结果读入锁存器中得到所测转速信号,再将计数器清零后进行下一个转速的计数。读入到锁存器中的数据与转速成正比关系,经译码后将之显示出来即为所要测的转速值。转速表的表盘采用三位数码显示,显示值与实际转速之间的比例关系为1:100。

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