一种供油选择阀控制盒自动检查仪的设计

杨 佳，杨小林，马 虎，赵汉武

（空军第一航空学院，河南 信阳 464000）

0 引 言

飞机供油选择阀控制盒用于控制飞机燃油系统中的供油。控制盒可根据驾驶员的指令或发动机数控系统的指令，控制供油选择阀实现对飞机发动机进行正常输油、断油、交输供油、转换供油等重要动作。该控制盒为新研产品，国内暂无对应的检查仪。目前的检查方法是手动单项逐个检测，操作繁琐且依赖人工识别，容易误操作，导致误判甚至损坏设备。

为了克服上述问题，设计一种便携式飞机供油选择阀控制盒检查仪[1-2]，能够模拟发出各种手动和自动指令，通过电缆和控制盒相连，并使用7寸触摸屏作为人机界面，操作简单、界面友好、测试效率及可靠程度大大提高。

1 供油选择阀控制盒工作原理分析

选择某型飞机，有前、后两个油箱，供油选择阀则包括左、右两个阀门，分别为两个发动机提供油液。实际工作过程中，控制盒可以根据指令将前、后油箱内的油分别输向左、右发动机的供油阀，或者交换；也可以单独从某一油箱同时输向两个发动机的供油阀，或者同时从两个油箱输向发动机某个单独的供油阀。控制盒不断接收来自两个供油选择阀的位置反馈信号，如果供油阀已经运转到位，控制盒就会切断到供油阀的供电，停止其运转。

此外，该控制盒还向飞机上的NAMP计算机（非航电系统监控计算机）和驾驶舱内的指示灯盒提供供油选择阀的工作状态，用于飞机状态的监控。

2 控制盒自动检查仪构成

如图1所示，检查仪通过两根电缆与控制盒相连，通过触摸屏上的人机界面可以操作检查仪。检查仪电路以C8051F040为核心，控制输出模块，实现对供油选择阀控制盒下达指令（各种供油方式的模拟指令），或者提供相关阀门运转到位等信号，这些信号被称为送至控制盒的激励；在激励加至控制盒后，正常情况下控制盒会做出响应，单片机电路控制输入采集模块，对该响应值做出判断，输出值在合格范围内则判断为对应项合格，否则不合格。人机界面程序中提供全自动测试选项和手动测试选项，既可实现全自动测试，也可以手动逐项测试[3]。

图1 控制盒自动检查仪构成

图2 单片机核心电路图

3 各部分硬件设计

3.1 核心单片机电路

核心单片机电路如图2所示。单片机采用了C8051F040[4]，主要是考虑其片上资源丰富、接口多、后续扩展能力强等特点。围绕单片机的外围电路包括JTAG接口电路、复位电路、时钟电路以及串行通信接口电路。其中，串行通信接口电路用于和触摸屏通信，两者之间通信采用RS-232C标准，但采用TTL电平，因此不需要进行电平转换。

3.2 采集电路

图3 采集电路模块示意图

采集电路如图3所示。由于控制盒的输出信号为高低电平两种形式，因此，利用简单的光耦隔离电路。控制盒输出低电平有效，此时采集模块中，光耦输入侧接通，LED指示灯变亮，输出信号在单片机的IO脚呈现低电平；反之，若控制盒输出高电平，则光耦输入侧未接通，输出端也呈现高电平。采用光耦隔离后的优点是隔离干扰，无需额外的电源转换，稳定性强[5]。电路图采用Altium Designer软件[6]绘制。

3.3 输出控制电路

输出控制电路采用继电器模拟指令信号、阀门到位信号等。如图4所示，继电器的控制采用反相器电路和ULN2003A集成电路。每个继电器配有工作指示灯[7]。

图4 输出控制模块

图5 电源电路

3.4 电源电路

由于供电设定为27 V电源，方便起见，采用两路LM2576电源电路分别提供基本电路工作的5 V电压和触摸屏工作所需的5V电压，保证相关电路的电流供应，如图5所示。单片机核心电路工作所需的3.3V电压由AS1117供应。经测定，两个电源支路消耗电流均不超过1 A，因此不需要风冷措施，在LM2576上加装散热片即可。

4 界面程序设计

触摸屏采用了深圳新雁飞科技公司的7寸串口触摸屏，该屏的一大特点是可以自由选择自动切换和手动切换两种方式。使用配置文件来设计触摸界面，把检查仪的“算法”设计和触摸屏的“界面”设计彻底分开。人机交互时，触摸屏会返回事先设定好的按键键码，检查仪程序根据此键码决定程序流程。

考虑到自动化程度以及手动专项测试之间的折衷，检查仪同时允许进行“全自动测试”和“手动测试”。

5 结束语

基于微控制器C8051F040的供油选择阀控制盒检查仪成本低、携带方便，触摸屏人机界面友好，能够模拟人工或数控系统自动下达的各种指令、供油选择阀的反馈信号等，在不同情景下测试控制盒的反馈输出，并将测试结果显示在触摸屏上。该型控制盒检查仪已经配发某地试用，试用结果表明其能大幅提高对控制盒性能检查的效率与可靠性。

[1] 赵擎天，尉广军，张自宾.某型导弹飞行数据与指令检测系统设计[J].中国测试，2011，37（5）：86-89.

[2] 蒋存波，孙朝华，唐博，等.基于MCU控制的便携式测控系统的设计[J].微计算机信息，2008，24（32）：141-142.

[3] 张林，李玉忍，郑宏民.飞机防滑刹车控制器的模拟测试系统设计[J].电子测量技术，2007，30（8）：132-136.

[4] 童长飞.C8051F系列单片机开发与C语言编程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005：144-165.

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[6] 韩国栋.Altium Designer Winter 09电路设计入门与提高[M].北京：化学工业出版社，2010：22-25.

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