一種供油選擇閥控制盒自動檢查儀的設計

楊 佳，楊小林，馬 虎，趙漢武

（空軍第一航空學院，河南 信陽 464000）

0 引 言

飛機供油選擇閥控制盒用于控制飛機燃油系統(tǒng)中的供油?？刂坪锌筛鶕?jù)駕駛員的指令或發(fā)動機數(shù)控系統(tǒng)的指令，控制供油選擇閥實現(xiàn)對飛機發(fā)動機進行正常輸油、斷油、交輸供油、轉換供油等重要動作。該控制盒為新研產(chǎn)品，國內暫無對應的檢查儀。目前的檢查方法是手動單項逐個檢測，操作繁瑣且依賴人工識別，容易誤操作，導致誤判甚至損壞設備。

為了克服上述問題，設計一種便攜式飛機供油選擇閥控制盒檢查儀[1-2]，能夠模擬發(fā)出各種手動和自動指令，通過電纜和控制盒相連，并使用7寸觸摸屏作為人機界面，操作簡單、界面友好、測試效率及可靠程度大大提高。

1 供油選擇閥控制盒工作原理分析

選擇某型飛機，有前、后兩個油箱，供油選擇閥則包括左、右兩個閥門，分別為兩個發(fā)動機提供油液。實際工作過程中，控制盒可以根據(jù)指令將前、后油箱內的油分別輸向左、右發(fā)動機的供油閥，或者交換；也可以單獨從某一油箱同時輸向兩個發(fā)動機的供油閥，或者同時從兩個油箱輸向發(fā)動機某個單獨的供油閥?？刂坪胁粩嘟邮諄碜詢蓚€供油選擇閥的位置反饋信號，如果供油閥已經(jīng)運轉到位，控制盒就會切斷到供油閥的供電，停止其運轉。

此外，該控制盒還向飛機上的NAMP計算機（非航電系統(tǒng)監(jiān)控計算機）和駕駛艙內的指示燈盒提供供油選擇閥的工作狀態(tài)，用于飛機狀態(tài)的監(jiān)控。

2 控制盒自動檢查儀構成

如圖1所示，檢查儀通過兩根電纜與控制盒相連，通過觸摸屏上的人機界面可以操作檢查儀。檢查儀電路以C8051F040為核心，控制輸出模塊，實現(xiàn)對供油選擇閥控制盒下達指令（各種供油方式的模擬指令），或者提供相關閥門運轉到位等信號，這些信號被稱為送至控制盒的激勵；在激勵加至控制盒后，正常情況下控制盒會做出響應，單片機電路控制輸入采集模塊，對該響應值做出判斷，輸出值在合格范圍內則判斷為對應項合格，否則不合格。人機界面程序中提供全自動測試選項和手動測試選項，既可實現(xiàn)全自動測試，也可以手動逐項測試[3]。

圖1 控制盒自動檢查儀構成

圖2 單片機核心電路圖

3 各部分硬件設計

3.1 核心單片機電路

核心單片機電路如圖2所示。單片機采用了C8051F040[4]，主要是考慮其片上資源豐富、接口多、后續(xù)擴展能力強等特點。圍繞單片機的外圍電路包括JTAG接口電路、復位電路、時鐘電路以及串行通信接口電路。其中，串行通信接口電路用于和觸摸屏通信，兩者之間通信采用RS-232C標準，但采用TTL電平，因此不需要進行電平轉換。

3.2 采集電路

圖3 采集電路模塊示意圖

采集電路如圖3所示。由于控制盒的輸出信號為高低電平兩種形式，因此，利用簡單的光耦隔離電路?？刂坪休敵龅碗娖接行?，此時采集模塊中，光耦輸入側接通，LED指示燈變亮，輸出信號在單片機的IO腳呈現(xiàn)低電平；反之，若控制盒輸出高電平，則光耦輸入側未接通，輸出端也呈現(xiàn)高電平。采用光耦隔離后的優(yōu)點是隔離干擾，無需額外的電源轉換，穩(wěn)定性強[5]。電路圖采用Altium Designer軟件[6]繪制。

3.3 輸出控制電路

輸出控制電路采用繼電器模擬指令信號、閥門到位信號等。如圖4所示，繼電器的控制采用反相器電路和ULN2003A集成電路。每個繼電器配有工作指示燈[7]。

圖4 輸出控制模塊

圖5 電源電路

3.4 電源電路

由于供電設定為27 V電源，方便起見，采用兩路LM2576電源電路分別提供基本電路工作的5 V電壓和觸摸屏工作所需的5V電壓，保證相關電路的電流供應，如圖5所示。單片機核心電路工作所需的3.3V電壓由AS1117供應。經(jīng)測定，兩個電源支路消耗電流均不超過1 A，因此不需要風冷措施，在LM2576上加裝散熱片即可。

4 界面程序設計

觸摸屏采用了深圳新雁飛科技公司的7寸串口觸摸屏，該屏的一大特點是可以自由選擇自動切換和手動切換兩種方式。使用配置文件來設計觸摸界面，把檢查儀的“算法”設計和觸摸屏的“界面”設計徹底分開。人機交互時，觸摸屏會返回事先設定好的按鍵鍵碼，檢查儀程序根據(jù)此鍵碼決定程序流程。

考慮到自動化程度以及手動專項測試之間的折衷，檢查儀同時允許進行“全自動測試”和“手動測試”。

5 結束語

基于微控制器C8051F040的供油選擇閥控制盒檢查儀成本低、攜帶方便，觸摸屏人機界面友好，能夠模擬人工或數(shù)控系統(tǒng)自動下達的各種指令、供油選擇閥的反饋信號等，在不同情景下測試控制盒的反饋輸出，并將測試結果顯示在觸摸屏上。該型控制盒檢查儀已經(jīng)配發(fā)某地試用，試用結果表明其能大幅提高對控制盒性能檢查的效率與可靠性。

[1] 趙擎天，尉廣軍，張自賓.某型導彈飛行數(shù)據(jù)與指令檢測系統(tǒng)設計[J].中國測試，2011，37（5）：86-89.

[2] 蔣存波，孫朝華，唐博，等.基于MCU控制的便攜式測控系統(tǒng)的設計[J].微計算機信息，2008，24（32）：141-142.

[3] 張林，李玉忍，鄭宏民.飛機防滑剎車控制器的模擬測試系統(tǒng)設計[J].電子測量技術，2007，30（8）：132-136.

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[5]Paul S.實用電子元器件與電路基礎[M].2版.北京：電子工業(yè)出版社，2009：350-359.

[6] 韓國棟.Altium Designer Winter 09電路設計入門與提高[M].北京：化學工業(yè)出版社，2010：22-25.

[7] 華成英，童詩白.模擬電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社，2006：71-96.