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某俄制飞机发动机振动仪性能试验器的设计解析
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2017-11-22
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飞机发动机的涡轮转子或螺旋桨，虽然经过严格平衡调整，在转动中依然存在着或大或小的振动现象，不但会使发动机的能量消耗增加，还会使零件疲劳损伤、轴承加速磨损、发动机寿命缩短［1］。因此，近代飞机上都装有发动机振动仪用于测量发动机的振动速度或加速度。
在购买某型号俄制飞机时，随机配备有发动机振动仪试验器 ，但由于年久失修，已经无法对发动机振动仪性能进行测试，而目前国内又没有替代产品，所以只能凭经验判断发动机振动仪工作是否正常，给飞行带来了安全隐患。本文提出一种可对该发动机振动仪性能进行精确测试的试验器，功能可以完全替代俄制设备，实现了对发动机振动仪的正常维护。
1 试验器的组成及基本工作原理
发动机振动仪试验器由单片机、开关电源、电压隔离传感器、传感器信号模拟电路、继电器驱动电路、显示驱动和按键检测电路、显示器和按键以及信号转换接口组成，如图1所示。
单片机通过按键检测电路获取按键的状态，得到操作者的意图。经过继电器驱动电路控制继电器组中相应的继电器进行转换，将传感器信号模拟电路产生的信号、115 V 400 Hz交流电源和27 V直流电源加到发动机振动仪上，将振动仪输出的信号接到信号转换接口。单片机对信号转换接口输出的信号和电压隔离传感器输出的信号进行测量和处理，并将结果显示在显示器上。
2 硬件设计
2.1 单片机及继电器驱动电路
单片机采用的C8051系列的F021型单片机［2-3］具有4 352 B的内部存储器，8路12 bit A/D转换器，32个I/O接口和5个捕捉/比较模块。利用8路12 bit A/D转换器可以对信号转换接口和电压隔离传感器输出的电压信号进行测量。利用32个I/O接口可以非常方便地经过继电器驱动电路对继电器组上的继电器进行控制。利用单片机的捕捉/比较模块可准确地对传感器信号模拟电路输出信号的频率进行精确测量。
由于单片机的32个I/O接口输出电流不能直接驱动继电器，所以在单片机的I/O接口与继电器之间增加了继电器驱动电路。该驱动电路由2003A继电器驱动芯片构成。每片2003A包含7个三极管，可驱动7个继电器。
2.2 显示驱动和按键检测电路
显示驱动和按键检测电路采用HD7279芯片。该芯片具有通信接口，可同时驱动8位共阴极数码管，同时还可连接64键的键盘矩阵［4］。单片机可以将要显示的数据发送给HA7279芯片，由HA7279芯片直接驱动数码显示器。一旦有按键按下，HA7279芯片会产生中断请求信号，单片机通过接收HA7279芯片发送的数据，即可知道按下的按键。
在购买某型号俄制飞机时，随机配备有发动机振动仪试验器 ，但由于年久失修，已经无法对发动机振动仪性能进行测试，而目前国内又没有替代产品，所以只能凭经验判断发动机振动仪工作是否正常，给飞行带来了安全隐患。本文提出一种可对该发动机振动仪性能进行精确测试的试验器，功能可以完全替代俄制设备，实现了对发动机振动仪的正常维护。
1 试验器的组成及基本工作原理
发动机振动仪试验器由单片机、开关电源、电压隔离传感器、传感器信号模拟电路、继电器驱动电路、显示驱动和按键检测电路、显示器和按键以及信号转换接口组成，如图1所示。
单片机通过按键检测电路获取按键的状态，得到操作者的意图。经过继电器驱动电路控制继电器组中相应的继电器进行转换，将传感器信号模拟电路产生的信号、115 V 400 Hz交流电源和27 V直流电源加到发动机振动仪上，将振动仪输出的信号接到信号转换接口。单片机对信号转换接口输出的信号和电压隔离传感器输出的信号进行测量和处理，并将结果显示在显示器上。
2 硬件设计
2.1 单片机及继电器驱动电路
单片机采用的C8051系列的F021型单片机［2-3］具有4 352 B的内部存储器，8路12 bit A/D转换器，32个I/O接口和5个捕捉/比较模块。利用8路12 bit A/D转换器可以对信号转换接口和电压隔离传感器输出的电压信号进行测量。利用32个I/O接口可以非常方便地经过继电器驱动电路对继电器组上的继电器进行控制。利用单片机的捕捉/比较模块可准确地对传感器信号模拟电路输出信号的频率进行精确测量。
由于单片机的32个I/O接口输出电流不能直接驱动继电器，所以在单片机的I/O接口与继电器之间增加了继电器驱动电路。该驱动电路由2003A继电器驱动芯片构成。每片2003A包含7个三极管，可驱动7个继电器。
2.2 显示驱动和按键检测电路
显示驱动和按键检测电路采用HD7279芯片。该芯片具有通信接口，可同时驱动8位共阴极数码管，同时还可连接64键的键盘矩阵［4］。单片机可以将要显示的数据发送给HA7279芯片，由HA7279芯片直接驱动数码显示器。一旦有按键按下，HA7279芯片会产生中断请求信号，单片机通过接收HA7279芯片发送的数据，即可知道按下的按键。
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