??? 摘? 要: 介紹了利用CMOS數(shù)字集成電路技術(shù)對某型國外引進直升機球形指示器故障探測器進行的重新研制，設(shè)計了集成故障探測器模板,，實現(xiàn)了球形指示器與原機陀螺平臺和仿形裝置的接口對接,。

??? 關(guān)鍵詞: 球形指示器 CMOS集成電路? 故障探測器

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　　某型直升機自70年代中期引進以來,，為我國的科研和軍事訓練作出了重要貢獻。但由于機載電子設(shè)備老化,，許多機載設(shè)備已經(jīng)到了壽命的極限,。特別是球形指示器，自90年代以來,，因故障率太高,，且無法修理，已經(jīng)嚴重影響了飛機的完好率和出勤率,。因此采用先進的設(shè)計思想對球形指示器內(nèi)部的電子信號處理電路進行全新設(shè)計尤為必要,。

1 球形指示器的組成及原理

　　該型球形指示器是一種機電式模擬產(chǎn)品。其系統(tǒng)模塊鉸鏈關(guān)系如圖1所示,。

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　　它包括三個隨動通道和一個故障探測器,。每個通道由一個同步接受器SD、一個放大器AR,、一個隨動執(zhí)行電動機B以及相應(yīng)的減速傳動裝置組成,。球形指示器接受陀螺平臺輸出的俯仰角信號、傾斜角信號和仿形裝置輸出的航向角信號,，經(jīng)過三個隨動通道,，同時指示飛機的俯仰角、傾斜角和航向角,。故障探測器由Z₂,、Z₃、Z₄三個模塊組成,，由它告知飛行員或地面維護人員球形指示器的工作是否正常,。

　　由于三個通道的工作原理基本相似，本文以傾斜通道為例,。其工作原理如下:SD₃接受陀螺平臺輸出的俯仰角信號,，若SD₃的轉(zhuǎn)子所停位置與飛機傾斜不協(xié)調(diào)，則轉(zhuǎn)子有信號輸出,，此失調(diào)信號經(jīng)過功率放大器AR₃放大后加到執(zhí)行電機B₃的控制線圈,，使B₃轉(zhuǎn)動，B₃轉(zhuǎn)動以后經(jīng)過減速傳動裝置一方面帶動SD₃的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到協(xié)調(diào)位置,，另一方面又帶動球形指示器傾斜框架轉(zhuǎn)動,，當系統(tǒng)協(xié)調(diào)時，球形指示器便指示出相應(yīng)的飛機傾斜角,。

2 故障探測器的研制

2.1 故障探測器的功能

　　故障探測器接口電路原理如圖2所示,。

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　　Z₂是俯仰通道探測模塊。檢測同步接受器SD₂是否斷線、俯仰系統(tǒng)電機B2摩擦力矩是否過大以及放大器是否出現(xiàn)故障使SD2的轉(zhuǎn)子協(xié)調(diào)速度降低(即誤差角達到5±2度),，將探測到的故障信號經(jīng)過相應(yīng)的處理后傳輸給閉鎖裝置模塊Z₄,。

　　Z₃是傾斜通道探測模塊。檢測同步接受器SD₃是否斷線,、俯仰系統(tǒng)電機B3摩擦力矩是否過大以及放大器是否出現(xiàn)故障使SD₃的轉(zhuǎn)子協(xié)調(diào)速度降低(即誤差角達到5±2度),，將探測到的故障信號經(jīng)過相應(yīng)的處理后傳輸給閉鎖裝置模塊Z₄。

　　Z₄是閉鎖裝置模塊,。探測機上28V直流電,、陀螺平臺傳送的27V直流電、機上單相26V400Hz的交流電是否出現(xiàn)故障,。Z₂,、Z₃的輸出信號傳輸?shù)絑₄后，經(jīng)過邏輯處理后控制電磁鐵線圈的“通”和“斷”,，從而控制故障旗的出現(xiàn)和消失,。故障旗的出現(xiàn)有下列七種情況:

　　A 沒有26V400Hz的交流電；

　　B 沒有28V的直流電源,；

　　C 陀螺平臺沒有達到正常工作狀態(tài),，不向Z₄傳輸27V直流電；

　　a 執(zhí)行電機B2或放大器AR₂工作不正常,，SD2轉(zhuǎn)子協(xié)調(diào)速度下降,，誤差角達到5±2度；

　　b 同步接受器SD₂轉(zhuǎn)子線圈斷線,；

　　c 同步接受器SD3轉(zhuǎn)子線圈斷線,；

　　d 執(zhí)行電機B3或放大器AR₃工作不正常，SD₃轉(zhuǎn)子協(xié)調(diào)速度下降,，誤差角達到5±2度,。

　　上面的七種情況，只要有一種情況出現(xiàn),，Z₄即輸出低電位,，電磁鐵斷電，磁力消失,，故障旗出現(xiàn)。

2.2 故障探測器電路設(shè)計

　　根據(jù)A,、B,、C、a,、b,、c、d七種情況對故障旗的影響，可列出真值表,，如表1和表2所示,。

　　由表1可知，只有A,、B,、C同時為高電位，故障旗才消失,，表示指示器處于正常狀態(tài),；否則只要有一為低電位，故障旗就出現(xiàn),，指示器處于故障狀態(tài),。三者是“與”的關(guān)系，可用“與門”電路實現(xiàn)X=A·B·C,。

　　由表2可知,，只有a、b,、c,、d同時為低電位時，故障旗才消失,，表示指示器處于正常狀態(tài),；否則只要有為高電位，故障旗便出現(xiàn),，指示器為故障狀態(tài),。四者是“或非”的關(guān)系，可用兩路“或非門”電路和一“與門”電路實現(xiàn)Y=,。

　　X與Y也是“與”的關(guān)系,，可用“與門”電路實現(xiàn)Z=X·Y。

　　根據(jù)上述分析,，設(shè)計該探測器電路如圖3所示,。圖中V_DD與自行研制的15V電源正端相連，V_SS與15V電源地相連,。采用LM124四集成運算放大器電路對SD₂,、SD₃輸出的脈動信號a、d和直流信號b,、c進行前置處理,，其四路輸出信號V₀送到LM14001四二輸入端集成或非門電路的A1、B1,、A2,、B2輸入端,，或非門輸出信號。A,、B,、C、Y₁₁,、Y₂₁這五路信號作為LM4801四二輸入端集成與門電路的輸入信號,。其中A路交流信號經(jīng)整流、濾波,、穩(wěn)壓后送到與門電路的輸入端A1,；B、C兩路直流信號經(jīng)分壓,、穩(wěn)壓后送到與門電路的輸入端B₂,、A₂；或非門電路輸出信號Y₁₁,、Y₂₁送到與門電路的輸入端B₃,、A₃。由于Y₁=A₁·B₁,，而A₁=A,，B₁=Y₂=B·C，故Y₁=ABC,；又因為Y₄=A₄·B₄,，而A₄=Y₁，B₄=Y₃=A₃·B₃=Y₁₁·Y₂₁=,，所以Y₄=A·B·C·,。

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3 系統(tǒng)試驗

　　新研制的球形指示器故障探測器主要元器件均采用軍品，并經(jīng)過篩選,，電路參數(shù)經(jīng)反復(fù)計算和調(diào)整,，保證了信號輸出的精度，長時間工作穩(wěn)定可靠,，達到了故障探測的要求,，且邏輯思路清晰，便于飛行員的空中操作和地面維護人員的校驗和維修,。

　　通過地面校驗器進行校驗,，各項性能指標均達到并超過原有飛機廠家所規(guī)定的性能指標要求。研制后的球形指示器的性能指標和原方法提供的性能指標可參看表3,。

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　　到目前為止,，新改制的球形指示器已通過鑒定并裝機試飛600余小時，性能良好,。該項目的完成，使球形指示器從根本上實現(xiàn)了國產(chǎn)化，這不僅解決了該型直升機球形指示器靠國外訂貨帶來的備件缺,、訂貨難的問題,，而且開創(chuàng)了改被動維修為主動維修的局面，具有顯著的經(jīng)濟效益和軍事效益,。

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參考文獻

1 盧建華.280-6型球形指示器電子部件國產(chǎn)化研制鑒定報告,，2000.8

2 Burr-Brown Integrated Circuits Data book，1995

3 電子世界(合訂本).電子世界雜志社,，1990～1999

4 電子報(合訂本).成都:成都科技大學出版社,，1990～1999