空客飛機(jī)齒輪箱和電機(jī)組件測(cè)控裝置設(shè)計(jì)

孟武勝，王 鵬，盧彩嬌

（西北工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，西安710072）

空客飛機(jī)齒輪箱和電機(jī)組件測(cè)控裝置設(shè)計(jì)

孟武勝，王 鵬，盧彩嬌

（西北工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，西安710072）

介紹了基于AT89S52單片機(jī)和MC33033控制器實(shí)現(xiàn)的一種測(cè)控裝置，能夠?qū)湛惋w機(jī)外流活門(mén)上的齒輪箱和電機(jī)組件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)、檢測(cè)，并對(duì)實(shí)際測(cè)控結(jié)果進(jìn)行了分析。

AT89S52單片機(jī)；MC33033控制器；外流活門(mén)；齒輪箱和電機(jī)組件

1 引 言

齒輪箱和電機(jī)組件是空客飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的重要組成部分之一。外流活門(mén)可以控制機(jī)艙內(nèi)的空氣向大氣中排放，以使艙內(nèi)壓力維持在一定值［1］。齒輪箱和電機(jī)組件用于驅(qū)動(dòng)外流活門(mén)的艙門(mén)，使艙門(mén)位置按照座艙壓力控制系統(tǒng)CPCS（Cabin Pressure Control System）的命令動(dòng)作。它可以由外流活門(mén)上的電子盒進(jìn)行自動(dòng)控制，也可以由機(jī)組人員操作控制臺(tái)上的旋鈕，進(jìn)行手動(dòng)控制［2］。齒輪箱和電機(jī)組件內(nèi)有3個(gè)電動(dòng)機(jī)以及1個(gè)反饋組件，其中2個(gè)28V直流無(wú)刷電機(jī)BLDC用于自動(dòng)操作，1個(gè)28V直流有刷電機(jī)用于手動(dòng)操作，反饋組件則用于監(jiān)控外流活門(mén)艙門(mén)的當(dāng)前位置。

齒輪箱和電機(jī)組件測(cè)控裝置用于齒輪箱和電機(jī)組件的地面測(cè)試及維修，能夠驅(qū)動(dòng)其內(nèi)部電機(jī)正反轉(zhuǎn)，同時(shí)兼有計(jì)時(shí)功能。無(wú)刷電機(jī)剎車(chē)電壓有兩檔，一檔為28VDC，一檔為1.2-26VDC連續(xù)可調(diào)，并且BLDC能夠雙路驅(qū)動(dòng)。另外還有10±0.01VDC輸出電壓，可供反饋組件測(cè)試。

2 總體結(jié)構(gòu)

圖1是齒輪箱和電機(jī)組件測(cè)控裝置的結(jié)構(gòu)構(gòu)框圖。

圖1 測(cè)控裝置結(jié)構(gòu)框圖

由圖1可以看出，主要由處理器單元、計(jì)時(shí)顯示、控制邏輯、直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、直流有刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、降壓電路以及操作面板組成。其中，微處理器選用Atmel公司的AT89S52單片機(jī)，直流無(wú)刷電機(jī)利用Motorola公司的專用驅(qū)動(dòng)芯片MC33033實(shí)現(xiàn)雙路驅(qū)動(dòng)，降壓電路則使用開(kāi)關(guān)電壓調(diào)節(jié)器LM2596T-ADJ實(shí)現(xiàn)。

3 硬件電路設(shè)計(jì)

3.1 微處理器與控制邏輯電路設(shè)計(jì)

測(cè)控裝置采用AT89S52單片機(jī)作為主控芯片。單片機(jī)P3口作為數(shù)碼管的輸出接口，通過(guò)74HC245驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管各段。P2.0-P2.3口為數(shù)碼管的位選信號(hào)。P1.0口為計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)清零信號(hào)，P1.1口為計(jì)時(shí)開(kāi)始信號(hào)。操作面板的TEST開(kāi)關(guān)作為計(jì)時(shí)使能。由于該測(cè)控裝置內(nèi)有28VDC和5VDC兩路供電，為避免單片機(jī)5V供電串入干擾，采用了隔離電源。單片機(jī)與控制邏輯電路如圖2所示。

3.2 直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

MC33033是Motorola公司生產(chǎn)的一種高性能直流電機(jī)控制器，它包含了開(kāi)環(huán)三相或四相電機(jī)控制所需要的全部有效功能。它由轉(zhuǎn)子位置譯碼器、基準(zhǔn)電壓源、振蕩器、誤差放大器、脈沖寬度調(diào)制器（PWM）以及欠壓鎖定、過(guò)流限制、熱關(guān)斷和輸出驅(qū)動(dòng)電路組成［3］。驅(qū)動(dòng)電路如圖3所示，該電路帶有過(guò)流保護(hù)，在一個(gè)給定的振蕩周期內(nèi)，當(dāng)MC33033的12腳相對(duì)13腳的電壓超過(guò)100mV時(shí)，則芯片自動(dòng)終止驅(qū)動(dòng)MOSFET，以達(dá)到過(guò)流保護(hù)的目的。

圖2 單片機(jī)與控制邏輯電路

圖3 直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

圖3中SA、SB、SC接直流無(wú)刷電機(jī)的霍爾元件輸出，MC33033的7腳參考輸出電壓可以直接作為霍爾元件的輸入電壓。

3.3 直流有刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

為確保電機(jī)被可靠地驅(qū)動(dòng)，采用驅(qū)動(dòng)芯片L298N設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路，如圖4所示。L298N的工作電壓可達(dá)46V，工作電流達(dá)2A，完全滿足設(shè)計(jì)要求。控制信號(hào)兼容TTL電平，方便使用微處理器控制。外接檢測(cè)電阻可以實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)。使用L298N的A通道，輸入端通過(guò)開(kāi)關(guān)控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)。過(guò)流保護(hù)動(dòng)作后，使能端電平被拉低，終止驅(qū)動(dòng)。

4 計(jì)時(shí)功能軟件設(shè)計(jì)

測(cè)試裝置帶有計(jì)時(shí)秒表功能，能夠方便地記錄電機(jī)運(yùn)行時(shí)間，計(jì)時(shí)范圍為0-999.9s。程序功能為：當(dāng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)且計(jì)時(shí)使能有效時(shí)，單片機(jī)開(kāi)始計(jì)時(shí)；當(dāng)電機(jī)停轉(zhuǎn)或計(jì)時(shí)使能無(wú)效時(shí)，單片機(jī)停止計(jì)時(shí)；電機(jī)再次運(yùn)轉(zhuǎn)且計(jì)時(shí)使能恢復(fù)有效時(shí)，單片機(jī)繼續(xù)計(jì)時(shí)；當(dāng)P1.0口為低電平時(shí)，單片機(jī)計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)清零。計(jì)時(shí)功能利用定時(shí)／計(jì)數(shù)器T0中斷實(shí)現(xiàn)，T0每50ms產(chǎn)生一次中斷，CPU響應(yīng)中斷后先判斷是否夠100ms，若夠100ms則處理內(nèi)部數(shù)據(jù)，更新并實(shí)時(shí)顯示；若不夠100ms，則跳出中斷服務(wù)程序，等待下次中斷。軟件的流程圖如圖5所示。軟件帶有看門(mén)狗功能，利用定時(shí)／計(jì)數(shù)器T1產(chǎn)生中斷信號(hào)而使系統(tǒng)復(fù)位。

圖4 直流有刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

圖5 程序流程圖

5 結(jié)束語(yǔ)

空客飛機(jī)齒輪箱和電機(jī)組件測(cè)控裝置在西安海聲航空技術(shù)有限公司進(jìn)行了測(cè)試與試用，針對(duì)P／N 6343-16917-2的齒輪箱和電機(jī)組件進(jìn)行了驅(qū)動(dòng)、測(cè)量和控制。實(shí)驗(yàn)證明，測(cè)控裝置能夠很好地完成驅(qū)動(dòng)任務(wù)，并能精確計(jì)時(shí)，系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，可以達(dá)到維修手冊(cè)的要求。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，易擴(kuò)展，還能再增加電機(jī)轉(zhuǎn)角測(cè)量功能，在航空維修領(lǐng)域具有很好的實(shí)用價(jià)值。

［1］NORD-MICRO.Component Maintenance Manual［S］.CMM 21-31-33，Outflow Valve，dated Feb 22th，2012.

［2］NORD-MICRO.Component Maintenance Manual［S］.CMM 21-31-31，Gearbox and Motors Assy，dated Sep 14th，2010.

［3］孫中禹，楊友社.直流電機(jī)控制器MC33033及其應(yīng)用電路［J］.國(guó)外電子元器件，2000（5）：19-22.

［4］李華.MCS-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)［M］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1993.

Design on Measurement and Control Device for Gearbox and Motors Assemblies on Airbus

MENGWu-sheng，WANG Peng，LU Cai-jiao
（College of Automatization，Northwestern Polytechnical University，Xi’an 710072，China）

Ameasurementand control device，based on AT89S52 and MC33033A，which can drives and tests the Gearbox and Motors Assemblies in Outflow Valve on Airbus，is introduced in this paper.And the actual testing result is analyzed aswell.

SCM-AT89S52；Controller MC33033；Outflow Valve；Gearbox and Motors Assy

10.3969／j.issn.1002-2279.2014.05.020

TP29

：B

：1002-2279（2014）05-0071-03

孟武勝（1960-），男，陜西富平人，博士，副教授，主研方向：現(xiàn)代飛機(jī)電源系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)測(cè)試控制等。

2014-01-27