[发明专利]用于硬件在回路仿真系统的热电阻模拟装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及测试技术领域，具体为一种用于硬件在回路仿真系统的热电阻模拟装置及方法。

背景技术

在航空航天领域，飞行器的发动机配有独立的机载测控计算机，通过测量发动机当前工作参数与大气环境参数对发动机状态进行控制。

当机载测控计算机系统软硬件设计完成时，为验证系统的功能，通常需进行硬件在回路仿真(Hardware in Loop Simulation)系统试验，即：机载测控计算机采用实物，与之连接的发动机测量传感器与控制输出作动装置通过程控软硬件系统来模拟，为机载测控计算机搭建与之在机真实工作状况完全相同的外围电气接口环境，从而使机载测控计算机可实现全工况运转以对其测控功能进行考核与验证。

机载测控计算机采集的外围信号中，其中一类为温度参数，一般包括燃油温度、滑油温度、大气温度等，这些参数大多数通过热电阻温度传感器获取，其特性是随温度变化而变化的纯电阻输出。在硬件在回路仿真系统试验中，由于没有真实热源作为传感器测量的温度环境，因此通常通过技术途径提供可变的电阻来模拟热电阻温度传感器输出(简称热电阻模拟)。

目前，在测试技术领域，热电阻模拟包含以下三类方法：

1.通过多个多圈电位器设定不同温度对应的电阻阻值，采用程控继电器切换输出要求的电阻，典型的如专利申请公布号CN103309345A所公开的，该方法的局限性在于输出的阻值范围是分档的，无法实现电阻无级输出。

2.通过程控数字式的电子电位器实现电阻输出，典型的如专利申请公布号CN103196582A所公开的，该方法的局限性是通过电子芯片输出电阻，因此输出的不是纯电阻。

3.通过运算放大器和数模转换器等构成单口网络，模拟热电阻的电气特性，典型的如专利申请公布号CN103017941A所公开的，该方法的局限性是模拟输出的不是电阻，而是热电阻接入电路的外部特性。

在机载测控计算机硬件在回路仿真系统试验中，要求模拟的热电阻温度传感器输出为可实现无级可调(对应任意温度)的纯电阻，显然上述三类方法都不满足要求。目前，试验中所采用的方法是用高精度且具有良好线性度的电位器，对电位器的阻值与位置定标，通过控制电位器位置实现要求的电阻输出，该方法的不足之处，一是采用的电位器由于要求精度高使得成本较高；二是对电位器的位置采用开环控制，影响热电阻模拟输出的准确性。

发明内容

要解决的技术问题

本发明所要解决的技术问题是，针对目前飞行器发动机机载测控计算机硬件在回路仿真系统中，采用高精度电位器且电位器输出位置采用开环控制所存在的成本高和不能保证热电阻模拟输出准确性的不足，提出一种热电阻模拟装置及方法。

技术方案

一种用于硬件在回路仿真系统的热电阻模拟装置，其特征在于包括单片机系统模块、驱动器、步进电机和同轴双联电位器；单片机系统模块与上位机连接用于接收要求输出的热电阻传感器温度值，与同轴双联电位器连接用于采集同轴双联电位器的电阻，与驱动器连接用于驱动步进电机；步进电机与同轴双联电位器连接带动同轴双联电位器旋转。

所述的单片机系统模块包括自带12位A/D转换、基准电压和串行RS232通讯接口的C8051F020单片机和精密电阻。

所述的精密电阻选用精度为0.05％，阻值为200Ω的电阻。

所述的同轴双联电位器包括两个电气上独立的可调电位器RP1和RP2，其中RP1的A-B段与精密电阻串联，RP2的A'-B'段模拟热电阻温度传感器输出。

所述的同轴双联电位器为多圈电位器，阻值为2kΩ，转动范围为10圈。

所述的驱动器具有细分功能。

一种用于硬件在回路仿真系统的热电阻模拟方法，步骤如下：

步骤1：控制步进电机带转同轴双联电位器从电阻为0的关闭状态旋转到电位器电阻最大状态，每一圈旋转120步，每一步记录同轴双联电位器RP1的A-B段、RP2的A'-B'段阻值，记录形成同轴双联电位器角度—RP1阻值—RP2阻值关系数据表；

步骤2：单片机系统模块从上位机接收要求模拟的热电阻传感器温度值，由传感器温度—电阻特性计算对应输出的电阻阻值；

步骤3：单片机系统模块的精密电阻与同轴双联电位器RP1的A-B段串联，并由单片机的基准电压供电，其中RP1的A-B段分压接单片机的A/D端，由单片机采集计算RP1对应的电阻；