CN109839127B - 一种机载接近传感器采集电路 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机载计算机采集技术及应用领域。本发明设计了一种机载接近传感器采集电路，解决了目前机载接近传感器采集复杂的问题。该电路能够实时检测接近传感器的状态，将接近传感器测量的位置信息转化为对应电压信号，以便进行信号采集。电路的功能包括：采集接口防护电路，干扰滤波电路，交流比例放大电路、交流转直流电路，整流后滤波电流。本电路通过精确测量接近传感器由于位置变化而引起自身感抗的变化值，实时监测接近传感器状态，将交流电压信号成比例转化为直流电压信号。本发明相对于现有机载接近传感器采集电路，简化了电路结构，具有高可靠的特点，同时具备适配不同交流激励信号的能力，提高了机载计算机产品的工作安全性和持续性。
Description
技术领域
本发明属于机载计算机接口采集技术及应用领域，具体涉及一种机载接近传感器采集电路。
背景技术
随着航空业的发展，飞机由传统的机械式控制逐渐过渡到电气系统控制。飞机先前使用的传统机械按压式微动开关，存在触点老化、机械寿命低以及环境适应能力差等缺点。而机载接近传感器采用全金属封闭，对金属物体进行非接触检测，具有寿命长、可靠性高以及环境适应能力强等优点。进而航空领域逐渐使用机载接近式传感器。其主要采用电感式接近传感器，其原理是利用金属导体和交变电磁场的互感效应进行非接触式检测。通过测量因接近传感器内部磁场变化而变化的感抗值来确定接近传感器的位置状态信息。机载接近传感器多使用在舱门系统、起落架系统、飞控系统等对机构进行到位检测的部位。为此有效准确的对接近传感器的采集测量，并准确反应出运动机构的位置和行程就十分重要。
目前接近传感器精确采集电路多采用智能监测电路实现，其电路复杂程度高、可靠性低、精度差，在高可靠性要求条件下使用受到较大的限制。
发明内容
本发明解决的技术问题：提供一种电路简单、可靠性高、精度高的机载接近传感器采集电路。
本发明的技术方案：一种机载接近传感器采集电路，所述的电路包括比例放大电路、干扰滤波电路和交流转直流电路，其特征为：所述的交流转直流电路包括运算放大器，所述的运算放大器输出输入之间串接高速开关二极管，运算放大器输出端通过反接高速开关二极管与电阻R7连接至运算放大器的输入端，形成内环反馈电路；
在运算放大器输出端反接高速开关二极管后，通过串接电阻R8和电阻R6，形成外环反馈电路，外环反馈电路串接电阻R5后连接至运算放大器输入端，电阻R5位于内环反馈电路与外环反馈电路之间。
优选地，所述高速二极管的快关频率大于激励交流频率的两倍，且二极管寄生电容尽可能小。
优选地，其中交流转直流电路图R6、R9应选择相同阻值电阻，R8电阻值应为R6，R9电阻阻值一半。本专利中主要参数为R5、R6、R7、R9采用20kΩ电阻，R8为10kΩ电阻，R3为510Ω电阻，R4为30kΩ电阻，C2为100nf电容，C3为3.3nf电容。
优选地，其中完整的机接近传感器采集电路需要比例放大电路、干扰滤波电路、交流转直流电路和滤波电路进行配合而成。
本发明的有益效果：本技术方案中的交流转直流电路确保了交流输入信号与直流输出电压信号幅值间比例关系。与现有技术相比，提高了采样精度。同时，整个电路结构简单，可靠性高。
附图说明
图1为本发明的原理框图；
图2为比例放大电路原理图；
图3为干扰滤波电路原理图；
图4为交流转直流电路原理图；
图5为滤波电路原理图。
具体实施方式
接近传感器精确采集电路对机载接近传感器的感抗值进行采集。通过硬线信号将采集并转化后的直流电压信号进行上报，为整机舱门系统、起落架系统等安装了接近传感器的系统提供精确的位置状态信息。
接近传感器采集接口利用测量接近传感器内电感感抗的方法对接近传感器的位置信号进行测量。接近传感采集接口电路主要由接口防护电路，干扰滤波电路、交流转直流电路、整流后滤波电路。接近传感器精确采集接口原理框图如1所示。
接口防护电路用于当接近传感器输入端出现大电流或大电压时进行电路防护，防止后级电路过压或过流损坏。比例放大电路将交流激励作用下的接近传感器的变化的感抗交流信号进行特定比例的放大，以便后级电路进行转化应用。干扰滤波电路将放大后的交流信号中直流分量以及交流干扰进行过滤。交流转直流电路将干扰滤波电路输出的交流信号精确的转换为便于采集的直流电压信号。整流滤波电路滤除转换后的直流电压纹波，保证直流信号的平整性。
1)接口防护电路
接近传感器测量接口直连接近传感器，保证舱门位置等信息的准确测量，该信息涉及飞机飞行的安全性。接口防护电路在输入通路中串接限流电阻，以保证将接口输入电流限制在合理的安全范围，对接口输入进行过流防护；并在输入接口处并联连接瞬态抑制器，对接口输入进行过压防护，防止后级电路因过压损坏。本专利中串接限流电阻采用510Ω。瞬态抑制器根据雷电防护具体要求选择对应防护功率的瞬态抑制器。
2)比例放大电路
比例放大电路为接近传感器采集测量接口的核心之一，串接在接近传感器通路上，并在放大器输出后串接跟随电路，保证信号的完整性。在稳定交流激励的作用下，接近传感器不同位置状态其感抗值不同。通过将接近传感器的感抗值与内部预设的高精度参考电阻R1构建成比例放大电路。通过测量比例放大电路的输出电压值，通过已知的内部参考电阻值，可以得到外部待测的接近传感器的电感感抗值，进而确定接近传感器位置信息。本专利中采用的参考电阻R1为300Ω。比例放大电路见图2。电感感抗值计算如下：
3)干扰滤波电路
为防止外部干扰而影响接近传感器感抗的测量精度，设计采用干扰滤波电路。干扰滤波电路主要由一阶低通滤波器和高通滤波器构成。一阶低通滤波器由R3与C3组成，一阶低通滤波器截止频率为：
高通滤波器由C2及R4组成。高通滤波器截止频率为：
高通滤波器截止频率与一阶低通滤波器截止频率根据外部激励信号的频率进行设定，保证有效滤除低频及高频噪声，提高后端采集电路的采集精度。本专利中机载传感器的交流激励源频率为1kHz，故相关参数R3为510Ω电阻，R4为30kΩ电阻，C2为100nf电容，C3为3.3nf电容。干扰滤波电路见图3。
4)交流转直流电路
由于比例放大电路的输入电压和输出电压均为交流信号不易采集，故设计交流转直流电路。将干扰滤波电路输出的交流信号转换为便于采集的直流电压信号，同时确保交流输入信号与直流输出电压信号幅值间比例关系确定。设计采用运放与高速开关二极管组成的精密整流电路，实现交流信号的全波整流。所述的运算放大器输出输入之间串接高速开关二极管，运算放大器输出端通过反接高速开关二极管与电阻R7连接至运算放大器的输入端，形成内环反馈电路；在运算放大器输出端反接高速开关二极管后，通过串接电阻R8和电阻R6，形成外环反馈电路，外环反馈电路串接电阻R5后连接至运算放大器输入端，电阻R5位于内环反馈电路与外环反馈电路之间。高速二极管的快关频率大于激励交流频率的两倍，且二极管寄生电容尽可能小。交流转直流电路原理图见4。
5)整流滤波电路
交流转直流电路输出的直流电压信号通过整流滤波电路，滤除直流电压纹波，减少采集干扰。整流滤波对前端整流电路积分，再串接一个二阶低通滤波器和一个一阶低通滤波器实现。二阶低通滤波的截止频率为：
一阶低通滤波器截止频率为：
本专利中电路参数如下：R12为20KΩ，R13为5kΩ，C4为4.7nF,C4为47nF,R 14为20kΩ，C6为33nF。整流滤波电路原理图见5。
Claims (3)
1.一种机载接近传感器采集电路，所述的电路包括接口防护电路、比例放大电路、干扰滤波电路、交流转直流电路和整流滤波电路，其特征为：
所述的接口防护电路的接近传感器测量接口直连接近传感器，接口防护电路在输入通路中串接限流电阻，且并联连接瞬态抑制器；
所述比例放大电路，串接在接近传感器通路上，并在放大器输出后串接跟随电路；将接近传感器的感抗值与内部预设的高精度参考电阻R1构建成比例放大电路，通过测量比例放大电路的输出电压值，通过已知的内部参考电阻值，可以得到外部待测的接近传感器的电感感抗值，进而确定接近传感器位置信息；
所述干扰滤波电路由一阶低通滤波器和高通滤波器构成，一阶低通滤波器由R3与C3组成，一阶高通滤波器由C2及R4组成；
所述的交流转直流电路包括运算放大器，所述的运算放大器输出输入之间串接高速二极管，运算放大器输出端通过反接高速二极管与电阻R7连接至运算放大器的输入端，形成内环反馈电路；在运算放大器输出端反接高速二极管后，通过串接电阻R8和电阻R6，形成外环反馈电路，外环反馈电路串接电阻R5后连接至运算放大器输入端，电阻R5位于内环反馈电路与外环反馈电路之间；
所述整流滤波电路对前端整流电路积分，再串接一个二阶低通滤波器和一个一阶低通滤波器。
2.根据权利要求1所述的一种机载接近传感器采集电路，其特征为：所述高速二极管的开关频率大于激励交流频率的两倍，且二极管寄生电容尽可能小。
3.根据权利要求1所述的一种机载接近传感器采集电路，其特征为：其中交流转直流电路R6、R9应选择相同阻值电阻，R8电阻值应为R6，R9电阻阻值一半；R5、R6、R7、R9采用20kΩ电阻，R8为10kΩ电阻，R3为510Ω电阻，R4为30kΩ电阻，C2为100nf电容，C3为3.3nf电容。
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Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN110715674B (zh) * | 2019-10-18 | 2024-11-08 | 成都凯天电子股份有限公司 | 解算多通道接近传感器对应电感值的方法 |
| CN110994966A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-04-10 | 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 | 一种机载接近传感器采集电路 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5929759A (en) * | 1996-12-05 | 1999-07-27 | Schneider Electric Sa | Proximity detector with rapid reception amplification |
| EP2237062A1 (en) * | 2009-04-01 | 2010-10-06 | ELSAG DATAMAT S.p.A. | Proximity sensor for a parking area |
| CN102707128A (zh) * | 2012-01-10 | 2012-10-03 | 河南科技大学 | 一种基于微控制器的交流信号采集电路及方法 |
| CN203479883U (zh) * | 2013-10-18 | 2014-03-12 | 温州港湾安全科技有限公司 | 电气火灾监控探测器基准电压上拉型信号采集电路 |
| CN104000584A (zh) * | 2014-05-30 | 2014-08-27 | 深圳贝特莱电子科技有限公司 | 一种高信噪比微弱信号的采集电路 |
| CN107328975A (zh) * | 2017-07-25 | 2017-11-07 | 西安电子科技大学 | 一种高速多通道信号采集电路 |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5929759A (en) * | 1996-12-05 | 1999-07-27 | Schneider Electric Sa | Proximity detector with rapid reception amplification |
| EP2237062A1 (en) * | 2009-04-01 | 2010-10-06 | ELSAG DATAMAT S.p.A. | Proximity sensor for a parking area |
| CN102707128A (zh) * | 2012-01-10 | 2012-10-03 | 河南科技大学 | 一种基于微控制器的交流信号采集电路及方法 |
| CN203479883U (zh) * | 2013-10-18 | 2014-03-12 | 温州港湾安全科技有限公司 | 电气火灾监控探测器基准电压上拉型信号采集电路 |
| CN104000584A (zh) * | 2014-05-30 | 2014-08-27 | 深圳贝特莱电子科技有限公司 | 一种高信噪比微弱信号的采集电路 |
| CN107328975A (zh) * | 2017-07-25 | 2017-11-07 | 西安电子科技大学 | 一种高速多通道信号采集电路 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 《自动重合闸信号采样电路的设计分析》;傅炳等;《机电工程》;20161231;第33卷(第3期);全文 * |
| 《高精度双向DC电源电流采样电路设计》;刘青等;《测控技术》;20161231;第35卷(第11期);全文 * |
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