某俄制飛機發(fā)動機振動儀性能試驗器的設計解析

飛機發(fā)動機的渦輪轉(zhuǎn)子或螺旋槳，雖然經(jīng)過嚴格平衡調(diào)整，在轉(zhuǎn)動中依然存在著或大或小的振動現(xiàn)象，不但會使發(fā)動機的能量消耗增加，還會使零件疲勞損傷、軸承加速磨損、發(fā)動機壽命縮短［1］。因此，近代飛機上都裝有發(fā)動機振動儀用于測量發(fā)動機的振動速度或加速度。
　　在購買某型號俄制飛機時，隨機配備有發(fā)動機振動儀試驗器 ，但由于年久失修，已經(jīng)無法對發(fā)動機振動儀性能進行測試，而目前國內(nèi)又沒有替代產(chǎn)品，所以只能憑經(jīng)驗判斷發(fā)動機振動儀工作是否正常，給飛行帶來了安全隱患。本文提出一種可對該發(fā)動機振動儀性能進行精確測試的試驗器，功能可以完全替代俄制設備，實現(xiàn)了對發(fā)動機振動儀的正常維護。
　　1 試驗器的組成及基本工作原理
　　發(fā)動機振動儀試驗器由單片機、開關電源、電壓隔離傳感器、傳感器信號模擬電路、繼電器驅(qū)動電路、顯示驅(qū)動和按鍵檢測電路、顯示器和按鍵以及信號轉(zhuǎn)換接口組成，如圖1所示。
　　
　　單片機通過按鍵檢測電路獲取按鍵的狀態(tài)，得到操作者的意圖。經(jīng)過繼電器驅(qū)動電路控制繼電器組中相應的繼電器進行轉(zhuǎn)換，將傳感器信號模擬電路產(chǎn)生的信號、115 V 400 Hz交流電源和27 V直流電源加到發(fā)動機振動儀上，將振動儀輸出的信號接到信號轉(zhuǎn)換接口。單片機對信號轉(zhuǎn)換接口輸出的信號和電壓隔離傳感器輸出的信號進行測量和處理，并將結果顯示在顯示器上。
　　2 硬件設計
　　2.1 單片機及繼電器驅(qū)動電路
　　單片機采用的C8051系列的F021型單片機［2-3］具有4 352 B的內(nèi)部存儲器，8路12 bit A/D轉(zhuǎn)換器，32個I/O接口和5個捕捉/比較模塊。利用8路12 bit A/D轉(zhuǎn)換器可以對信號轉(zhuǎn)換接口和電壓隔離傳感器輸出的電壓信號進行測量。利用32個I/O接口可以非常方便地經(jīng)過繼電器驅(qū)動電路對繼電器組上的繼電器進行控制。利用單片機的捕捉/比較模塊可準確地對傳感器信號模擬電路輸出信號的頻率進行精確測量。
　　由于單片機的32個I/O接口輸出電流不能直接驅(qū)動繼電器，所以在單片機的I/O接口與繼電器之間增加了繼電器驅(qū)動電路。該驅(qū)動電路由2003A繼電器驅(qū)動芯片構成。每片2003A包含7個三極管，可驅(qū)動7個繼電器。
　　2.2 顯示驅(qū)動和按鍵檢測電路
　　顯示驅(qū)動和按鍵檢測電路采用HD7279芯片。該芯片具有通信接口，可同時驅(qū)動8位共陰極數(shù)碼管，同時還可連接64鍵的鍵盤矩陣［4］。單片機可以將要顯示的數(shù)據(jù)發(fā)送給HA7279芯片，由HA7279芯片直接驅(qū)動數(shù)碼顯示器。一旦有按鍵按下，HA7279芯片會產(chǎn)生中斷請求信號，單片機通過接收HA7279芯片發(fā)送的數(shù)據(jù)，即可知道按下的按鍵。