飛機防滑剎車測試系統設計

　　飛機防滑剎車控制器作為飛機防滑剎車系統的核心部件,其設計好壞直接影響到飛機的安全起飛和安全著陸剎車,系統性能的好壞需要通過測試設備來檢驗。我國對控制器的研究已有半個多世紀的時間,從機械-氣壓式到目前的數字式,均取得了良好的效果。而對控制盒測試的研究卻處于一片空白,迄今為止仍用人工儀器對控制盒進行性能測試,不僅操作復雜,而且耗用大量的空間和時間。本文設計的剎車測試系統可以彌補此項空白。

　　微機技術的發展、單片機的廣泛應用以及便攜式電腦的出現,為測試系統的發展提供了良好的硬件平臺,高速化、便攜式、微型化、低成本、智能化成為測試系統的最大特點。通用串行總線(USB)以其即插即用、速度快、低成本等特點而倍受青睞,逐步取代了傳統的RS232通信,廣泛應用于各種測試系統中。其中,USB接口的設計方案很多,主要有兩種類型：一種是采用MCU和USB接口芯片分離式結構,此類方案的特點是成本和開發難度較低。另一種方案是采用嵌入式結構,即采用帶USB接口的MCU或內嵌MCU的USB接口芯片,此類方案的特點是成本高、不適用于簡單和低成本的數據采集測試系統。這里采用了第一種方案,實用并且開發周期較短

。

　　1 數字式飛機防滑剎車測試系統的組成

　　數字式飛機防滑剎車測試系統的組成如圖1所示。圖中虛線框內為飛機防滑剎車測試系統的原理框圖,測試系統需要向防滑剎車控制器提供模擬機輪速度信號、模擬踏板信號、各種開關信號和各種故障狀態,以便模擬實際的剎車狀態。測試系統采集控制器輸出的閥門電壓和參考速度信號,通過USB芯片傳輸給上位機,由上位機來顯示,依此判斷控制器的工作狀態。

　　2 主要硬件電路的設計

　　2.1 前端信號調理電路

　　前端信號調理電路如圖2所示。參考速度信號、閥門電壓信號、模擬踏板信號均為直流信號,范圍為0～10V,由于DSP的A／D端只能接收0～5V的電平,因此需要進行電平轉換。先將輸入信號進行跟隨,提高輸入阻抗,再進行兩級反相比例放大。將0～10V的輸入電壓轉換為0～5V的輸出電壓,末端的兩個二極管起限幅作用。

　　2.2 模擬機輪速度信號電路

　　在實際的剎車過程中,機輪速度傳感器產生的信號為近似正弦信號,所以利用正弦信號代替機輪速度信號。信號發生電路原理框圖如圖3所示。AD9850輸出的信號經過I／V轉換電路轉換為電壓輸出,輸出電壓經過有效值／直流轉換電路輸出交流信號的平均值,該值和I／V轉換輸出的信號做減法運算,得到以0電平為基準的交流信號。再與直流偏置做加法運算,得到一個帶直流偏置的正弦信號。經過二階壓控低通濾波后輸出峰峰值為0.6～5V可調、直流偏置0～5V可調的正弦信號,此信號可作為機輪速度模擬信號。

　　AD9850為美國ADI公司推出的一款DDS集成芯片,8位并行數據接口D0～D7或者一位串行數據接口D7,在寫時鐘端W_CLK和頻率升降控制端FR_UD的控制下,可直接輸入頻率、相位等控制數據,最大工作時鐘為125MHz,最小工作時鐘為1MHz。內有32位累加器、sin／cos表,集成10位D／A電流型輸出,采用28腳貼片封裝。

　　AD9850接口電路如圖4所示,D0～D7口與DSP的數據線D0～D7相連。復位引腳與DSP的PC0口相接,高電平復位,復位時間不低于40ms。FR_UD引腳與DSP的PC1腳相接。WCLK1是地址線經過可編程邏輯器件GAL16V8或邏輯后產生的片選信號。Rset連接3.9kΩ的電阻,設定最大的輸出電流為10mA。IOUTB端連接24Ω的電阻,作為電流輸出補償電阻。

　　2.3 USB通信電路設計

　　CH375為國內自主研發的新型USB接口芯片。它支持3.3V和5V供電,支持全速USB設備接口,兼容US-BV2.0;提供一對主端點和一對輔助端點,支持控制傳輸、批量傳輸、中斷傳輸;具有省事的內置固件模式和靈 活的外部固件模式。內置固件模式下屏蔽了相關的USB協議,自動完成標準的USB枚舉配置過程,完全不需要本地端控制器做任何處理,簡化了單片機的固件編程;通用的8位并行數據總線控制簡單,采用4線控制：讀選通、寫選通、片選輸入、中斷輸出;通用Windows驅動程序提供設備級接口;體積小,采用SSOP-28封裝。