任文強

摘 要：本研究首先分析了系統(tǒng)設(shè)計的基本原理及組成，然后探討了系統(tǒng)工作流程及程序結(jié)構(gòu)，從而對飛機發(fā)動機轉(zhuǎn)速的實時檢測與顯示系統(tǒng)實現(xiàn)進行了研究。

關(guān)鍵詞：飛機發(fā)動機；轉(zhuǎn)速；實時檢測；顯示系統(tǒng)；實現(xiàn)

1 前言

飛機發(fā)動機工作狀態(tài)一方面對飛機的飛行速度造成了直接而深刻的影響，另一方面還對飛機的戰(zhàn)術(shù)性能的發(fā)揮造成了直接而深刻的影響，同時還對飛機的飛行安全造成了直接而深刻的影響，因此，在飛行過程中，應(yīng)該對發(fā)動機的工作狀態(tài)進行及時準(zhǔn)確的了解和控制。發(fā)動機轉(zhuǎn)速對飛機發(fā)動機工作狀態(tài)造成了直接而深刻的影響，因此，在飛機飛行過程中，應(yīng)該對發(fā)動機轉(zhuǎn)速顯示系統(tǒng)的快速性、穩(wěn)定性等進行切實有效的保證[1]。為了促進發(fā)動機轉(zhuǎn)速指示表在飛機使用過程中準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性的提升，本研究將一種飛機發(fā)動機轉(zhuǎn)速實時檢測和儀表顯示系統(tǒng)設(shè)計了出來，其基礎(chǔ)為步進電動機控制技術(shù)，主要由單片機控制步進電機驅(qū)動，途徑為采集處理并分析模擬轉(zhuǎn)速信號，將轉(zhuǎn)速的變化直觀反映出來，途徑為步進電機將轉(zhuǎn)速指示表帶動起來。

2 系統(tǒng)設(shè)計的基本原理及組成

本研究設(shè)計的轉(zhuǎn)速實時檢測與顯示系統(tǒng)主要由三大模塊組成即步進電動機、AT89C51單片機、信號變換電路，其中步進電機將動力提供給轉(zhuǎn)速指示表指示角度，AT89C51單片機采集并處理分析一些信號，信號變換電路向單片機可采集信號轉(zhuǎn)換飛機發(fā)動機轉(zhuǎn)速模擬信號。系統(tǒng)將模塊化設(shè)計思想充分利用了起來，對局部故障引發(fā)的整體故障進行有效的避免，將電氣隔離環(huán)節(jié)加入各部分電路之間，對信號之間的相互干擾進行了有效的避免。系統(tǒng)由轉(zhuǎn)速傳感器對轉(zhuǎn)速信號進行檢測并向正弘交流電壓信號轉(zhuǎn)換，以轉(zhuǎn)速指示器工作原理為基礎(chǔ)，正弘波電壓信號經(jīng)過單相橋式整流、電壓比較后向矩形波電壓信號變換，矩形波電壓信號向單片機89C51芯片系統(tǒng)進入，單片機經(jīng)軟件處理和分析前將脈沖信號采集下來，向步進電機發(fā)送相應(yīng)的控制信號，控制步進電機，對步進電機進行驅(qū)動，將儀表指針指示帶動起來[2]。

3 系統(tǒng)工作流程及程序結(jié)構(gòu)

外部模擬的飛機發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感細胞在系統(tǒng)正常工作過程中向系統(tǒng)進入，依次經(jīng)過整流濾波LM339電壓比較器、向直流電壓信號、矩形波電壓信號變換。方波信號從光電隔離電路經(jīng)過后從AT89C51單片機外部通過將INTO引腳輸入單片機中斷進行采集。單片機將內(nèi)部子程序調(diào)用前將外部信號采集過來，將采集到的信號頻率計算出來并分析處理。單片機向步進電機直接發(fā)送控制信號前將第一個信號頻率采集過來后，對其啟動進行控制，同時將一個采樣周期完成，途徑為向相應(yīng)角度位置轉(zhuǎn)動。在完成第二個采樣周期后，單片機比較上一個采樣周期采集到的信號頻率和此時采集到的信號頻率，如果后者大于前者，則對步進電機進行控制，將儀表指針帶動，使其向一定的角度正向偏轉(zhuǎn)；而如果后者小于前者，則對步進電機進行控制，將儀表指針帶動，使其向一定的角度反向偏轉(zhuǎn)；如果此時采集到的信號頻率為0，則歸零步進電機帶動儀表指針；如果二者相等，則對步進電機進行控制，對儀表指針上一個采樣周期指示的角度進行保持，如此一直循環(huán)下去。由于儀表表盤具有一定的刻度，因此為了對儀表指針在外部信號頻率變化的影響下超過最大刻度或過零進行有效的預(yù)防，本研究將報警裝置加裝了其中，一旦有指針超過最大刻度或過零的現(xiàn)象發(fā)生，那么裝置就會第一時間自動報警[3]。

軟件設(shè)計過程中主程序主要將初始化、設(shè)置初值、開啟INTO中斷、判斷標(biāo)志位、將各個子程序調(diào)用等功能完成，子程序主要將對信號子程序進行采樣、將報警子程序顯示出來等功能完成，將模塊化設(shè)計思想充分利用了起來。儀表指針在輸入信號頻率初值的過程中啟動并向相應(yīng)的角度位置轉(zhuǎn)動；指針在將輸入頻率信號停止的情況下自動回零，儀表指針在重新輸入外部信號后又向相應(yīng)的角度位置轉(zhuǎn)動；儀表指針在信號頻率不斷變化的過程中向相應(yīng)的角度轉(zhuǎn)動。從總體上來說，儀表指針在將頻率改變的情況下就會向相應(yīng)的位置轉(zhuǎn)動，儀表指針在中途將復(fù)位按鈕按下的情況下便會在相應(yīng)的位置停留，儀表指針在將復(fù)位按鈕停止按下的情況下會向相應(yīng)角度繼續(xù)轉(zhuǎn)動[4]。

應(yīng)該在一定范圍內(nèi)輸入信號頻率，單向正弦波交流信號頻率f為100r/min～5000r/min，平均為n/60，計算的頻率為1.83Hz～83.3Hz，儀表指針在頻率改變△f為1/6Hz（轉(zhuǎn)速改變△n為10r/min）的情況下轉(zhuǎn)動0.45°（在系統(tǒng)的技術(shù)要求指導(dǎo)下）。由于儀表表盤具有一定的刻度，因此為了對儀表指針在外部信號頻率變化的情況下超過最大刻度或過零的現(xiàn)象進行有效的預(yù)防，軟件設(shè)計為一旦頻率在兩路信號頻率變化不在規(guī)定的范圍內(nèi)的情況下突變，那么儀表指針則固定在原位置，而在頻率變化又在規(guī)定的范圍內(nèi)恢復(fù)的情況下向相應(yīng)角度重新轉(zhuǎn)動。本研究結(jié)果表明，精度在較大程度上改變頻率的情況下達到控制要求，而在頻率改變△f在1Hz以下（頻率具有極小的改變）的情況下，儀表指針可能在0.3°～1°范圍內(nèi)波動轉(zhuǎn)動。波動在具有極小的頻率信號變化的情況下產(chǎn)生極易引發(fā)誤差，同時，有間隙存在于減速機構(gòu)裝置中也極易引發(fā)誤差[5]。

本研究將一種飛機發(fā)動機轉(zhuǎn)速實時檢測與儀表顯示系統(tǒng)設(shè)計了出來，其基礎(chǔ)為單片機技術(shù)，將模塊化設(shè)計實現(xiàn)充分利用了起來，對局部故障引發(fā)整體故障的現(xiàn)象進行了有效的避免。結(jié)果表明，系統(tǒng)具有較為穩(wěn)定的工作性能、較高的檢測和指示精度、較低的成本、較為輕巧的體積等，能夠使飛機發(fā)動機轉(zhuǎn)速檢測的需求得到有效的滿足，從而使飛機飛行的安全性及完好率得到切實有效的保證，為地勤人員使用與維護提供良好的前提條件。

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