機載燃油系統遠程接口單元的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種主要用于飛機、汽車、輪船、坦克、特種車輛燃油系統物理量(油量、電容、溫度、壓力、密度、耗量、質量流量)測量、實時控制、狀態監測和自檢測的遠程接口單元RIU。
【背景技術】
[0002]在現代飛機上，機載機電系統的綜合管理成為一種必然的趨勢，在航空電子技術和數據總線技術高速發展的基礎上，將所有公共設備作為一個整體來研究，綜合管理后的系統能夠解決綜合前系統存在的大量問題。機電系統的綜合可以大大減少電子設備的重量和體積，能夠顯著提高飛機的可靠性、維修性和燃油經濟性，并且顯著提高機電系統的先進程度和可測試性。飛機燃油系統是飛機的重要組成系統之一，對于飛機安全順利的執行飛行任務起著至關重要的作用。與傳統機載機電系統設備相比，新型機載RIU裝備量大、接口信號種類多，測試驗收壓力大。遠程接口單元(Remote Interface Unit, RIU)隸屬于機電管理系統(Utility Man-RIU作為UMS總線環路上執行終端，通過1553B agement System，UMS)，是新型機載機電系統的終端總線接口與UMC進行數據交換，承擔機電管理任務的信號處理設備，主要完成與其交聯機電子系統的狀態執行、實施，并完成與機電系統的能源管理、功能控制采集與輸出控制。機載機電系統中，每個子系統的控制管理、信息管理和成員及監控管理有關的信號采集、信制信號和傳感器信號通過RIU和機載數據總線連接，息傳輸、輸出控制以及BIT檢測。對機電綜合管理系統和燃油系統而言，遠程接口裝置與傳統的遠程接口裝置有所不同，需考慮機電系統和燃油系統的特殊性，定制和開發不同類型的接口控制裝置，并考慮分布式IMA的設計理念，在遠端進行簡單控制邏輯的就近處理和控制輸出，將邏輯結果傳輸到IMA中。遠程接口單元主要實現傳感器的信號采集、處理和輸出，還要輸出控制指令到作動器或者激勵線圈。另外，遠程接口單元還需要集成網絡支持模塊以實現與計算機處理平臺和網絡交換機的通信。遠程接口單元主要包括:
(1)種類1:遠程數據接口提供通用的接口處理功能和離散驅動功能，可根據用戶系統進行裁剪。另外，根據用戶系統的需求，此類RDC具備遠端進行較簡單邏輯的實現功能，具體模塊將根據用戶系統需求進行配置。
[0003](2)種類2:此類接口裝置完成接近傳感器的信號處理功能，使用該類型傳感器的系統包括艙門、起落架艙門及輪載信號、飛控擾流板、發動機反推等，初步計劃采用分布式RDC進行就近信號處理并傳輸到航電網絡。
[0004](3)種類3:此類接口裝置就近完成信號的處理和小功率電源的配電控制功能?1Α)，此類裝置采用開放式標準LRM架構，具備可擴展和可替換性。
[0005](4)種類4:此類接口裝置是燃油系統專用RDC，用以收集油箱內各傳感器信號。
[0006](5)種類5:此類接口裝置是快速閉環RDC，如剎車控制器和前輪轉彎控制器，此類設備由于傳感器的處理和控制需要在極短時間內完成，其閉環控制功能在專用RDC中完成。
[0007](6)其他:普通SSPC板卡通過RDC與網絡進行交互，具備信號處理功能的RPDU直接與網絡進行交互，另外RPDU需考慮特殊的需求，如接地故障要求。RPDU技術用以綜合包括設備供電、供電邏輯和接地故障保護等。其他未綜合系統(如飛控或動力等)如為A429設備，則通過RDC與機電綜合管理系統網絡進行交互；如為A664設備，則直接通過航電網關進行交互。
[0008]通常機上無線電設備的狀態和維護數據通過各設備的ARINC429總線傳送給無線電接口單元(RIU)，綜合后通過遠程接口單元RIU輸出的ARINC429總線傳送給輸入輸出綜合模塊10C ;其它電子設備的狀態和維護數據則通過各設備的ARINC429總線直接傳送給處理機(IPC)中的1C。10C將匯集的數據經IPC中的網關模塊(DSM)傳送到CCM，由其中的DMS處理。傳統的機載機電系統之間聯系微弱，互相之間的影響不大，各自獨立。通常情況下，每個機電子系統甚至一個簡單的機電設備都有一個控制器和獨立的顯示器，這樣就會使控制單元分布在飛機上多個位置，它們之間的連線復雜且繁多，座艙就顯得擁擠雜亂，整個飛機上的機電系統形成了 “散、亂、雜”的局面。雜亂無章的數據格式會使故障診斷與維護非常困難，且不利于維護。地面支援設備的開發，DSM系統需要地面支援設備的支持，才可以真正實現實時故障診斷與維護。地面支援設備的開發亦是一個龐大的工程。需要建立專家數據庫、故障數據庫、飛機健康數據庫、維護數據庫、零器件數據庫等。此外還需各廠商、維護人員、調配流程等許多因素和地面支援設備有效配合，才能真正實現快速維修。由于每個機電子系統配有專用的外圍設備，導致飛機的重量很大、硬件利用率很低，設備多了，相對地可靠性和可維護性變差了。
[0009]從先進發達國家的研究來看，綜合化不僅有利于減輕飛機重量，降低連線的復雜性，而且有利于增加系統的容錯能力與故障檢測能力。
【發明內容】
[0010]本發明的目的在于針對現有技術機載系統信號種類很復雜，各種信號分布在機體的不同部位，信號分布很雜很亂的問題，提供一種硬件利用率高，管理統一，維護方便，傳輸干擾小，容錯能力與故障檢測能力強，能夠降低連線的復雜性，能有效提取燃油系統機載設備狀態信息，并通過總線網絡將信息傳輸到駕駛艙進行集中控制機載燃油系統遠程接口單元 RIU。
[0011]本發明的上述目的可以通過以下措施來達到，一種機載燃油系統遠程接口單元，包括電連接在接口母板上的CPU子卡、功率驅動子卡和用以收集油箱內各傳感器信號進行信號采集、處理和輸出的各類接口，其特征在于:溫度傳感器變換接口通過滑動濾波電路、壓力傳感器變換接口通過變換電路、密度傳感器變換接口通過參考電壓電路經多路開關電路連接CPU子卡，電容傳感器變換接口通過數字電橋電路、耗量傳感變換接口通過變換模塊、質量流量計變換接口通過信號調理電路、離散輸入信號變換接口通過隔離變換電路連接CPU子卡；CPU子卡通過對應連接的驅動隔離電路連接步進電機驅動接口，CPU子卡通過功率驅動子卡電連接點火激勵接口、燃油系統附件驅動接口、離散輸出接口和電源變換接口 ；CPU子卡通過上述各類接口就近采集燃油系統的各種控制信號和傳感器信號，并通過總線網絡接口上傳給管理計算機UMC與燃油系統進行信息交流。
[0012]本發明相比于現有技術具有如下有益效果: 本發明遠程接口單元通過上電BIT、周期BIT和維護BIT功能大大提高了燃油系統的可靠性及維修性。它對燃油系統的各部件實施故障探測、故障分離、及故障后系統重組。綜合化后整個系統的可靠性提高了約25%。
[0013]燃油系統相關信號通過本發明遠程接口單元就近采集，遠程傳輸，靈活配置，統一管理，能夠解決復雜機電系統的信號傳輸干擾問題，減輕設備重量，降低連接復雜性，有利于增加系統的容錯能力與故障檢測能力。
[0014]本發明遠程接口單元安裝在飛機燃油油箱壁上，極大提高硬件減少了傳統設計中的連接電纜束，從而降低了連線復雜性，減小了因電纜束感應而產生的傳輸干擾。遠程接口單元就近采集各種本說明書所述信號，消除了分布式測量的相似硬件設計，采用集成設計方式，充分利用硬件資源；并且因為在一個硬件平臺上進行采集、處理和運算，進行BIT，實現了管理統一和維護，提高了故障檢測和容錯能力。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明機載燃油系統遠程接口單元RIU電路原理示意圖。
[0016]圖2是圖1 CPU子卡電路原理示意圖。
[0017]圖3是圖1功率驅動子卡電路原理框圖。
[0018]圖4是圖1電源變換接口電路原理框圖。
【具體實施方式】
[0019]參閱圖1。在以下描述的一個實施例中，遠程接口單元是燃油系統的信號處理終端。燃油系統的各種控制信號和傳感器信號都通過RIU接入機載、車載或船載總線網絡，上傳給管理計算機UMC，從而使得UMC能與燃油系統進行信息交流。機載燃油系統遠程接口單元設置在扁平方形結構機箱內。機載燃油系統遠程接口單元主要包括:電連接在接口母板上的CPU子卡、功率驅動子卡和用以收集油箱內各傳感器信號進行信號采集、處理和輸出的各類接口。在所述各類接口中，溫度傳感器變換接口通過滑動濾波電路、壓力傳感器變換接口通過變換電路、密度傳感器變換接口通過參考電壓電路經多路開關電路連接CPU子卡。電容傳感器變換接口通過數字電橋電路、耗量傳感變換接口通過變換模塊、質量流量計變換接口通過信號調理電路、地/開、28V/開的離散輸入信號變換接口通過隔離變換電路連接CPU子卡；CPU子卡通過對應連接的驅動隔離電路連接步進電機驅動接口，CPU子卡通過RS422總線和TTL電連接功率驅動子卡，功率驅動子卡電連接點火激勵接口、燃油系統附件驅動接口、28V/開離散輸出接口和電源變換接口 ；CPU子卡通過上述各類接口就近采集燃油系統的各種控制信號和傳感器信號，并通過總線網絡接口上傳給管理計算機UMC與燃油系統進行信息交流。通過總線網絡接口包括通過驅動隔離電路電連接的IEEE-1394