便攜式飛機蓄電池加溫控制系統(tǒng)檢測裝置

周 冰 吳 楊

（中航飛機股份有限公司，陜西 西安 710089）

0 引言

飛機蓄電池作為飛機的應(yīng)急電源，是飛機在發(fā)生故障的情況下為飛機座艙應(yīng)急儀表、無線電通信設(shè)備等涉及飛機飛行安全的重要機載設(shè)備供電的裝置。為保證蓄電池系統(tǒng)可靠工作，蓄電池工作溫度必須始終處于5 ℃～20 ℃。蓄電池加溫控制系統(tǒng)作為保證蓄電池正常工作的保障系統(tǒng)，當(dāng)蓄電池溫度低于5 ℃時，蓄電池加溫控制系統(tǒng)自動加溫，當(dāng)蓄電池內(nèi)部溫度高于20 ℃時，加溫控制系統(tǒng)自動斷開，因此，保證蓄電池加溫控制系統(tǒng)的可靠有效工作，直接關(guān)系到了飛機的飛行安全。一般的飛機生產(chǎn)現(xiàn)場大多采用電阻箱組合方法來模擬溫度信號，以此來對蓄電池加溫控制系統(tǒng)進(jìn)行檢測。該方法不僅耗費大量的人力和時間，且可靠性差容易造成機載設(shè)備損壞。因此，急需研究一種針對飛機蓄電池加溫控制系統(tǒng)的自動檢測裝置和方法，來替代原有的檢測手段。

1 加溫控制系統(tǒng)檢測裝置的測試原理

加溫控制系統(tǒng)檢測裝置能夠在飛機不安裝蓄電池且蓄電池加溫艙不加熱的情況下，完成飛機蓄電池加溫控制系統(tǒng)的通電檢查工作。通過專用測試電纜將加溫控制系統(tǒng)檢測裝置與飛機蓄電池加溫控制系統(tǒng)相連，保證飛機蓄電池加溫系統(tǒng)各機載設(shè)備間交聯(lián)的完整性。

1.1 飛機蓄電池及加溫艙工作溫度的模擬

為保證蓄電池系統(tǒng)能夠正常工作，蓄電池內(nèi)部溫度必須始終處于5 ℃～20 ℃。為了能可靠反應(yīng)蓄電池內(nèi)部及蓄電池所屬環(huán)境的實際溫度，在蓄電池內(nèi)部及蓄電池加溫艙中安裝了多個溫度傳感器。通過安裝在蓄電池內(nèi)部及蓄電池加溫艙中的溫度傳感器，使蓄電池加溫控制盒（機載設(shè)備）可以實時感知蓄電池內(nèi)部及蓄電池所屬環(huán)境的實際溫度，并以此來控制蓄電池加溫控制系統(tǒng)。

工作溫度主要是通過安裝在蓄電池內(nèi)部及蓄電池加溫艙中的溫度傳感器里的熱敏電阻的阻值變化來監(jiān)測的。所以模擬飛機蓄電池及加溫艙溫度就是要模擬不同溫度點上的熱敏電阻的阻值。我們通過反復(fù)多次的真實環(huán)境實驗，對溫度傳感器的熱敏電阻電特性參數(shù)進(jìn)行了研究，掌握了溫度傳感器的“溫度——阻值”特性公式，再通過相應(yīng)的軟件程序?qū)Ω鳒囟赛c進(jìn)行阻值計算，從而在檢測盒中實現(xiàn)了全量程高精度溫度模擬。

1.2 溫度信號的有效輸出

該檢測裝置針對飛機生產(chǎn)現(xiàn)場機上通電的特殊性，設(shè)計了單片機控制高精度電阻網(wǎng)絡(luò)組合輸出的方法，以此來代替?zhèn)鹘y(tǒng)電阻箱模擬溫度信號的方法，溫度模擬電路原理圖如圖1 所示。單片機通過軟件計算出試驗所需的阻值，再把該阻值按檢測裝置預(yù)設(shè)值的定額阻值進(jìn)行分解（如13 520 Ω，經(jīng)計算分解為 10 000 Ω+3×1 000 Ω+500 Ω+2×10 Ω 共 7 個定額電阻），再通過軟件控制單片機驅(qū)動相應(yīng)的繼電器開關(guān)電路，經(jīng)過組合、切換相應(yīng)的高精度電阻串聯(lián)輸出，形成不同溫度信號所對應(yīng)的阻值。這種控制方式的最大優(yōu)點是模擬溫度輸出精度高、工作可靠、響應(yīng)速度快。

1.3 加溫控制系統(tǒng)過溫保護(hù)功能的檢測

圖1 溫度模擬電路原理圖

圖2 蓄電池傳感器控制原理圖

根據(jù)不同部位的故障特征，分別對一路蓄電池溫度傳感器和兩路加溫艙溫度傳感器的電阻信號進(jìn)行切換轉(zhuǎn)換。用Rt1 代表蓄電池溫度傳感器中的熱敏電阻，Rt2、Rt3 代表加溫艙溫度傳感器中的熱敏電阻，其原理如圖2 所示。加溫電源通過飛機上的蓄電池加溫控制盒（機載設(shè)備）里的3 個繼電器向加溫艙中加溫板供電，3 個繼電器分別由3 個溫度傳感器控制，當(dāng)溫度到達(dá)加溫溫度點時，繼電器吸合工作，溫度到達(dá)保護(hù)點后繼電器斷電復(fù)位停止加溫，3 個溫度傳感器的溫度保護(hù)點分別為20 ℃、40 ℃、71 ℃。因此，故障現(xiàn)象的模擬就是測試不同溫度保護(hù)點相應(yīng)的繼電器工作是否正常，也就是在測試單個保護(hù)點的時候，其他2 個繼電器一直上電工作，測試的繼電器則根據(jù)輸出溫度變化吸合或者斷開，從而判斷該保護(hù)功能是否正常。

加溫控制系統(tǒng)檢測裝置通過控制輸出3 組電阻信號分別模擬3 個溫度傳感器測試飛機蓄電池加溫系統(tǒng)。溫度＜30 ℃時，三路電阻輸出Rt1、Rt2、Rt3，根據(jù)溫度變換同時轉(zhuǎn)換電阻。溫度在30 ℃～60 ℃時，Rt1 溫度切換固定為2 ℃，Rt2、Rt3 則根據(jù)溫度變換同時轉(zhuǎn)換阻值。溫度＞60 ℃時，Rt1 溫度切換固定為2 ℃，Rt2 溫度切換固定為10 ℃，Rt3 則根據(jù)溫度變化轉(zhuǎn)換阻值。該檢測裝置可根據(jù)使用者的選擇自動切換、組合輸出所需阻值，防止人為失誤導(dǎo)致機上成品損壞，造成不必要的損失。

2 加溫控制系統(tǒng)檢測裝置的電路設(shè)計

2.1 控制電路的設(shè)計

選用單片機作為蓄電池加溫控制系統(tǒng)檢測裝置的控制部件，控制繼電器組和數(shù)字電位器輸出溫度阻值信號，同時通過串口電路進(jìn)行通信[1]。

單片機采用STC90C516RD+，相比其他型號其具有高速、低功耗的特點，繼電器驅(qū)動主要由ULN2003 達(dá)林頓管陣列集成電路控制，繼電器則采用Panasonic 的ATQ203 直流12 V繼電器。

設(shè)備工作時輸入信號通過P1 端口和串口輸入單片機，經(jīng)過軟件解算，從P0、P2 端口輸出控制信號?？刂菩盘柦?jīng)過ULN2003 控制繼電器工作輸出阻值。

2.2 供電電路的設(shè)計

飛機生產(chǎn)現(xiàn)場沒有專門供設(shè)備使用的電源，所以該檢測裝置必須設(shè)有專門的供電電路，把交流220 V 市電轉(zhuǎn)換為檢測盒及機上設(shè)備所需的直流5 V、12 V、24 V 電源。電源輸出精度滿足飛機電源技術(shù)要求。

交流220 V 市電首先通過開關(guān)電源轉(zhuǎn)換成24 V 直流電，經(jīng)電感、電容濾除毛刺后再次變壓，經(jīng)過2 次轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)變成設(shè)備所需的5 V、12 V、24 V 電源供設(shè)備使用。各電源器件相互隔離，單個電源損壞不會對其他部分造成影響，以此來保證裝置及飛機的用電安全。

3 加溫控制系統(tǒng)檢測裝置的軟件設(shè)計

考慮到該檢測裝置主要用于正常通電檢查并輔助排故，為滿足使用者便捷化和多樣化的使用需求，檢測裝置的操作方式分為自動測試和手動測試2 種，使用者可根據(jù)需要選擇不同的測試模式進(jìn)行試驗。其中，自動測試主要用于正常通電檢查，可以自動模擬通電檢查流程，操作簡易高效。手動測試主要用于輔助排故，使用者可以根據(jù)故障情況手動設(shè)置，靈活模擬加溫艙的任意溫度，作為自動測試方式的補充功能[2]。

4 加溫控制系統(tǒng)檢測裝置的計量校準(zhǔn)

設(shè)計檢測裝置的同時需要考慮計量校準(zhǔn)要求，在操作面板上留有相關(guān)的測試接口，根據(jù)計量要求，設(shè)備須每年進(jìn)行阻值校準(zhǔn)，輸入溫度測量相應(yīng)阻值（電壓值），當(dāng)滿足計量要求時，設(shè)備正常使用，當(dāng)誤差大于計量要求時，則根據(jù)情況更換相應(yīng)元器件。同時面板上開有電纜收納盒口，方便電纜收納。電纜采用防差錯設(shè)計，保證使用安全。在結(jié)構(gòu)設(shè)計上采用手提箱式設(shè)計方便外場使用。

5 結(jié)語

該文設(shè)計的裝置是用于對飛機蓄電池加溫系統(tǒng)進(jìn)行檢測。首先，解決了飛機在總裝生產(chǎn)過程中根據(jù)裝配要求在未安裝蓄電池同時蓄電池加溫艙不允許真實加熱的情況下，完成蓄電池加溫系統(tǒng)的通電檢查及測試的難題。其次，設(shè)計的自動測試程序使操作更加簡單高效，保證了成品裝機質(zhì)量，與試驗室采用電阻箱進(jìn)行試驗時需40 min 相比，檢測裝置現(xiàn)場測試只需5 min 左右。最后，設(shè)計的手動測試程序豐富了機上的排故手段，可以快速準(zhǔn)確定位故障，提高排故效率。