[发明专利]一种转速信号调理隔离模块

说明书

技术领域

本发明涉及航空发动机转速测量技术领域，更具体地，涉及一种转速信号调理隔离模块。

背景技术

在航空发动机控制中，发动机的工作状态通过发动机转子转速来体现，转速测量的准确与否直接关系到发动机的性能发挥，甚至影响飞行安全。因此，发动机转速的准确测量显得至关重要。

航空发动机转速测量主要采用磁电式转速传感器。磁电式传感器输出信号为频率特征信号，信号的频率与转速一致，信号幅值随频率的增加单调增加。发动机的控制系统是复杂的电气系统，电磁环境恶劣。转速传感器输出信号在这种复杂电磁环境中容易受到干扰，如果信号不能被正确处理，容易造成发动机控制系统对转速的错误测量，引起发动机控制系统控制错误而导致飞行事故。

现有转速测量技术一般采用简单比较器来实现信号的整形，带有简单的输入滤波技术，输入输出信号未隔离，且不带有抗雷击设计。现有广泛使用的技术存在抗干扰能力差、抗雷击能力差、无输入输出信号隔离的缺点。主要表现在：

目前现有的航空发动机转速处理电路对噪声的抑制一般采用低通或带通滤波的方法。采用滤波处理的电路对噪声干扰能起到一定的过滤作用，但是，由于转速信号频率范围宽，信号频率和噪声频率区间重叠，简单的滤波技术不能很好地区分信号和噪声，导致其滤波效果差。

当转速传感器或传感器电缆遭受雷击，或传感器与飞机上其他高电压电路短路时，高电压突变信号窜入传感器信号线路，如果电路未采用抗雷击设计，高电压信号会损坏转速处理电路，甚至造成控制系统失效，影响飞行安全。

现有的航空发动机转速测量电路一般未采用隔离技术，存在着安全隐患，如果调理电路发生故障，可能导致控制系统失效，造成无法预估的后果。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷（不足），提供一种能够对航空发动机上的转速传感器信号进行调理隔离和抗雷击保护的转速信号调理模块。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

提供一种转速信号调理隔离模块，包括供电电源以及顺次连接的抗雷击电路、滞环比较电路和隔离电路，抗雷击电路的输入端用于连接外部传感器信号，隔离电路的输出端用于连接发动机控制系统，供电电源为抗雷击电路、滞环比较电路和隔离电路供电。

本发明包括了抗雷击电路、滞环比较电路和隔离电路，将本发明应用于航空发动机的转速传感器和发动机控制系统之间，起到传感器信号调理、隔离和雷击保护的作用。

上述方案中，所述抗雷击电路包括电阻R7、电阻R10、电阻R11、电阻R12、二极管D1和二极管D2；R7一端连接R11一端，R7另一端和R11另一端作为抗雷击电路的信号输入端分别用于连接外部传感器信号的两个输出端口，R11的另一端还连接公共地，R10一端接公共地，另一端与R7作为抗雷击电路的信号输入端的一端连接；D1、D2均与R11并联连接，其中D1的正极和D2的负极与R11接公共地的一端相连接，D2的负极还连接R12的一端， R12的另一端以及D2的正极连接至滞环比较电路。

本发明的抗雷击电路可以限制进入模块的电压和电流，在传感器信号或电缆遭受雷击的情况下，保护模块不被损坏。 

上述方案中，所述抗雷击电路还包括与R7组成低通滤波器的电容C3，C3一端与R7一端连接，R7的另一端和C3的另一端分别用于连接外部传感器信号的两个输出端口。本发明利用电阻R7和电容C3构成低通滤波器，可滤除传感器信号上的部分高频噪声，降低噪声对模块信号转换功能的干扰。

上述方案中，所述滞环比较电路包括比较器芯片U1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R13，U1的GND引脚接公共地，U1的两个Input输入引脚分别连接R12的一端和D2的正极，U1的负电源引脚连接供电电源以及通过电容C5接公共地，U1的输出引脚作为滞环比较电路的输出端外接至隔离电路，U1的正电源引脚连接供电电源以及通过电容C1接公共地；R13、R2和R4的一端连接U1的第2引脚，R13另一端接公共地，R2的另一端接电源，R4另一端连接至U1的输出引脚；U1的输出引脚还通过R3连接供电电源。

在本发明中的滞环比较电路中，可以利用R13对电路的阈值电压进行调节，阈值电压根据控制系统对转速的要求和传感器的信号特征进行设置。滞环比较电路对信号上的干扰噪声有较强的抑制作用，对各类交流信号具有很好的整形效果。在滞环比较电路能抑制噪声的同时，解决了发动机控制系统中转速传感信号采集不准的问题。