一种飞机舱门控制系统及控制组件

技术领域

本发明属于飞机部件、组件设计与制造技术领域，具体是一种飞机舱门控制系统及控制组件。

背景技术

现有技术中，针对飞机舱门系统的研究主要为舱门结构、门锁机构等舱门结构类方面，而针对飞机舱门传感器信号如何在飞机舱门舱门组件控制下完成对舱门状态的检测、状态指示以及状态异常警告等研究较少。舱门作为飞机结构的重要组成部分，直接关系到飞机的飞行安全以及机组人员和旅客的生命安全，而飞机舱门控制组件扮演者飞机舱门控制系统中起到中枢控制的角色，与舱门的开关状态、密封失效、状态指示故障以及误动作报警等都有直接的联系，而目前开展的研究在舱门逻辑信号处理，缺乏较为全面的分析。

同时现有技术存在的主要缺点是针对飞机舱门结构、门锁机构等结构类研究，缺乏对舱门信号逻辑控制、状态指示和异常状态报警等方面的研究。

因此，通过对飞机舱门的控制逻辑以及控制系统的功能设计，实现舱门控制组件在接收不同传感器传输的数据后，根据舱门实际状态给出真实状态显示，并在异常信号下能够实现舱门自动报警，给出异常状态信息指示，及时提醒机组人员进行舱门正常操作或维护，提高故障修复概率，同时提高飞行过程中的安全性。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题，本发明提供了一种飞机舱门控制系统及控制组件，具有减小机组人员操作失误的概率以及提高飞行过程中的安全性的优点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种飞机舱门控制系统，包括微处理器模块、接口电路模块、驱动模块、舱门信号逻辑控制模块以及自检测模块，所述微处理器单元包括A/D转换模块和数据处理与逻辑判断单元；

所述接口电路模块包括若干飞机舱门位置传感器以及滑梯预位电感传感器信号；

所述驱动模块包括门驱动、滑梯驱动以及火警驱动；

所述自检测模块包括故障检测器；

且所述微处理器模块、接口电路模块、驱动模块、舱门信号逻辑控制模块以及自检测模块相互之间实现电连接。

优选的，其中所述飞机舱门位置传感器以及滑梯预位电感传感器均为电涡流式接近型传感器。

优选的，其中接口电路模块还包括电源模块，其中电源模块分为数字电源和模拟电源两个部分。

优选的，所述模拟电源与数字电源一样采用5V电压稳压器提供工作电压。

优选的，所述舱门位置传感器使用电压为DC28V，最大输出电流5A，驱动电源为独立于电源模块的28V独立电源。

包括以下步骤：

S1、选择12位A/D转换器，控制系统采样时钟频率为1MHz；

S2、利用微处理器作为数据处理与逻辑判断单元，满足在每次AD采样结束后快速读取数据，完成控制系统处理要求；

S3、对接近舱门位置电涡流接近传感器的电感信号进行采集，提供出舱门实际位置对应的电感值，将电感值与舱门开、关电感量进行阈值判断，最后给出舱门的开、关状态逻辑判断值；

S4、利用微处理器芯片直接控制固态驱动继电器，固态继电器输出端控制舱门作动器、控制器，完成舱门开关控制、滑梯预位控制以及舱门指示功能；

S5、根据微处理器采集的舱门位置接近传感器采集的电感值，设置舱门位置开、关状态阈值，微处理器将采集的电感值与开、关阈值进行比较，超过开、关状态阈值，微处理器给出舱门开、关状态逻辑判断值，并将判断值发送给舱门驱动模块信号放大，经驱动模块后发送给舱门显示器进行舱门状态显示；

S6、控制系统监视控制系统内部接口电路，电源电路、驱动电路模块的工作电压和电流是否在工作范围内。

一种飞机舱门控制组件，所述舱门控制组件包括若干舱门位置接近传感器处理模块、若干货仓门驱动模块、登机梯驱动模块以及发电机负载监控、APU火警警告电路控制模块。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过设计飞机舱门信号控制系统和控制组件，提供飞机舱门位置传感器信号的采集、传递、处理、位置状态指示以及舱门异常报警等，同时提供完成飞机舱门控制系统的BITE自检测功能，减少机组人员的操作失误概率，同时提高飞行过程中的安全性。

2、根据微处理器采集的舱门位置接近传感器采集的电感值，设置舱门位置开、关状态阈值；微处理器将采集的电感值与开、关阈值进行比较，超过开、关状态阈值，微处理器给出舱门开、关状态逻辑判断值，并将判断值发送给舱门驱动模块信号放大，经驱动模块后发送给舱门显示器进行舱门状态显示。

3、通过控制系统监视控制系统内部接口电路，电源电路、驱动电路模块的工作电压和电流是否在工作范围内，当发生数据超限时停止检测并报警；传感器数据采集完成后，进行数据处理，当采集数据超出正常值系统报警。

附图说明

图1为本发明飞机舱门信号控制系统功能图；

图2为本发明飞机舱门信号系统框架图；

图3为本发明电涡流接近传感器采集信号原理结构图；

图4为本发明电感采集结构电路设计示意图；

图5为本发明电源接口电路设计示意图；

图6为本发明舱门位置传感器驱动电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图6所示，一种飞机舱门控制系统，包括微处理器模块、接口电路模块、驱动模块、舱门信号逻辑控制模块以及自检测模块，微处理器单元包括A/D转换模块和数据处理与逻辑判断单元；

接口电路模块包括若干飞机舱门位置传感器以及滑梯预位电感传感器信号；

驱动模块包括门驱动、滑梯驱动以及火警驱动；

自检测模块包括故障检测器；

且微处理器模块、接口电路模块、驱动模块、舱门信号逻辑控制模块以及自检测模块相互之间实现电连接。

其中微处理器单元，包括A/D转换模块和数据处理与逻辑判断单元。负责将舱门位置传感器采集的模拟输入量传递给A/D转换模块，经A/D转换为数字量输出给微处理器的数据处理与逻辑判断单元进行数据处理运算与逻辑判断，然后将运算与判断结果提供给门驱动进行信号驱动处理；另外微处理器数据处理与逻辑判断单元还接收APU火警监控模块和发电机负载监控模块的信号，对APU火警和发电机负载工作进行进行监控；最后微处理器单元完成控制组件自检测(BITE)功能，一旦出现异常，发出控制器故障警告信息，防止出现指示错误或者误动作。

接口电路，包括9个飞机舱门位置传感器信号、1个滑梯预位电感传感信号的采集处理，APU火警和发电机负载监控信号为数字信号，微处理器I/O端口配置读取。其中9个舱门位置传感器和1个滑梯预位传感器都为电涡流式接近型传感器。

电涡流式接近传感器也称为无触点式行程开关，利用电涡流效应，将位移量转换为感抗的变化，从而进行非电量电化测量。飞机舱门上所使用的电涡流接近传感器能检测出距离在几毫米到几十毫米范围内有无物体靠近，将位置量信号转换成电感量输出，从而实现信号的转换与传递。

电感测量利用电容高频振荡原理来采集电感，设待测电感为L，输出的振荡频率为:

由上述振荡频率的公式可以推导出电感的计算公式为:

利用微处理器强大的数据处理功能和丰富的接口模块实现舱门传感器的数据采集与处理，直接采集传感器电感量值，将电感量值与测量距离一一对应，可实现传感器参数动态配置功能，并实时监控传感器动态特性曲线，极大的提高了测量准确性，实现了高精度探测距离。微处理器单元针对每一路传感器信号进行独立控制，通过实时测量传感器实际电感量值，监控舱门实际状态，正确发送信号到舱门显示系统，利用微处理器自带的高速度模数转换器来接收9个舱门传感器的信号数据，并将采集到的数据发送到微处理器数据处理与逻辑判断单元进行处理，将处理后的控制信号传递给舱门、滑梯的驱动模块。

驱动模块，包括门驱动、滑梯驱动以及火警驱动三部分。驱动模块接收微处理器发送的信号，并对信号进行放大处理，用于舱门状态指示、控制器以及执行作动器工作。

自检测(BITE)，自检测功能主要来完成控制系统内部接口电路，驱动模块以及微处理器内部处理模块的自检功能，一旦出现异常，发出控制器故障警告信息，防止出现指示错误或者误动作。

其中包括控制系统包括以下步骤：

S1：为满足系统对电涡流接近传感器检测速度，选择12位A/D转换器，控制系统采样时钟频率为1MHz；

S2：为了满足系统运行速度，选择STM32F4系列微处理器作为数据处理与逻辑判断单元，满足在每次AD采样结束后快速读取数据，完成控制系统处理要求。

S3：接口电路设计，其主要作用是将舱门位置电涡流接近传感器的电感信号进行采集，并通过采集高频振荡信号进行信号处理，提供给微处理器芯片进行数据运算，提供出舱门实际位置对应的电感值，将电感值与舱门开、关电感量进行阈值判断，最后给出舱门的开、关状态逻辑判断值。

S4：电源接口电路设计，为了适应不同芯片和器件类型的电源要求，且防止各电源之间相互干扰，电源模块采用独立供电方式，系统采用外部9～12V电压供电，针对整个系统需求，电源模块分为数字电源、模拟电源2个独立部分。数字电源用于微处理器以及A/D转换器等数字量芯片工作电压，电压稳压器选择3.3V、2.5V芯片；模拟电源与数字电源一样采用5V电压稳压器提供工作电压。

S5：驱动电路设计，微处理器芯片直接控制固态驱动继电器，固态继电器输出端控制舱门作动器、控制器等，完成舱门开关控制、滑梯预位控制以及舱门指示等功能。舱门位置传感器使用电压为DC28V，最大输出电流5A，驱动电源为独立于电源模块的28V独立电源。

S6：舱门信号逻辑控制逻辑设计，根据微处理器采集的舱门位置接近传感器采集的电感值，设置舱门位置开、关状态阈值；微处理器将采集的电感值与开、关阈值进行比较，超过开、关状态阈值，微处理器给出舱门开、关状态逻辑判断值，并将判断值发送给舱门驱动模块信号放大，经驱动模块后发送给舱门显示器进行舱门状态显示。

S7：自检测(BITE)设计，控制系统监视控制系统内部接口电路，电源电路、驱动电路模块的工作电压和电流是否在工作范围内，当发生数据超限时停止检测并报警；传感器数据采集完成后，进行数据处理，当采集数据超出正常值系统报警。

一种飞机舱门控制组件，其中舱门控制组件是飞机舱门系统的主体，实现各种舱门位置传感器信号的采集、信号处理、逻辑判断等功能，由9个舱门位置接近传感器处理模块、2个货舱门驱动模块、1个登机梯驱动模块以及发电机负载监控、APU火警警告电路控制模块等组成，其中舱门位置接近传感器处理模块是该控制器设计的核心单元。传感器处理模块的功能是能够正确接收来自各个舱门传感器实际位置状态指令信号、将指令信号进行信号处理、逻辑判断、放大驱动等处理之后，反馈到舱门显示系统给出显示和警告。

通过设计飞机舱门信号控制系统和控制组件，可以实现飞机舱门位置传感器电感参数的实时采集，同时将电感参数与舱门实际位置进行一一对应，可以准确的将舱门开、关行程内的实际开门位置检测；提供一种飞机舱门信号逻辑控制运算方法，根据微处理器采集的舱门位置接近传感器采集的电感值，设置舱门位置开、关状态阈值；微处理器将采集的电感值与开、关阈值进行比较，超过开、关状态阈值，微处理器给出舱门开、关状态逻辑判断值，并将判断值发送给舱门驱动模块信号放大，经驱动模块后发送给舱门显示器进行舱门状态显示；并提供飞机舱门控制系统的BITE自检测功能，减少机组人员的操作失误概率，同时提高飞行过程中的安全性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。