某型飞机双滑油压力温度指示器排故方法研究

杨 硕

（凌云科技集团有限责任公司，湖北武汉 430040）

0 引言

某型飞机5677-407/421-XX-XX 双滑油压力、温度指示器（DUAL OIL PRESS/TEMP INDICATOR）是飞机的重要组成部分，主要用在飞机上以显示涡轮间润滑油的温度和压力。双滑油压力、温度指示器主要由套管、滤板、电路板、前端组件、告警指示灯、刻度盘玻璃、刻度板组件、顶部电流表、底部电流表等部件组成，工作电源为14～32 VDC。

指示器包括两个电路板：一个是波动保护板，另一个是信号调节板，用来处理来自温度和压力传感器的信号。电路部分主要包括电容器、电阻器、晶体管以及OP07CJ（IC1、IC2）、LM158H（IC3）、LM358N（IC4、IC5、IC6、IC8、IC9）、LF255H（IC7）运算放大器集成电路等电子元器件[1]。

1 双滑油压力、温度指示器工作研究

1.1 波动保护板

某型飞机双滑油压力、温度指示器波动保护板提供两个28 V 由飞机主电源而来的过滤电压V1 和V2：电压V1 通过电阻R1 和电容C1 过滤并使其平滑，当需要时可通过二极管CR1 去除电源波动；电压V2 通过作为串行调节器连接的晶体管Q1 限制到32 V（图1）。

1.2 信号调节板

信号调节板包括一个电源电路、一个辅助直流发电机电路、温度和压力两个信号处理回路[2-4]。

图1 波动保护板电路

1.2.1 电源电路电源电路如图2 所示。IC5（LM358N）运算放大器集成电路为塑料双列直插式封装，内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式。在工作条件下，电源电流与电源电压无关，主要用于传感放大器、直流增益模组、DC 增益部件等所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。图3 为其连接示意图。

图2 电源电路

图3 LM358N 运算放大器集成电路连接示意

对指示器来说，输出放大器IC5a 可用作2.5 V 基准电压（AIDS 公共）的低阻抗输出接口。电源通过齐纳二极管CR1 产生一个稳定的2.5 V 基准电压，用增益为2 的放大器IC5b 提供5 V 电压。

1.2.2 辅助直流发电机电路（图4）

IC7（LF255H）运算放大器集成电路连接如图5 所示。LF255H 运算放大器集成电路可以替代昂贵的混合运算放大器场效应晶体管模块，在使用高或低电源阻抗时都有良好的低噪声，偏移调整不降解漂移或共模抑制，新的输出级允许使用大电容负荷，不存在稳定性问题，具有内部补偿和大差输入电压性能，主要应用于高精度积分电路、快速的数模和模数转换、高阻抗缓冲、宽频低噪低漂移放大器、对数放大器、光电放大器、采样—保持电路等电路[5]。

图4 辅助直流发电机电路

图5 LF255H 运算放大器集成电路

IC7 与Q2 组成电压—电流转换器。电压—电流转换器是将一个输入的电压源信号线性地转换为电流源信号的电路，是电压控制的电流源。如果忽略运放失调电压，运放正常工作时，两个输入端电压相等，通过负反馈的形式来实现电压电流转换，其输出电流与输入电压成正比，当负载电阻在规定范围内变化时，输出电流为恒流源，能够保持稳定而不会随负载的变化而变化。

二极管CR11 用作由IC7 和Q2 组成的电压—电流转换器的电压基准。电位计P6 用来调整基准电压，而P7 用来调整输出电流。

1.2.3 温度处理回路

温度传感器由一个负温度系数电阻组成，它由恒定电流发电机（IC8a—Q3）供电。IC8a（LM358N）运算放大器集成电路3 脚是同相输入端，2 脚是反相输入端，1 脚输出误差信号，由Q3 输出端的压降取样后与3 脚的输入电压比较来控制。当IC8a 正反相输入端电压相等，电路保持平衡。若IC8a 正反相输入端电压不等，则通过调整IC8a 输入电压，使Q3 导通，调节Q3 的输出电流[6]。

IC8a—Q3 是一个恒流电路，将电压转变成电流输出，这个信号将驱动提供一个温度电流表的电压—电流转换器IC6a。电位计P8 用来调整零位，电位计P9 用来调整满刻度值。作为运放的负反馈，电位计P9 接在输出端和反相输入端之间，输入电压固定，输出电压与P9 阻值成正比。

输出放大器IC8b 对来自温度传感器的信息进行低阻抗分配，输出信号被分配给Schmitt（施密特）触发器IC6b（LM358N）。Schmitt 触发电路是一种波形整形电路，当任何波形的信号进入电路时，输出在正、负饱和之间跳动，产生方波或脉波输出。不同于比较器，施密特触发电路有两个临界电压（上临界电压及下临界电压）且形成一个滞后区，可以防止在滞后范围之内噪声干扰电路的正常工作。触发器的输出电压经负载分压后送回到输出放大器的非反相输入端形成正反馈。因为正反馈会产生滞后现象，所以只要噪声的大小在两个临界电压形成的滞后电压范围内，即可避免噪声误触发电路。

Q5、Q6 都是2N5320 晶体管，Q5 的集电极跟Q6 的集电极相接，Q5 的发射极跟Q6 的基极相接，两个晶体管串联，构成达林顿管。Q5 的基极为达林顿管基极，Q6 的发射极为达林顿管发射极，其极性只认Q5，放大倍数是Q5、Q6 两个晶体管放大倍数的乘积，具有放大倍数高的特点。IC6b 的触发门限通过P12 调整，使触发器导通或通过齐纳二极管CR13 保护的复合晶体管输出电路Q5—Q6 断路。

放大器IC3（LM158H）由两个独立的、高增益、内部频率补偿运算放大器组成，通过一个大范围电压的单电源运行，由于低功耗电流大小与电源电压大小无关，也可以通过分裂运行电源供电。

LM158H 具有尽管通过一个单电源电压运行，在线性模式中，输入共模电压范围包括对地电压、输出电压，也包括对地电压、频率单位增益是温度补偿，输入偏置电流也是温度补偿的独特特性，具有两个内部补偿运算放大器、允许靠近地电压和电压输出的感应电压直接接地、兼容所有逻辑电路等优点，主要应用于传感放大器、直流增益模块和所有易于实现单电源供电的常规运放电路。

对指示器来说，当温度在－20～130 ℃（－4～266 ℉）范围内变化时，放大器IC3b 提供一个0～5 VDC 的校准的飞机综合数据系统（Aircraft Integrated Data System，AIDS）信号，AIDS 信号是非线性的。电位计P10 可用来进行零位调整，而电位计P11用于调整5 V 满刻度输出。

1.2.4 压力处理回路

压力传感器提供一个与压力成正比的直流电压，该电压通过一个RC 电路（R10—C4 和R9—C3）滤波，把输出电压中的波动成分尽可能地减小，使有用信号通过，滤除信号中的无用频率，抑制无用信号，将输出电压改造成接近恒稳的直流电（图6）。

图6 压力处理回路电路

电压被提供到一个高输入阻抗差动放大器（IC1—IC2），IC1、IC2（OP07CJ）是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。由于具有非常低的输入失调电压，所以其在很多应用场合不需要额外的调零措施。OP07CJ 同时具有输入偏置电流低和开环增益高的特点，这种低失调、高开环增益的特性使其特别适用于放大传感器的微弱信号[7]。

IC1—IC2 高输入阻抗差动放大器，是一种高增益、直流耦合放大器，具有差分输入、单端输出、高输入阻抗和高共模抑制比等特点，可以有效的抑制共模信号，增强共模抑制能力。通过对电位计的调整，来实现放大器放大倍数的调节。紧接着通过C5 对该电压进行补充滤波，并在低阻抗时分配压力传感器信号。

同IC6 一样，IC4 也是LM358N 运算放大器集成电路。压力传感器信号被提供到电压—电流转换器IC4a，转换器此时为压力电流表。在刻度的扩展部分提供了双斜率传输特性。电位计P3 作用在下刻度斜率上，电位计P14 作用在上刻度斜率并且电位计P13 作用在反向点上。

来自IC1 的输出信号被分配到Schmitt 触发器IC4b，当信号低于用电位计P5 设置的门限值时，晶体管Q1 接通。用户可通过提供28 V 电压给“指示器测试”输入来测试滑油压力警告指示器。

对于指示器，放大器IC3a 为0 到满刻度的压力范围提供0～5 VDC 的校准信号。满刻度可通过电位计P4 来调整。

2 指示器常见故障排故方法分析

某型飞机双滑油压力、温度指示器常见故障主要包括辅助直流发电机电路故障、压力处理回路故障、温度处理回路故障和AIDS 回路故障。图7 给出了指示器测试配置图：闭合S1、S6，断开S2、S3、S4、S5，保持U1 为28 VDC，U2 为3 VDC，E1 为137.8 mV，电阻箱R1 为224 Ω，R2 为2900 Ω。

图7 测试配置

2.1 辅助直流发电机电路故障

辅助直流发电机电路主要故障为温度指针偏移，但发电机输出电流不在4±0.003 mA 范围内。其检测排故方法如下。

（1）检测电子元件CR11、R29、CR9、CR10、P6 正常，调整P6，使测试点TP3（+）、TP4（-）两端电压为2.490 V±1 mV。

（2）若检测电子元件CR11、R29、CR9、CR10、P6 正常，测试点TP3（+）、TP4（-）两端电压为2.490 V±1 mV，发电机输出电流不在4 mA±0.003 mA 范围内，检测电子元件IC7、Q2、R30、R31、R32、R33 和P7 并调整P7。

2.2 压力处理回路故障

压力处理回路主要故障为电流表故障造成的压力指针不偏移或压力指针偏移但指针指示不标准。后者的检测排故方法如下。

（1）在电源电路中，检测电子元件IC5，如果C1、R2、CR1、C2 正常，检测测试点TP1 对地电压为2.5 V。检测电子元件IC5，如果R3、R4 正常，检测IC5b 输出电压为5 V。

（2）检测电子元件IC1、IC2、IC4，如果R7、R8、R9、R10、C3、C4、R11、R12、R13、R14、C5、P1、R15、R16、R17、R19、R2、CR2 正常，调整P1、P2，检测将E1 从137.8 mV 变化至206.7 mV 时，指针偏移两个刻度标记。

（3）检测电子元件IC9，如果Q4、R5、R6、R18、R55、P3、P13、P14 正常，调整P3、P13、P14，使指针指示线性化。

（4）在压力处理回路指示器灯电路中，检测电子元件IC4，如果Q1、CR4、CR5、CR6、R22、R23、P5、R24、R25、R26、R27、R28正常，调整P5，使E2＜130.9 mV 时，警告灯燃亮。

2.3 温度处理回路故障

温度处理回路主要故障为指针指示不标准，其检测排故方法如下：①检测电子元件IC6，若CR7、R38、R39、R40、P8、R41、R42、R43、P9 正常，调整P9，使温度指针达到红线；②如果R49、R50、P12、R51、R52、R53、R54、IC6、Q5、Q6、CR13 正常，调整P12至DBR1＜339.2 Ω 时，灯L1 熄灭。

2.4 AIDS 回路故障

AIDS 回路故障包括公共电压故障、温度输出故障和压力输出故障：①在电源电路中，检测电子元件IC5，检测AIDS 公共电压为2.5 V；②检测电子元件IC3，如果CR8、R44、R45、R46、R47、R48、P11 正常，调整P11，使AIDS 温度输出在容差之内；③检测电子元件IC3，若CR3、R20、R21、P4 正常，调整P4，使AIDS 压力输出在容差之内。

3 结论

首先阐述了某型飞机双滑油压力、温度指示器的工作原理，总结了目前该型指示器的常见故障，在基于排故思路分析和维护经验的基础上，以部件维修手册为主要依据，制定排故方法和程序，提出了故障解决措施，对故障准确快速的判断和排除提供一定的借鉴。