一種用于氣囊除冰的時序控制電路的制作方法

本發(fā)明提供一種用于航空飛行器氣囊除冰控制技術(shù)，屬于飛機(jī)防除冰領(lǐng)域。具體的說，是一種基于FPGA的氣囊除冰時序控制電路。

背景技術(shù)：

氣囊除冰是一種機(jī)械除冰方法，其工作原理是通過安裝在機(jī)翼或尾翼防護(hù)區(qū)域的除冰套充放氣，積冰下的除冰套氣室充氣將冰撐破成顆粒，破壞了冰與表面的粘附，規(guī)律性改變局部外形致使表面冰層脫落，以空氣動力或離心力除冰。這種除冰方法的設(shè)計目的是積冰后除冰而不是防止表面積冰。

現(xiàn)有氣囊除冰系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)主要為滿足中低速飛機(jī)在CCAR-25規(guī)定的最大連續(xù)結(jié)冰和最大間斷結(jié)冰條件下安全使用。氣囊除冰時序控制電路作為氣囊除冰系統(tǒng)的控制模塊，用于控制雙通道分配閥(DDV)動作，進(jìn)而對除冰套充放氣，并監(jiān)測除冰系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)監(jiān)測到系統(tǒng)異常時，將向飛機(jī)的環(huán)控管理系統(tǒng)發(fā)送告警信號。

在防除冰技術(shù)領(lǐng)域，關(guān)于氣囊除冰的時序控制尚未見報導(dǎo)。僅國內(nèi)專利CN201610329667《一種自動式氣囊除冰系統(tǒng)》，提供了一種自動式電加熱除冰系統(tǒng)，主要解決目前飛機(jī)氣囊除冰系統(tǒng)效率低的問題，但是并未對提出用于氣囊除冰控制的時序電路。因此，本發(fā)明主要提供一種基于FPGA的時序控制電路，以至少解決飛機(jī)氣囊除冰控制問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：提供一種氣囊除冰的時序控制電路。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種用于氣囊除冰的時序控制電路，其特征在于，包括光電隔離模塊、FPGA控制芯片，驅(qū)動電路、PROM存儲器、時鐘電路、通訊接口。

光電隔離模塊，用于接收除冰套的壓力反饋信號和機(jī)上環(huán)控系統(tǒng)給出的除冰控制信號，對其進(jìn)行信號噪聲和干擾隔離，并將隔離后的除冰控制信號以及壓力反饋信號信號傳遞給FPGA；

FPGA控制芯片，基于SPRAM架構(gòu)，接收時鐘電路的時鐘信號和PROM存儲器的時序控制參數(shù)，對除冰控制信號以及壓力反饋信號進(jìn)行采樣，輸出相應(yīng)的時序驅(qū)動信號，并傳遞給驅(qū)動電路；

驅(qū)動電路，根據(jù)接收的時序驅(qū)動信號，輸出驅(qū)動電流給雙通道分配閥，控制雙通道分配閥的通/斷電，雙通道分配閥在通電時給除冰套提供調(diào)壓/加壓空氣，并在斷電時將相應(yīng)除冰套抽真空，以保證除冰套處于放氣狀態(tài)，吸附于尾翼上；

PROM存儲器，用于存放時序控制參數(shù)，其時序參數(shù)經(jīng)由通訊接口和FPGA控制芯片存入。

時鐘電路，用于對FPGA控制芯片和PROM存儲器發(fā)送時鐘信號，

通訊接口，用于FPGA控制芯片與上位機(jī)之間通信。

進(jìn)一步地，還包括故障告警模塊，用于將故障信息發(fā)送給飛機(jī)上的環(huán)控系統(tǒng)。

本發(fā)明的優(yōu)點：本發(fā)明利用FPGA的快速性、可并行性、高精度時序可控性，能夠精確控制氣囊除冰套的充放氣，控制方式靈活。

附圖說明

圖1氣囊除冰時序控制電路原理框圖；

圖2氣囊除冰時序控制電路的使用狀態(tài)框圖；

圖3氣囊除冰時序控制工作流程圖。

具體實施方式

參閱附圖1和2，一種用于氣囊除冰的時序控制電路，其特征在于，包括光電隔離模塊、FPGA控制芯片，驅(qū)動電路、PROM存儲器、時鐘電路、通訊接口。

光電隔離模塊，用于接收除冰套的壓力反饋信號和機(jī)上環(huán)控系統(tǒng)給出的除冰控制信號，對其進(jìn)行信號噪聲和干擾隔離，并將隔離后的除冰控制信號以及壓力反饋信號信號傳遞給FPGA；

FPGA控制芯片，基于SPRAM架構(gòu)，接收時鐘電路的時鐘信號和PROM存儲器的時序控制參數(shù)，對除冰控制信號以及壓力反饋信號進(jìn)行采樣，輸出相應(yīng)的時序驅(qū)動信號，并傳遞給驅(qū)動電路；

驅(qū)動電路，根據(jù)接收的時序驅(qū)動信號，輸出驅(qū)動電流給雙通道分配閥，控制雙通道分配閥的通/斷電，雙通道分配閥在通電時給除冰套提供調(diào)壓/加壓空氣，并在斷電時將相應(yīng)除冰套抽真空，以保證除冰套處于放氣狀態(tài)，吸附于尾翼上；

PROM存儲器，用于存放時序控制參數(shù)，其時序參數(shù)經(jīng)由通訊接口和FPGA控制芯片存入。

時鐘電路，用于對FPGA控制芯片和PROM存儲器發(fā)送時鐘信號，

通訊接口，用于FPGA控制芯片與上位機(jī)之間通信。

故障告警模塊，用于將故障信息發(fā)送給飛機(jī)上的環(huán)控系統(tǒng)。

氣囊除冰控制系統(tǒng)由飛機(jī)駕駛艙控制面板上的開關(guān)控制，目前有關(guān)閉、手動、慢速、快速四種操作模式。其工作原理為：按照飛行員選定的工作模式(除關(guān)閉模式)，控制雙通道分配閥給除冰套分配氣源。除冰套充氣結(jié)束后，F(xiàn)PGA控制芯片控制雙通道分配閥讓除冰套內(nèi)空氣回流并通過噴射器排出。手動模式由飛行員手動控制雙通道分配閥的開啟和關(guān)閉，即直接控制雙通道分配閥的通斷電，進(jìn)而控制除冰套充/吸氣，此時除冰時序控制電路不輸出時序信號。

慢/快速模式則按照設(shè)定的除冰控制律循環(huán)控制雙通道分配閥工作，使除冰套循環(huán)充、放氣。雙通道分配閥會按慢速或快速模式的時序控制兩個通道的開啟和關(guān)閉，來對相應(yīng)的除冰套充氣和抽氣。除冰時序控制還向控制面板發(fā)出系統(tǒng)故障信號，即控制失效和除冰失效。

參閱圖3，本發(fā)明所述的基于FPGA的時序控制工作流程是：系統(tǒng)上電后，F(xiàn)PGA控制芯片首先加載程序，即將存入在PROM存儲器的數(shù)據(jù)讀取到FPGA控制芯片中，程序加載完成后，F(xiàn)PGA控制芯片開始工作；下一步實時采樣除冰控制信號和壓力反饋信號，根據(jù)機(jī)上環(huán)控系統(tǒng)給出的除冰控制信號，輸出相應(yīng)的時序驅(qū)動信號給驅(qū)動電路，控制雙通道分配閥的通斷電，進(jìn)而控制除冰套的充/吸氣。若輸入的工作模式為“手動/關(guān)閉”，不輸出時序驅(qū)動信號，但仍需采樣由除冰套傳遞給壓力報警開關(guān)的壓力反饋信號，若采樣到壓力反饋信號由FPGA判斷為故障，則輸出相應(yīng)的故障告警。若輸入工作模式為“快速/慢速”，則輸出時序信號，除冰時若采樣到的除冰控制信號由FPGA控制芯片判斷為故障(如同時采樣到“快速”和“慢速”兩種工作模式)，則立即停止除冰至本周期結(jié)束，并輸出相應(yīng)的故障告警。