周 冰 吳 楊

（中航飛機(jī)股份有限公司，陜西 西安 710089）

0 引言

飛機(jī)蓄電池作為飛機(jī)的應(yīng)急電源，是飛機(jī)在發(fā)生故障的情況下為飛機(jī)座艙應(yīng)急儀表、無(wú)線電通信設(shè)備等涉及飛機(jī)飛行安全的重要機(jī)載設(shè)備供電的裝置。為保證蓄電池系統(tǒng)可靠工作，蓄電池工作溫度必須始終處于5 ℃～20 ℃。蓄電池加溫控制系統(tǒng)作為保證蓄電池正常工作的保障系統(tǒng)，當(dāng)蓄電池溫度低于5 ℃時(shí)，蓄電池加溫控制系統(tǒng)自動(dòng)加溫，當(dāng)蓄電池內(nèi)部溫度高于20 ℃時(shí)，加溫控制系統(tǒng)自動(dòng)斷開(kāi)，因此，保證蓄電池加溫控制系統(tǒng)的可靠有效工作，直接關(guān)系到了飛機(jī)的飛行安全。一般的飛機(jī)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)大多采用電阻箱組合方法來(lái)模擬溫度信號(hào)，以此來(lái)對(duì)蓄電池加溫控制系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)。該方法不僅耗費(fèi)大量的人力和時(shí)間，且可靠性差容易造成機(jī)載設(shè)備損壞。因此，急需研究一種針對(duì)飛機(jī)蓄電池加溫控制系統(tǒng)的自動(dòng)檢測(cè)裝置和方法，來(lái)替代原有的檢測(cè)手段。

1 加溫控制系統(tǒng)檢測(cè)裝置的測(cè)試原理

加溫控制系統(tǒng)檢測(cè)裝置能夠在飛機(jī)不安裝蓄電池且蓄電池加溫艙不加熱的情況下，完成飛機(jī)蓄電池加溫控制系統(tǒng)的通電檢查工作。通過(guò)專用測(cè)試電纜將加溫控制系統(tǒng)檢測(cè)裝置與飛機(jī)蓄電池加溫控制系統(tǒng)相連，保證飛機(jī)蓄電池加溫系統(tǒng)各機(jī)載設(shè)備間交聯(lián)的完整性。

1.1 飛機(jī)蓄電池及加溫艙工作溫度的模擬

為保證蓄電池系統(tǒng)能夠正常工作，蓄電池內(nèi)部溫度必須始終處于5 ℃～20 ℃。為了能可靠反應(yīng)蓄電池內(nèi)部及蓄電池所屬環(huán)境的實(shí)際溫度，在蓄電池內(nèi)部及蓄電池加溫艙中安裝了多個(gè)溫度傳感器。通過(guò)安裝在蓄電池內(nèi)部及蓄電池加溫艙中的溫度傳感器，使蓄電池加溫控制盒（機(jī)載設(shè)備）可以實(shí)時(shí)感知蓄電池內(nèi)部及蓄電池所屬環(huán)境的實(shí)際溫度，并以此來(lái)控制蓄電池加溫控制系統(tǒng)。

工作溫度主要是通過(guò)安裝在蓄電池內(nèi)部及蓄電池加溫艙中的溫度傳感器里的熱敏電阻的阻值變化來(lái)監(jiān)測(cè)的。所以模擬飛機(jī)蓄電池及加溫艙溫度就是要模擬不同溫度點(diǎn)上的熱敏電阻的阻值。我們通過(guò)反復(fù)多次的真實(shí)環(huán)境實(shí)驗(yàn)，對(duì)溫度傳感器的熱敏電阻電特性參數(shù)進(jìn)行了研究，掌握了溫度傳感器的“溫度——阻值”特性公式，再通過(guò)相應(yīng)的軟件程序?qū)Ω鳒囟赛c(diǎn)進(jìn)行阻值計(jì)算，從而在檢測(cè)盒中實(shí)現(xiàn)了全量程高精度溫度模擬。

1.2 溫度信號(hào)的有效輸出

該檢測(cè)裝置針對(duì)飛機(jī)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)上通電的特殊性，設(shè)計(jì)了單片機(jī)控制高精度電阻網(wǎng)絡(luò)組合輸出的方法，以此來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)電阻箱模擬溫度信號(hào)的方法，溫度模擬電路原理圖如圖1 所示。單片機(jī)通過(guò)軟件計(jì)算出試驗(yàn)所需的阻值，再把該阻值按檢測(cè)裝置預(yù)設(shè)值的定額阻值進(jìn)行分解（如13 520 Ω，經(jīng)計(jì)算分解為 10 000 Ω+3×1 000 Ω+500 Ω+2×10 Ω 共 7 個(gè)定額電阻），再通過(guò)軟件控制單片機(jī)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的繼電器開(kāi)關(guān)電路，經(jīng)過(guò)組合、切換相應(yīng)的高精度電阻串聯(lián)輸出，形成不同溫度信號(hào)所對(duì)應(yīng)的阻值。這種控制方式的最大優(yōu)點(diǎn)是模擬溫度輸出精度高、工作可靠、響應(yīng)速度快。

1.3 加溫控制系統(tǒng)過(guò)溫保護(hù)功能的檢測(cè)

圖1 溫度模擬電路原理圖

圖2 蓄電池傳感器控制原理圖

根據(jù)不同部位的故障特征，分別對(duì)一路蓄電池溫度傳感器和兩路加溫艙溫度傳感器的電阻信號(hào)進(jìn)行切換轉(zhuǎn)換。用Rt1 代表蓄電池溫度傳感器中的熱敏電阻，Rt2、Rt3 代表加溫艙溫度傳感器中的熱敏電阻，其原理如圖2 所示。加溫電源通過(guò)飛機(jī)上的蓄電池加溫控制盒（機(jī)載設(shè)備）里的3 個(gè)繼電器向加溫艙中加溫板供電，3 個(gè)繼電器分別由3 個(gè)溫度傳感器控制，當(dāng)溫度到達(dá)加溫溫度點(diǎn)時(shí)，繼電器吸合工作，溫度到達(dá)保護(hù)點(diǎn)后繼電器斷電復(fù)位停止加溫，3 個(gè)溫度傳感器的溫度保護(hù)點(diǎn)分別為20 ℃、40 ℃、71 ℃。因此，故障現(xiàn)象的模擬就是測(cè)試不同溫度保護(hù)點(diǎn)相應(yīng)的繼電器工作是否正常，也就是在測(cè)試單個(gè)保護(hù)點(diǎn)的時(shí)候，其他2 個(gè)繼電器一直上電工作，測(cè)試的繼電器則根據(jù)輸出溫度變化吸合或者斷開(kāi)，從而判斷該保護(hù)功能是否正常。

加溫控制系統(tǒng)檢測(cè)裝置通過(guò)控制輸出3 組電阻信號(hào)分別模擬3 個(gè)溫度傳感器測(cè)試飛機(jī)蓄電池加溫系統(tǒng)。溫度＜30 ℃時(shí)，三路電阻輸出Rt1、Rt2、Rt3，根據(jù)溫度變換同時(shí)轉(zhuǎn)換電阻。溫度在30 ℃～60 ℃時(shí)，Rt1 溫度切換固定為2 ℃，Rt2、Rt3 則根據(jù)溫度變換同時(shí)轉(zhuǎn)換阻值。溫度＞60 ℃時(shí)，Rt1 溫度切換固定為2 ℃，Rt2 溫度切換固定為10 ℃，Rt3 則根據(jù)溫度變化轉(zhuǎn)換阻值。該檢測(cè)裝置可根據(jù)使用者的選擇自動(dòng)切換、組合輸出所需阻值，防止人為失誤導(dǎo)致機(jī)上成品損壞，造成不必要的損失。

2 加溫控制系統(tǒng)檢測(cè)裝置的電路設(shè)計(jì)

2.1 控制電路的設(shè)計(jì)

選用單片機(jī)作為蓄電池加溫控制系統(tǒng)檢測(cè)裝置的控制部件，控制繼電器組和數(shù)字電位器輸出溫度阻值信號(hào)，同時(shí)通過(guò)串口電路進(jìn)行通信[1]。

單片機(jī)采用STC90C516RD+，相比其他型號(hào)其具有高速、低功耗的特點(diǎn)，繼電器驅(qū)動(dòng)主要由ULN2003 達(dá)林頓管陣列集成電路控制，繼電器則采用Panasonic 的ATQ203 直流12 V繼電器。

設(shè)備工作時(shí)輸入信號(hào)通過(guò)P1 端口和串口輸入單片機(jī)，經(jīng)過(guò)軟件解算，從P0、P2 端口輸出控制信號(hào)?？刂菩盘?hào)經(jīng)過(guò)ULN2003 控制繼電器工作輸出阻值。

2.2 供電電路的設(shè)計(jì)

飛機(jī)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有專門供設(shè)備使用的電源，所以該檢測(cè)裝置必須設(shè)有專門的供電電路，把交流220 V 市電轉(zhuǎn)換為檢測(cè)盒及機(jī)上設(shè)備所需的直流5 V、12 V、24 V 電源。電源輸出精度滿足飛機(jī)電源技術(shù)要求。

交流220 V 市電首先通過(guò)開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換成24 V 直流電，經(jīng)電感、電容濾除毛刺后再次變壓，經(jīng)過(guò)2 次轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)變成設(shè)備所需的5 V、12 V、24 V 電源供設(shè)備使用。各電源器件相互隔離，單個(gè)電源損壞不會(huì)對(duì)其他部分造成影響，以此來(lái)保證裝置及飛機(jī)的用電安全。

3 加溫控制系統(tǒng)檢測(cè)裝置的軟件設(shè)計(jì)

考慮到該檢測(cè)裝置主要用于正常通電檢查并輔助排故，為滿足使用者便捷化和多樣化的使用需求，檢測(cè)裝置的操作方式分為自動(dòng)測(cè)試和手動(dòng)測(cè)試2 種，使用者可根據(jù)需要選擇不同的測(cè)試模式進(jìn)行試驗(yàn)。其中，自動(dòng)測(cè)試主要用于正常通電檢查，可以自動(dòng)模擬通電檢查流程，操作簡(jiǎn)易高效。手動(dòng)測(cè)試主要用于輔助排故，使用者可以根據(jù)故障情況手動(dòng)設(shè)置，靈活模擬加溫艙的任意溫度，作為自動(dòng)測(cè)試方式的補(bǔ)充功能[2]。

4 加溫控制系統(tǒng)檢測(cè)裝置的計(jì)量校準(zhǔn)

設(shè)計(jì)檢測(cè)裝置的同時(shí)需要考慮計(jì)量校準(zhǔn)要求，在操作面板上留有相關(guān)的測(cè)試接口，根據(jù)計(jì)量要求，設(shè)備須每年進(jìn)行阻值校準(zhǔn)，輸入溫度測(cè)量相應(yīng)阻值（電壓值），當(dāng)滿足計(jì)量要求時(shí)，設(shè)備正常使用，當(dāng)誤差大于計(jì)量要求時(shí)，則根據(jù)情況更換相應(yīng)元器件。同時(shí)面板上開(kāi)有電纜收納盒口，方便電纜收納。電纜采用防差錯(cuò)設(shè)計(jì)，保證使用安全。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用手提箱式設(shè)計(jì)方便外場(chǎng)使用。

5 結(jié)語(yǔ)

該文設(shè)計(jì)的裝置是用于對(duì)飛機(jī)蓄電池加溫系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)。首先，解決了飛機(jī)在總裝生產(chǎn)過(guò)程中根據(jù)裝配要求在未安裝蓄電池同時(shí)蓄電池加溫艙不允許真實(shí)加熱的情況下，完成蓄電池加溫系統(tǒng)的通電檢查及測(cè)試的難題。其次，設(shè)計(jì)的自動(dòng)測(cè)試程序使操作更加簡(jiǎn)單高效，保證了成品裝機(jī)質(zhì)量，與試驗(yàn)室采用電阻箱進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)需40 min 相比，檢測(cè)裝置現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試只需5 min 左右。最后，設(shè)計(jì)的手動(dòng)測(cè)試程序豐富了機(jī)上的排故手段，可以快速準(zhǔn)確定位故障，提高排故效率。