CN212135246U - 一种全静压探头加温控制系统 - Google Patents

Abstract

一种全静压探头加温控制系统，涉及飞机领域，包括电流传感器、减法器电路、放大整流电路和电压比较电路，其中电流传感器和减法器电路的感应电压分别连接到减法器电路的正输入端和负输入端，减法器电路的输出端连接到放大整流电路的输入端，电压比较电路的正输入端连接到放大整流电路输出端，负输入端连接到基准电压电路，电压比较电路的输出端输出加温状态信号。将全静压探头的霍尔效应感应电压消除磁干扰后，经过放大整流电路进行放大整流，然后和基准电压在电压比较电路中做比较，基于比较结果输出加温状态信号，由加温状态信号输出到PHC中进而决定是否对全静压探头加热。

Description

一种全静压探头加温控制系统

技术领域

本实用新型涉及飞机领域，特别涉及一种全静压探头加温控制系统。

背景技术

全静压探头是用于测定飞机空速等重要数据的空速管，它是大气数据系统重要的传感器，通过感知和测量大气总压和静压，结合总温信号，经过计算机补偿和计算得到高度、指示空速、真空速、马赫数等关键飞行参数，并将参数发送给相关系统。这些参数直接关系到飞机各系统正常工作。

全静压探头加温装置可以保证全静压探头在高空的低温环境中正常工作，但在飞机地面维护中经常发生全静压探头意外加温导致管套烧毁，而不得不更换全静压探头的事件。全静压探头在地面处于弱加温状态，空中处于强加温状态，由探头加温计算机（PHC）控制。探头加温计算机（PHC）负责包括全静压探头、静压孔、迎角传感器和总温探头等飞机上探头或空速管的加温控制和监控。探头加温计算机PHC接收来自于探头/风挡加温开关（6DG）的加温指令，一旦开关位置处于“ON”位，即输出加温指令至全静压探头。PHC 也接收来自发动机接口和振动监控组件（EIVMU）的任一发动机运转指令来控制全静压探头的加温工作。而来自起落架控制接口组件（LGCIU）的空地信息则用来控制空速的强弱加温状态。由此可见，不论于探头/风挡加温开关（6DG）是否处于“ON”位，只要有一台发动机开始工作，全静压探头即开始自动加温。

全静压探头安装于机身外表面，因此当飞机在结冰条件下飞行时，传感器结冰的可能性很大。一旦结冰，会降低压力测量精度，进而影响飞行安全。为了保证飞机在结冰气象条件下安全飞行，飞机全静压探头通常有加温除冰功能，并由大气数据加温控制器（AirData Heater Controller）进行控制。全静压探头加温控制器是给该全静压探头进行加温控制的装置。若全静压探头烧焦，残留物堵塞全静压探头的排水口会导致飞机无法排水，积水则有可能造成空速有很大误差或者探测不到空速。如果全静压探头烧焦残留物堵塞全静压探头进气口，会导致飞机飞行中无法探测空速。

全静压探头在加温时，温度可在30秒内上升到100℃到200℃。在把靶标贴近传感器时，曾发生过全静压探头意外加热。意外加热则可能造成全静压探头会很快烧焦。如果飞机的全静压探头长期处于全功率加温，则会导致全静压探头温度过高，引起过温老化，影响性能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供了一种全静压探头加温控制系统，将全静压探头的电流传感器经过消除磁干扰后，经过放大整流电路进行放大整流，然后和基准电压在电压比较电路中做比较，基于比较结果输出加温状态信号，由加温状态信号输出到PHC中进而决定是否对全静压探头加热，解决了现有技术中只要有一台发动机开始工作，全静压探头即开始自动全功率加温，会导致全静压探头温度过高，引起过温老化的问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种全静压探头加温控制系统，包括电流传感器、减法器电路、放大整流电路和电压比较电路，其中电流传感器和减法器电路的感应电压分别连接到减法器电路的正输入端和负输入端，所述减法器电路的输出端连接到放大整流电路的输入端，电压比较电路的正输入端连接到放大整流电路输出端；所述电压比较电路的负输入端连接到一个基准电压电路，所述电压比较电路的输出端输出加温状态信号。

为了更好地实现本方案，进一步地，所述系统还包括隔离放大电路，所述电压比较电路的输出端连接到隔离放大电路。

为了更好地实现本方案，进一步地，所述基准电压电路为基准电源和连接在基准电源上的电压变换器，所述电压变换器的输出端连接到电压比较电路的负输入端。

为了更好地实现本方案，进一步地，设置两组所述的加温控制系统，其中一组加温控制系统中的电流传感器连接到减法器电路的正输入端，减法器电路的感应电压连接到减法器电路的负输入端；另一组加温控制系统中的电流传感器连接到减法器电路的负输入端，减法器电路的感应电压连接到减法器电路的正输入端。

为了更好地实现本方案，进一步地，所述电流传感器为霍尔电流传感器，所述电流传感器的测量段套接在全静压探头上，电流传感器连接电源形成电性回路。

在本方案所述的一种全静压探头加温控制系统中，使用依次连接的电流传感器、减法器电路、放大整流电路和电压比较电路，其中电流传感器的测量段套接在全静压探头上，电流传感器连接电源形成电性回路，使得电流传感器能输出一个电压，电流传感器两端的电压输出到减法器中，并且在减法器电路中减去感应电压，使得全静压探头的电流传感器测得的电压消除了磁干扰，然后经过放大整流电路进行放大和半波整流，然后和基准电压在电压比较电路中做比较，基于比较结果输出加温状态信号，由加温状态信号输出到PHC中进而由PHC输出对全静压探头加热的功率信号，这里的基准电压是基于PHC中可以判断输出加温信号的最低电压，将放大整流电路输出的电压和基准电压作比较，是为了确保在放大整流电路输出的电压大于基准电压时，输出的加温状态信号为高电平，控制PHC对全静压探头进行加温，反之在放大整流电路输出的电压小于基准电压时，输出的加温状态信号为低电平，控制PHC不对全静压探头进行加温，这样使得全静压探头不会一直处于全功率加温状态。

进一步地，设置两组上述加温控制系统，其中一组加温控制系统的减法器的正输入端连接到感应电压，减法器的负输入端连接电流传感器；另一组加温控制系统中的电流传感器连接到减法器电路的正输入端，减法器电路的感应电压连接到减法器电路的负输入端；这两组加温控制系统的电流传感器，分别用于测量全静压探头的霍尔效应产生的正负半周的电流，进而分别产生正半周和负半周的电压波形，然后我们对应设置一个基准电压电路产生一个基准电压，使得正负半周的电压波形中小于基准电压的电压被裁去，这样输出的加温状态信号就是离散的高低电平，这样PHC就不会在工作时一直保持全功率对全静压探头加温了。当使用一组加温控制系统时，由于只有半周的电压波形，在同等时间内，产生的加温状态信号的离散的高低电平中，高电平的时间只有两组加温控制系统的一半，因此这时会控制PHC实现对全静压探头的半功率离散加温；而当使用两组加温控制系统时，由于两组加温控制系统分别有全静压探头的霍尔效应产生的正半周和负半周的电压波形，这样使得在同等时间内，产生的加温状态信号的离散的高低电平中，高电平的时间有一组加温控制系统的二倍，这样使得在使用两组加温控制系统时，产生的加温状态信号控制的PHC对全静压探头的功率是只使用一组加温控制系统的二倍，从而达到全功率离散加温。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型所述的一种全静压探头加温控制系统，将全静压探头的电流传感器经过消除磁干扰后，经过放大整流电路进行放大整流，然后和基准电压在电压比较电路中做比较，基于比较结果输出加温状态信号，由加温状态信号输出到PHC中进而决定是否对全静压探头加热，解决了现有技术中全静压探头加温即为自动全功率加温，会导致全静压探头温度过高，引起过温老化的问题；

2.本实用新型所述的一种全静压探头加温控制系统，设置两组加温控制系统，共同对PHC进行控制信号输出，在检测的全静压探头的两处温度均较低时控制PHC全功率加温，在检测的全静压探头的两处其中一处温度较低时控制PHC半功率加温，在检测的全静压探头的两处的其中一处温度均较高时控制PHC不对全静压探头加温，根据实际情况选择对全静压探头进行不同的加温处理，延长全静压探头的寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图，其中：

图1是本实用新型的原理框图；

图2是本实用新型的减法电路及放大整流电路图；

图3是本实用新型的电压比较电路及隔离放大电路图；

图4是本实用新型的设置两组加温控制系统的原理框图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术工作人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；也可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合图1至图4对本实用新型作详细说明。

实施例1

一种全静压探头加温控制系统，包括电流传感器、减法器电路、放大整流电路和电压比较电路，其中电流传感器和减法器电路的感应电压分别连接到减法器电路的正输入端和负输入端，所述减法器电路的输出端连接到放大整流电路的输入端，电压比较电路的正输入端连接到放大整流电路输出端；所述电压比较电路的负输入端连接到一个基准电压电路，所述电压比较电路的输出端输出加温状态信号。

所述电流传感器为霍尔电流传感器，所述电流传感器的测量段套接在全静压探头上，电流传感器连接电源形成电性回路。

工作原理：在本方案所述的一种全静压探头加温控制系统中，使用依次连接的电流传感器、减法器电路、放大整流电路和电压比较电路，其中电流传感器的测量段套接在全静压探头上，电流传感器连接电源形成电性回路，使得电流传感器能输出一个电压，电流传感器两端的电压输出到减法器中，并且在减法器电路中减去感应电压，使得全静压探头的电流传感器测得的电压消除了磁干扰，然后经过放大整流电路进行放大和半波整流，然后和基准电压在电压比较电路中做比较，基于比较结果输出加温状态信号，由加温状态信号输出到PHC中进而由PHC输出对全静压探头加热的功率信号，这里的基准电压是基于PHC中可以判断输出加温信号的最低电压，将放大整流电路输出的电压和基准电压作比较，是为了确保在放大整流电路输出的电压大于基准电压时，输出的加温状态信号为高电平，控制PHC对全静压探头进行加温，反之在放大整流电路输出的电压小于基准电压时，输出的加温状态信号为低电平，控制PHC不对全静压探头进行加温，这样使得全静压探头不会一直处于全功率加温状态。

实施例2

本实用新型在上述实施例1的基础上，所述系统还包括隔离放大电路，所述电压比较电路的输出端连接到隔离放大电路。所述基准电压电路为基准电源和连接在基准电源上的电压变换器，所述电压变换器的输出端连接到电压比较电路的负输入端。

工作原理：隔离放大电路使用光点耦合或者电磁耦合的方式，其输入端和输出端是电绝缘的，故而使得电压比较器输出的加温控制信号在被放大时，能在噪声环境下以高阻抗、高共模抑制能力传送信号。

本实施例的其他部分与上述实施例1相同，故不再赘述。

实施例3

本实用新型在上述实施例1的基础上，设置两组加温控制系统，所述加温控制系统包括电流传感器、减法器电路、放大整流电路和电压比较电路，其中电流传感器和减法器电路的感应电压分别连接到减法器电路的正输入端和负输入端，所述减法器电路的输出端连接到放大整流电路的输入端，电压比较电路的正输入端连接到放大整流电路输出端；所述电压比较电路的负输入端连接到一个基准电压电路，所述电压比较电路的输出端输出加温状态信号。

其中一组加温控制系统中的电流传感器连接到减法器电路的正输入端，减法器电路的感应电压连接到减法器电路的负输入端；另一组加温控制系统中的电流传感器连接到减法器电路的负输入端，减法器电路的感应电压连接到减法器电路的正输入端。

工作原理：设置两组上述加温控制系统，其中一组加温控制系统的减法器的正输入端连接到感应电压，减法器的负输入端连接电流传感器；另一组加温控制系统中的电流传感器连接到减法器电路的正输入端，减法器电路的感应电压连接到减法器电路的负输入端；这两组加温控制系统的电流传感器，分别用于测量全静压探头的霍尔效应产生的正负半周的电流，进而分别产生正半周和负半周的电压波形，然后我们对应设置一个基准电压电路产生一个基准电压，使得正负半周的电压波形中小于基准电压的电压被裁去，这样输出的加温状态信号就是离散的高低电平，这样PHC就不会在工作时一直保持全功率对全静压探头加温了。当使用一组加温控制系统时，由于只有半周的电压波形，在同等时间内，产生的加温状态信号的离散的高低电平中，高电平的时间只有两组加温控制系统的一半，因此这时会控制PHC实现对全静压探头的半功率离散加温；而当使用两组加温控制系统时，由于两组加温控制系统分别有全静压探头的霍尔效应产生的正半周和负半周的电压波形，这样使得在同等时间内，产生的加温状态信号的离散的高低电平中，高电平的时间有一组加温控制系统的二倍，这样使得在使用两组加温控制系统时，产生的加温状态信号控制的PHC对全静压探头的功率是只使用一组加温控制系统的二倍，从而达到全功率离散加温。

实施例4

本实用新型在上述实施例1的基础上，如图2、图3，其中图2是本实用新型的减法电路及放大整流电路图，电流传感器输出的电压通过20KΩ电阻R2后输出到LM124型运算放大器N1C的正输入端（这里运算放大器N1C作为减法器电路），无电流输入霍尔元件的电压输出作为感应电压通过20KΩ电阻R1后输出到运算放大器N1C的负输入端；同时运算放大器N1C的正输入端通过20KΩ电阻R4后接地，运算放大器N1C的负输入端通过20KΩ电阻R3后和运算放大器N1C的输出端连接；所述运算放大器N1C的输出端通过1KΩ电阻R5后连接到LM124型运算放大器N1B的负输入端（这里运算放大器N1B作为放大整流电路中的放大电路），运算放大器N1B的正输入端作为50KΩ可调电阻RP2的滑动节点，可调电阻RP2一固定端通过20KΩ电阻R8连接到+15V电源，可调电阻RP2的另一固定端通过20KΩ电阻R6连接到-15V电源，所述运算放大器N1B的输出端通过1N4148型二极管V1后再通过20KΩ电阻R9后作为输出电压OUT输出到电压比较器，二极管V1的输出端通过2.2u电容C1后接地，二极管V1的输出端还通过20KΩ电阻R7连接到运算放大器N1B的负输入端，所述电阻R9靠近输出电压OUT的一端还连接到2CW5226型稳压二极管V2的负极，所述稳压二极管V2的正极接地。

图3是本实用新型的电压比较电路及隔离放大电路图，从如图2所示的输出电压OUT通过1KΩ电阻R10后连接到LM124型运算放大器N10A的正输入端（这里的运算放大器N10A作为电压比较电路），运算放大器N10A的负输入端连接到比较基准电压，运算放大器N10A的正电源端连接到+5V电源，运算放大器N10A的负电源端接地，运算放大器N10A的输出端通过100KΩ电阻R11连接到运算放大器N10A的正输入端，运算放大器N10A的输出端通过0.1u电容C2后接地，运算放大器N10A的输出端连接到低压差线性稳压器SG2003型达林顿晶体管的1号引脚，SG2003型达林顿晶体管的8号引脚通过PB3225-310/4A电感L2后接地，SG2003型达林顿晶体管的16号引脚连接到BZ15B型整流二极管V3的负极，整流二极管V3的正极作为加温状态信号输出。

本实施例的其他部分与上述实施例1相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种全静压探头加温控制系统，其特征在于：包括电流传感器、减法器电路、放大整流电路和电压比较电路，其中电流传感器和减法器电路的感应电压分别连接到减法器电路的正输入端和负输入端，所述减法器电路的输出端连接到放大整流电路的输入端，电压比较电路的正输入端连接到放大整流电路输出端；所述电压比较电路的负输入端连接到一个基准电压电路，所述电压比较电路的输出端输出加温状态信号。

2.根据权利要求1所述的一种全静压探头加温控制系统，其特征在于：所述系统还包括隔离放大电路，所述电压比较电路的输出端连接到隔离放大电路。

3.根据权利要求1所述的一种全静压探头加温控制系统，其特征在于：所述基准电压电路为基准电源和连接在基准电源上的电压变换器，所述电压变换器的输出端连接到电压比较电路的负输入端。

4.根据权利要求1所述的一种全静压探头加温控制系统，其特征在于：设置两组如权利要求1所述的加温控制系统，其中一组加温控制系统中的电流传感器连接到减法器电路的正输入端，减法器电路的感应电压连接到减法器电路的负输入端；另一组加温控制系统中的电流传感器连接到减法器电路的负输入端，减法器电路的感应电压连接到减法器电路的正输入端。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种全静压探头加温控制系统，其特征在于：所述电流传感器为霍尔电流传感器，所述电流传感器的测量段套接在全静压探头上，电流传感器连接电源形成电性回路。

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