專(zhuān)利名稱(chēng)：具有用于提供報(bào)警、指示和控制的多個(gè)不同信號(hào)源的儀器和控制電路以及與之結(jié)合的集 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飛機(jī)閥門(mén)，儀器和控制裝置以及，尤其是，涉及包括改進(jìn)的儀器和控制電路的改良的集成艙室壓力控制系統(tǒng)閥。
背景技術(shù)：
對(duì)于給定空速，飛機(jī)在較高的高度時(shí)消耗的燃料比較低高度時(shí)的少。換言之，與較低高度時(shí)相比，飛機(jī)在較高高度飛行時(shí)具有更高的效率。此外，通過(guò)在壞天氣和湍流之上的飛行，有時(shí)可以避免壞天氣和湍流。因此，由于這些和其他潛在的優(yōu)點(diǎn)，許多飛機(jī)被設(shè)計(jì)在相對(duì)高的高度飛行。
隨著飛機(jī)高度增加，飛機(jī)外面的周?chē)h(huán)境壓力減小，除非被控制，否則過(guò)量的空氣將泄漏出飛機(jī)艙室，造成機(jī)艙減壓至不合乎需求的低壓。如果機(jī)艙內(nèi)的壓力太低，飛機(jī)乘客可能缺氧，即人體組織中氧濃度不足。缺氧的反應(yīng)可能每個(gè)人都不同，但通常表現(xiàn)為昏昏欲睡，心智衰弱，頭痛，惡心，欣快癥和智能減弱。
研究表明，當(dāng)艙室壓力高度在相當(dāng)于8000英尺高度的壓力之上時(shí)，缺氧的癥狀可能變得明顯。因此，許多飛機(jī)特別裝備了艙室壓力控制系統(tǒng)以保持艙室壓力高度在一個(gè)相對(duì)合適的范圍(例如處于和低于大約8000英尺)，并且允許艙室壓力高度逐漸地變化以使乘客的不適降至最低。
除了維持艙室壓力高度的控制系統(tǒng)之外，各級(jí)政府適航認(rèn)證機(jī)構(gòu)(certification authority)發(fā)布的規(guī)章要求飛機(jī)配備特定的指示和報(bào)警以警告飛行員減壓事故。特別地，這些規(guī)章要求給飛行員提供實(shí)際的艙室壓力高度以及艙室壓力高度和飛機(jī)外面實(shí)際壓力高度之間的差額壓力的指示。這些規(guī)章還要求，當(dāng)差額壓力和艙室壓力高度達(dá)到預(yù)定限度時(shí)，向飛行員提供除指示之外的視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)警報(bào)。此外，為了保證飛機(jī)在30,000英尺以上飛行，必須包括氧氣撒布(dispensing)單元，它可以在艙室壓力高度超過(guò)15,000英尺之前自動(dòng)撒布。
為了滿(mǎn)足上述報(bào)警、指示和氧氣撒布的要求，各種類(lèi)型的系統(tǒng)和裝置已經(jīng)被開(kāi)發(fā)。例如，一些系統(tǒng)已經(jīng)包括了模擬氣胎計(jì)量器和無(wú)液氣壓計(jì)開(kāi)關(guān)，聲音報(bào)警器，報(bào)警燈，和/或顏色編碼消息。一個(gè)特殊的系統(tǒng)，稱(chēng)作艙室壓力獲取模塊(CPAM)，是使用單一壓力傳感器提供報(bào)警、指示和氧氣撒布能力的單機(jī)器件。此外，一些艙室壓力控制系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成不僅能執(zhí)行艙室壓力控制操作，而且能使用艙室壓力控制系統(tǒng)中的壓力傳感器提供與CPAM一樣的報(bào)警，指示和氧氣撒布功能。
飛機(jī)和安裝在飛機(jī)上的艙室壓力控制系統(tǒng)被魯棒地設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，并且對(duì)飛行是安全的。雖然如此，除了提供上述的報(bào)警，指示和氧氣撒布功能之外，適航認(rèn)證機(jī)構(gòu)還要求為在某些非常不可能的條件下發(fā)生的特定事故對(duì)飛機(jī)進(jìn)行分析。例如，飛機(jī)可能被分析的一個(gè)特殊的假定事故稱(chēng)作“無(wú)指示逐漸減壓”。在分析這樣的事故中，假定器件失靈造成了飛機(jī)艙室逐漸減壓。此外，提供報(bào)警，指示和氧氣撒布功能的系統(tǒng)也假定失靈，造成指示和/或減壓報(bào)警的假定丟失，以及不能氧氣撒布。
以前，無(wú)指示逐漸減壓事故被適航認(rèn)證機(jī)構(gòu)歸類(lèi)為“嚴(yán)重”事故。這意味著事故發(fā)生的可能性為每10,000飛行小時(shí)少于一次(例如10-6次事故/飛行小時(shí))。最近適航認(rèn)證機(jī)構(gòu)已將這類(lèi)事故的歸類(lèi)改為“災(zāi)難性”事故。災(zāi)難性事故指事故發(fā)生的可能性為每十億飛行小時(shí)少于一次(例如10-9次事故/飛行小時(shí))。
可滿(mǎn)足上述規(guī)章而實(shí)現(xiàn)的特殊設(shè)計(jì)選擇是采用一個(gè)與艙室壓力控制系統(tǒng)相結(jié)合的CPAM。為減小共態(tài)失靈的可能性，兩種系統(tǒng)可以使用不同的傳送方式輸出報(bào)警、指示和氧氣撒布信息(例如一個(gè)系統(tǒng)可以使用ARINC429協(xié)議，另一個(gè)可以使用RS422協(xié)議)。雖然這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)可以將無(wú)指示逐漸減壓事故的可能性減小到少于10-9次事故/飛行小時(shí)，但也出現(xiàn)某些缺陷。尤其是，這種實(shí)現(xiàn)可能造成顯著增加與安裝、整合以及維護(hù)相關(guān)的成本以及停機(jī)時(shí)間。它也可能造成增加飛機(jī)重量和減小空間。
因此，需要一種艙室壓力控制系統(tǒng)，其提供必需的報(bào)警、指示和氧氣撒布功能，在某種意義上該系統(tǒng)被設(shè)計(jì)以滿(mǎn)足對(duì)于無(wú)指示逐漸減壓事故嚴(yán)格的安全準(zhǔn)則，并且基本上不增加安裝、集成和維護(hù)的成本，和/或不顯著地增加飛機(jī)重量，和/或不占用飛機(jī)額外的空間。本發(fā)明解決一種或多個(gè)上述要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種使用多個(gè)不同的傳感器和信號(hào)進(jìn)行報(bào)警、指示以及控制的儀器和控制電路，其可以和集成艙室壓力控制系統(tǒng)閥一起使用。該電路被設(shè)計(jì)以減小無(wú)指示逐漸減壓事故的可能性，并且基本上不造成增加安裝、集成和維護(hù)的成本，和/或不顯著地增加飛機(jī)重量，和/或不占用飛機(jī)額外的空間。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，作為示例，一個(gè)飛機(jī)艙室壓力控制閥包括一個(gè)閥體，一個(gè)閥門(mén)，至少兩個(gè)控制器電路和一個(gè)閥門(mén)制動(dòng)器。該閥門(mén)安裝在閥體中并且可移動(dòng)為封閉位置和打開(kāi)位置。控制器電路安裝在閥體上，可感應(yīng)艙室壓力并提供閥門(mén)制動(dòng)信號(hào)。閥門(mén)制動(dòng)器安裝在閥體上并可響應(yīng)一個(gè)和多個(gè)閥門(mén)制動(dòng)信號(hào)，將流出閥放置在多個(gè)位置的任意一個(gè)。每個(gè)控制器電路包括一個(gè)第一壓力傳感器，一個(gè)第二壓力傳感器，一個(gè)數(shù)字信號(hào)調(diào)節(jié)電路，一個(gè)模擬信號(hào)調(diào)節(jié)電路和一個(gè)處理器。第一壓力傳感器可感應(yīng)飛機(jī)艙室壓力并提供一個(gè)表示該壓力的第一壓力信號(hào)。第二壓力傳感器不同于第一壓力傳感器，它可感應(yīng)飛機(jī)艙室壓力并提供一個(gè)表示該壓力的第二壓力信號(hào)。連接數(shù)字信號(hào)調(diào)節(jié)電路以接收第一壓力信號(hào)并響應(yīng)之以提供數(shù)字壓力信號(hào)。連接模擬信號(hào)調(diào)節(jié)電路接收第二壓力信號(hào)并響應(yīng)之以提供模擬壓力信號(hào)。連接處理器以接收模擬壓力信號(hào)和數(shù)字壓力信號(hào)并響應(yīng)之以至少提供(i)表示艙室壓力高度的信號(hào)和(ii)閥門(mén)制動(dòng)信號(hào)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，用于提供一個(gè)或多個(gè)表示飛機(jī)艙室環(huán)境的信號(hào)的電路包括一個(gè)第一壓力傳感器，一個(gè)第二壓力傳感器，一個(gè)數(shù)字信號(hào)調(diào)節(jié)電路，一個(gè)模擬信號(hào)調(diào)節(jié)電路和一個(gè)處理器。第一壓力傳感器可感應(yīng)飛機(jī)艙室壓力并提供表示該壓力的第一壓力信號(hào)。第二壓力傳感器不同于第一壓力傳感器，它可感應(yīng)飛機(jī)艙室壓力并提供表示該壓力的第二壓力信號(hào)。連接數(shù)字信號(hào)調(diào)節(jié)電路以接收第一壓力信號(hào)并響應(yīng)之以提供數(shù)字壓力信號(hào)。連接模擬信號(hào)調(diào)節(jié)電路以接收第二壓力信號(hào)并響應(yīng)之以提供模擬壓力信號(hào)。連接處理器以接收模擬壓力信號(hào)和數(shù)字壓力信號(hào)并響應(yīng)之以至少提供一個(gè)表示艙室壓力高度的信號(hào)。
仍然在另一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)用于控制艙室壓力控制系統(tǒng)流出閥的位置的控制器電路包括一個(gè)第一壓力傳感器，一個(gè)第二壓力傳感器，一個(gè)數(shù)字信號(hào)調(diào)節(jié)電路，一個(gè)模擬信號(hào)調(diào)節(jié)電路和一個(gè)處理器。第一壓力傳感器可感應(yīng)飛機(jī)艙室壓力并提供表示該壓力的第一壓力信號(hào)。第二壓力傳感器不同于第一壓力傳感器，它可感應(yīng)飛機(jī)艙室壓力并提供表示該壓力的第二壓力信號(hào)。連接數(shù)字信號(hào)調(diào)節(jié)電路以接收第一壓力信號(hào)并響應(yīng)之以提供數(shù)字壓力信號(hào)。連接模擬信號(hào)調(diào)節(jié)電路以接收第二壓力信號(hào)并響應(yīng)之以提供模擬壓力信號(hào)。連接處理器以接收模擬壓力信號(hào)和數(shù)字壓力信號(hào)并響應(yīng)之以至少提供(i)表示艙室壓力高度的信號(hào)和(ii)閥門(mén)制動(dòng)信號(hào)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，確定飛機(jī)艙室的壓力高度的方法包括以下步驟利用第一壓力確定方法確定艙室壓力，利用不同于第一壓力確定方法的第二壓力確定方法確定艙室壓力，以及根據(jù)利用至少第一和第二壓力確定方法之一所確定的艙室壓力來(lái)確定艙室壓力高度。
在一個(gè)另一個(gè)實(shí)施例中，在一個(gè)具有用來(lái)控制在飛機(jī)中的艙室壓力的流出閥的艙室壓力控制系統(tǒng)中，控制流出閥位置的方法包括以下步驟利用第一壓力確定方法確定艙室壓力，利用不同于第一壓力確定方法的第二壓力確定方法確定艙室壓力，根據(jù)利用至少第一和第二壓力確定方法之一所確定的艙室壓力來(lái)確定艙室壓力高度，以及基于所確定的艙室壓力高度來(lái)控制流出閥的位置。
根據(jù)下面詳細(xì)的描述以及說(shuō)明發(fā)明原理的附圖，通過(guò)舉例的方式說(shuō)明本發(fā)明的原理，使得優(yōu)選電路和閥門(mén)的其他獨(dú)立的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)變得顯而易見(jiàn)。


圖1為依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的儀器和控制電路的功能原理結(jié)構(gòu)圖，圖2為采用圖1中描述的一個(gè)或多個(gè)電路的集成艙室壓力控制系統(tǒng)閥的透視圖；圖3為圖2的艙室壓力控制系統(tǒng)以及到其他設(shè)備的接口的功能結(jié)構(gòu)圖；具體實(shí)施方式
依據(jù)本發(fā)明的特殊優(yōu)選實(shí)施例的儀器和控制電路的功能原理結(jié)構(gòu)圖在圖1中示出。如圖所示，儀器和控制電路100包括兩個(gè)壓力傳感器，一個(gè)第一(或主)壓力傳感器102和一個(gè)第二(或次)壓力傳感器104。電路100也包括兩個(gè)信號(hào)調(diào)節(jié)電路，一個(gè)第一信號(hào)調(diào)節(jié)電路106和一個(gè)第二信號(hào)調(diào)節(jié)電路108，并且進(jìn)一步包括一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)電路110，一個(gè)處理器112和一個(gè)離散信號(hào)處理電路114。主壓力傳感器102和第二壓力傳感器104具有相同的用途，感應(yīng)艙室壓力并提供一個(gè)表示艙室壓力的信號(hào)。然而，在優(yōu)選實(shí)施例中，主102和次104壓力傳感器物理上或功能上是不同的，或者都不同。例如，在優(yōu)選實(shí)施例中，主壓力傳感器102是電容式壓力傳感器，次壓力傳感器104是壓阻式壓力傳感器。因此，傳感器102，104物理上和功能上都不相同。然而，可以理解的是，傳感器102，104可能物理上互不相同但是功能上是相似的。例如，傳感器102，104都可能是物理構(gòu)造不同的電容式壓力傳感器(或壓阻式傳感器)。另外可以理解的是，這些傳感器類(lèi)型僅僅是優(yōu)選實(shí)施例的示例并且主102和次104壓力傳感器可能是其他類(lèi)型的傳感器，包括但不限于應(yīng)變計(jì)傳感器、光學(xué)傳感器和熱學(xué)傳感器等，只要這些傳感器物理上和/或功能上是不同的。
主102和次104壓力傳感器提供的艙室壓力信號(hào)分別通過(guò)第一106和第二108信號(hào)調(diào)節(jié)電路被適當(dāng)調(diào)節(jié)以便進(jìn)一步進(jìn)行處理和傳送。與主102和次104壓力傳感器的不同類(lèi)似，第一106和第二108信號(hào)調(diào)節(jié)電路也是不同的。特別地，第一信號(hào)調(diào)節(jié)電路106是可以將來(lái)自主壓力傳感器102的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的數(shù)字信號(hào)調(diào)節(jié)電路，然而第二信號(hào)調(diào)節(jié)電路108是一個(gè)模擬調(diào)節(jié)電路。例如，在所述的實(shí)施例中，主壓力傳感器102是電容式壓力傳感器，第一信號(hào)調(diào)節(jié)電路108是頻率-數(shù)字(F-D)轉(zhuǎn)換器電路。使用F-D轉(zhuǎn)換器電路，因?yàn)楣脑陔娙菔絺鞲衅髦兴母袘?yīng)元件的電容隨著壓力的變化而變化。因此，電容式壓力傳感器提供的交流(AC)信號(hào)的頻率將與感應(yīng)到的壓力成比例變化。在所述的實(shí)施例中，第二信號(hào)調(diào)節(jié)電路108是一個(gè)具有坡度，偏移量和溫度補(bǔ)償電路的模擬放大電路，它提供與感應(yīng)到的艙室壓力成比例的直流(DC)信號(hào)。可以理解，圖1所示的第一106和第二108信號(hào)調(diào)節(jié)電路僅是優(yōu)選實(shí)施例的示例，其他類(lèi)型的數(shù)字和模擬信號(hào)調(diào)節(jié)電路也可被用來(lái)為主102和次104壓力傳感器提供適當(dāng)信號(hào)調(diào)節(jié)。然而，無(wú)論使用何種類(lèi)型的信號(hào)調(diào)節(jié)電路，第一106和第二108信號(hào)調(diào)節(jié)電路最好是不相同的。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向電路的其余部分，可以看到第二信號(hào)調(diào)節(jié)電路108提供的被調(diào)節(jié)的模擬壓力信號(hào)被提供給A/D電路110，也可能通過(guò)緩沖放大器109和輸入/輸出(I/O)連接器118而被直接提供給外部航空電子系統(tǒng)。值得注意的是，被調(diào)節(jié)的模擬壓力信號(hào)也被提供給下面要討論的離散信號(hào)處理電路114。A/D電路110接收來(lái)自第二信號(hào)調(diào)節(jié)電路108的被調(diào)節(jié)的模擬壓力信號(hào)，并用傳統(tǒng)的方式將模擬壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成等價(jià)的數(shù)字信號(hào)。該A/D電路110可能是已知技術(shù)中提供這種功能的諸多A/D電路的任意一種。另外值得注意的是，A/D電路110可能是一個(gè)獨(dú)立的電路元件，或者可能是將要描述的處理器112的集成部分。
處理器112接收第一信號(hào)調(diào)節(jié)電路106和A/D電路110提供的數(shù)字壓力信號(hào)。處理器112也從外部源接收表示飛機(jī)高度113的數(shù)字信號(hào)。處理器112(利用存儲(chǔ)在外部或板上的存儲(chǔ)器中的軟件)處理這些數(shù)字壓力信號(hào)以提供滿(mǎn)足飛機(jī)適航要求所必須的報(bào)警、指示和控制信號(hào)，以及不是滿(mǎn)足適航要求所明確需要的附加指示信號(hào)。也就是說(shuō)，處理器112至少提供一個(gè)表示艙室壓力高度，艙室壓力高度變化率，艙室和周?chē)h(huán)境的差額壓力，以及高艙室高度報(bào)警的信號(hào)和氧氣撒布控制信號(hào)。為達(dá)此目的，處理器112利用適當(dāng)?shù)淖儞Q軟件來(lái)確定基于主感應(yīng)器壓力信號(hào)(PcPrimary)的艙室壓力(Pc)，基于次壓力信號(hào)(PcSecondary)的艙室壓力，和基于飛機(jī)高度信號(hào)(Pa)的大氣壓力。處理器112利用所確定的主艙室壓力(PcPrimary)或次艙室壓力(PcSecondary)，結(jié)合確定的大氣壓力(Pa)，去確定艙室壓力高度，艙室壓力變化率，和艙室和周?chē)h(huán)境的差額壓力，并產(chǎn)生離散邏輯信號(hào)，比如高艙室高度報(bào)警信號(hào)，高度限制信號(hào)和氧氣撒布邏輯信號(hào)。處理器112也可以產(chǎn)生特殊飛機(jī)所需要的其他離散的報(bào)警，警告，或邏輯信號(hào)。典型地，處理器112利用確定的主壓力(PcPrimary)去確定報(bào)警，指示和邏輯信號(hào)，并使用所確定的次壓力(PcSecondary)作為備份。處理器112包括確定主和次壓力信號(hào)的有效性的內(nèi)置測(cè)試(BIT)軟件，壓力信號(hào)的有效性是通過(guò)確定輸入信號(hào)和電源提供電壓是否在指定誤差范圍內(nèi)，來(lái)自傳感器的輸出信號(hào)在預(yù)定的范圍之內(nèi)，并且將來(lái)自壓力傳感器的輸出信號(hào)相互比較來(lái)確定的。因此，如果BIT軟件確定主信號(hào)缺失或傳感器是不能工作，那么處理器112將使用確定的次艙室壓力(PcSecondary)來(lái)代替。
一旦壓力指示，報(bào)警和撒布邏輯信號(hào)被確定，處理器112用至少兩種不同的數(shù)據(jù)傳輸格式傳輸這些數(shù)據(jù)信號(hào)。第一傳輸格式是數(shù)據(jù)總線通信格式。在優(yōu)選的實(shí)施例中，第一傳輸格式是ARINC429協(xié)議，盡管各種其他的數(shù)據(jù)總線通信協(xié)議也可以被采用，包括但不局限于RS422和ARINC629。下面將進(jìn)一步討論，通過(guò)通信總線120和I/O連接器118，采用數(shù)據(jù)總線通信格式被傳送的數(shù)據(jù)信號(hào)被提供給飛機(jī)的顯示/指示/報(bào)警系統(tǒng)(例如，航空電子系統(tǒng))以進(jìn)一步處理。值得注意的是，第一傳輸格式能采用可編程邏輯設(shè)備(PLD)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)；然而，在優(yōu)選的實(shí)施例中，使用軟件去提供成本、重量和尺寸節(jié)約。第二數(shù)據(jù)傳輸格式是一個(gè)離散信號(hào)格式。用離散信號(hào)格式傳送的數(shù)據(jù)信號(hào)被提供給離散信號(hào)處理電路114。
離散信號(hào)處理電路114接收來(lái)自第二信號(hào)調(diào)節(jié)電路108的已調(diào)節(jié)的模擬壓力信號(hào)和來(lái)自處理器112的離散邏輯信號(hào)的至少一部分，并通過(guò)輸出連接器118提供合適的離散邏輯信號(hào)給飛機(jī)的航空電子系統(tǒng)。在所述的實(shí)施例中，離散信號(hào)處理電路114包括多個(gè)比較電路122，多個(gè)邏輯或電路124，和多個(gè)反相緩沖放大電路126。為提供給航空電子系統(tǒng)的每個(gè)離散邏輯信號(hào)提供這些電路中的每一個(gè)。如所描述的，每個(gè)比較器電路122有至少兩個(gè)輸入端子，一個(gè)輸入端子被連接以接收已調(diào)節(jié)的模擬壓力信號(hào)，另一輸入端子被連接到一個(gè)被設(shè)置為預(yù)定電壓定點(diǎn)值的可變分壓器123。每個(gè)比較器電路122相同地操作。即是，當(dāng)已調(diào)節(jié)的模擬壓力信號(hào)的幅度小于特定的電壓設(shè)定值時(shí)，比較器電路122將輸出邏輯高信號(hào)，否則輸出邏輯低信號(hào)。每個(gè)比較器電路122的輸出端被連接到邏輯或電路124之一。
與比較器電路122類(lèi)似，每個(gè)邏輯或電路124包括至少兩個(gè)輸入端子。正如上面提到的，其中一個(gè)輸入端子被連接到一個(gè)比較器電路122的輸出端。另一個(gè)輸入端子被連接以接收由處理器112提供的離散信號(hào)之一。眾所周知，當(dāng)它的一個(gè)或多個(gè)輸入為高電平時(shí)，邏輯或電路輸出邏輯高電平信號(hào)，并且僅當(dāng)輸入都為低電平時(shí)，輸出邏輯低電平信號(hào)。因此，在所述的實(shí)施例中，當(dāng)邏輯或電路相應(yīng)的比較器電路122輸出一個(gè)高電平信號(hào)或者由處理器112提供給它的離散信號(hào)為一個(gè)高電平信號(hào)時(shí)，邏輯或電路124輸出一個(gè)邏輯高電平信號(hào)。每個(gè)邏輯或電路124的輸出端被連接到反相緩沖放大器126之一的輸入端，反相緩沖放大器反相邏輯或電路的輸出并通過(guò)I/O連接器120提供反相的離散邏輯信號(hào)給航空電子系統(tǒng)。需注意，處理器112的離散輸出和模擬離散輸出(例如比較器電路122輸出)可能各自地提供給航空電子系統(tǒng)，而不是在邏輯上對(duì)信號(hào)進(jìn)行或運(yùn)算。然而，通過(guò)邏輯或運(yùn)算信號(hào)，為每個(gè)離散信號(hào)使用一個(gè)單獨(dú)的輸出，這將節(jié)省飛機(jī)上的全部配線。此外，可以理解，緩沖放大器126可能是高壓側(cè)驅(qū)動(dòng)器或低壓側(cè)驅(qū)動(dòng)器，這取決于所執(zhí)行的邏輯。
如圖1所示，電路100也可被用于提供兩個(gè)獨(dú)立的高度限制離散信號(hào)，第一高度限制離散信號(hào)152基于被主壓力傳感器102感應(yīng)到的壓力，第二高度限制離散信號(hào)154基于被次級(jí)壓力傳感器感104應(yīng)到的壓力。這些離散信號(hào)不進(jìn)行邏輯或運(yùn)算，而是被作為獨(dú)立的離散信號(hào)輸出而被提供。眾所周知，高度限制離散信號(hào)152，154可被提供給艙室壓力控制系統(tǒng)，并且如果是這樣，可以超控艙室壓力控制閥的自動(dòng)和手動(dòng)控制。因此，這個(gè)功能在四口雙出重合邏輯設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)，因此如果一個(gè)失靈，它將既不引起也不阻止超控功能。正如下面要進(jìn)一步描述的那樣，如果這些信號(hào)152，154確實(shí)被提供給艙室壓力控制系統(tǒng)，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)已調(diào)節(jié)壓力信號(hào)指示艙室壓力處于或高于高度限制設(shè)定點(diǎn)時(shí)，艙室壓力控制系統(tǒng)關(guān)閉飛機(jī)的流出閥。
儀器和控制電路100采用兩個(gè)不同的壓力傳感器去感應(yīng)艙室壓力和兩個(gè)不同的信號(hào)調(diào)節(jié)電路。電路100還采用多種不同數(shù)據(jù)傳輸格式格式化并傳送數(shù)據(jù)。結(jié)果，致使電路100不起作用或阻止數(shù)據(jù)傳輸?shù)目赡苄允欠浅Ｐ〉?。電?00可以作為一個(gè)單機(jī)設(shè)備和控制電路被實(shí)現(xiàn)，或在冗余的雙通道系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，這可以進(jìn)一步減少因?yàn)閭鬏數(shù)墓矐B(tài)失靈而引起的故障或者信號(hào)丟失的可能性。電路100還可被實(shí)現(xiàn)為飛機(jī)的艙室壓力控制系統(tǒng)的一部分。實(shí)際上，在一個(gè)特殊的優(yōu)選實(shí)施例中，電路100在一個(gè)具有雙冗余電子控制器的集成艙室壓力控制系統(tǒng)中被實(shí)現(xiàn)。當(dāng)電路100在這種結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)時(shí)，處理器112不僅提供指示、報(bào)警和氧氣撒布邏輯信號(hào)，而且提供用來(lái)控制一個(gè)或多個(gè)艙室壓力控制系統(tǒng)閥的位置的制動(dòng)控制信號(hào)?，F(xiàn)在將提供執(zhí)行的說(shuō)明書(shū)，參見(jiàn)圖2。
依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，集成艙室壓力控制系統(tǒng)閥200的普通結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)閥體202，一個(gè)閥盤(pán)204，一個(gè)制動(dòng)器聯(lián)合裝置206，和一個(gè)電子控制單元208。閥體202更適宜配置為一個(gè)通用的輸送管，具有一個(gè)流入口210和一個(gè)流出口212。閥盤(pán)204被轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在流入口210和流出口212之間的閥體202內(nèi)，并且更適宜是一個(gè)蝶形盤(pán)，盡管可以理解，其他類(lèi)型的閥盤(pán)也可以使用。閥盤(pán)204被連接到用于將閥盤(pán)204定位在打開(kāi)和關(guān)閉位置的制動(dòng)器聯(lián)合裝置206。電子控制單元208被包含在殼體214內(nèi)，并包括至少兩個(gè)冗余通道。這些冗余通道的每一個(gè)包括上述的儀器和控制電路100，和一個(gè)下面將要描述的電機(jī)控制電路。電子控制單元?dú)んw214包括多個(gè)開(kāi)口216，最好電子控制單元208中的每個(gè)冗余通道都有一個(gè)開(kāi)口。這些開(kāi)口216允許在每個(gè)電路100中的主102和次104壓力傳感器去感應(yīng)飛機(jī)艙室壓力。
已經(jīng)描述了集成艙室壓力控制系統(tǒng)閥200的優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，現(xiàn)在將描述閥200的更詳細(xì)的說(shuō)明和它如何與飛機(jī)以及各種外部?jī)x器和控制裝備接口。為了如此，參見(jiàn)圖3中的原理框圖。如圖所示，集成艙室壓力控制系統(tǒng)閥200被安裝在飛機(jī)艙壁302上，以致流入口210暴露于飛機(jī)艙室304并且流出口212暴露于飛機(jī)外部大氣306。因此飛行期間，飛機(jī)艙室304內(nèi)的壓力可以通過(guò)控制閥盤(pán)204的位置來(lái)控制。如上所述，閥盤(pán)204被制動(dòng)器聯(lián)合裝置206定位。在所描述的實(shí)施例中，制動(dòng)器聯(lián)合裝置206包括多個(gè)電機(jī)306，每一個(gè)電機(jī)都被機(jī)械連接到傳動(dòng)機(jī)構(gòu)308(電子控制器208中的每個(gè)通道都有一個(gè))，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)依次被機(jī)械連接到閥盤(pán)204。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)308包括一個(gè)求和點(diǎn)，以便在必要時(shí)兩個(gè)電機(jī)306都能同時(shí)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)308?？梢岳斫猓苿?dòng)器聯(lián)合裝置206也能夠利用單個(gè)電機(jī)306或者兩個(gè)以上電機(jī)306被實(shí)現(xiàn)。
如前所述，電子控制單元208最好是冗余雙通道控制器，包括一個(gè)第一通道301和一個(gè)第二通道303。技術(shù)人員將意識(shí)到電子控制單元也能夠由兩個(gè)以上冗余通道構(gòu)成。運(yùn)行期間，冗余通道301(303)中的一個(gè)是活動(dòng)的，而另一個(gè)通道303(301)是不活動(dòng)的。通道可用狀態(tài)經(jīng)由通道間通信鏈路309在每個(gè)通道301，303之間傳送并被監(jiān)控。因此，如果活動(dòng)通道301(303)發(fā)現(xiàn)本身有故障或者變成不活動(dòng)的，則以前不活動(dòng)的通道303(301)將感應(yīng)到這種情況并變成活動(dòng)通道，以前活動(dòng)的通道301(303)將變成不活動(dòng)的。
每個(gè)控制器通道301，303包括前述的儀器和控制電路100，以及一個(gè)電機(jī)控制電路310。正如上面所提到的，在這種配置中，每個(gè)通道中的儀器和控制電路100將制動(dòng)控制信號(hào)311，以及前述的高度限制離散邏輯信號(hào)152，154提供給其它通道的電機(jī)控制電路310以及自身的電機(jī)控制電路310。在每個(gè)通道中的儀器和控制電路100還將用各種數(shù)據(jù)傳輸格式來(lái)提供前述的報(bào)警、指示和氧氣撒布信號(hào)給飛機(jī)的航空電子系統(tǒng)305。電機(jī)控制電路310接收來(lái)自?xún)x器和控制電路100或手動(dòng)控制面板312的制動(dòng)控制信號(hào)，并響應(yīng)這些信號(hào)，控制制動(dòng)器聯(lián)合裝置206，從而控制閥盤(pán)204的位置和艙室壓力。值得注意的是，電機(jī)控制電路310可以使用許多已知的電機(jī)控制方案的任意一種來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，技術(shù)人員將意識(shí)到該系統(tǒng)可以采用獨(dú)立的手動(dòng)控制面板312實(shí)現(xiàn)，或者可以包括完全避開(kāi)控制通道301，303中的每一個(gè)并直接向電機(jī)306提供制動(dòng)信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)附加手動(dòng)控制面板。還需注意到，閥門(mén)200可以作為一個(gè)氣壓控制閥或一個(gè)液壓控制閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。
航空電子系統(tǒng)305接收從電子控制器208中的儀器和控制電路100提供的各種指示、報(bào)警和氧氣撒布邏輯信號(hào)。航空電子設(shè)備305適當(dāng)?shù)靥幚磉@些信號(hào)并在飛行甲板顯示面板330上顯示艙室壓力高度，艙室壓力高度變化率，艙室和周?chē)h(huán)境的差額壓力，以及高度報(bào)警，并提供適當(dāng)?shù)难鯕馊霾夹盘?hào)給飛機(jī)的氧氣供應(yīng)系統(tǒng)332。航空電子系統(tǒng)305的每個(gè)通道用來(lái)處理從儀器和控制電路100提供的信號(hào)的具體方法會(huì)各種各樣，并且具體電路結(jié)構(gòu)和處理軟件也各種各樣。所采用的具體方法對(duì)于本發(fā)明的理解不是必要的，因此不作進(jìn)一步描述。
儀器和控制電路100使用多種不同的傳感器和用于報(bào)警，指示，以及控制的信號(hào)，并且減小了無(wú)指示逐漸減壓事故的可能性。電路100可以在與控制閥200集成在一起的艙室壓力控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。如此一來(lái)，集成的艙室壓力控制系統(tǒng)減小了無(wú)指示逐漸減壓事故的可能性，并且基本上沒(méi)有增加安裝，集成和維護(hù)成本，也沒(méi)有顯著增加飛機(jī)重量或占用飛機(jī)的額外空間。
雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)明白，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以作各種變化以及等價(jià)物可以替代其中的元件。此外，按照本發(fā)明的教導(dǎo)，在不脫離其中的本質(zhì)范圍的情況下，可以作許多修改以適合特殊的情況或材料。因此，本發(fā)明意圖不被限制在作為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最好模式而公開(kāi)的特定實(shí)施例，本發(fā)明將包括落在附加權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種飛機(jī)艙室壓力控制閥，包括一個(gè)閥體(202)；一個(gè)安裝在閥體(202)上并且可在關(guān)閉位置和打開(kāi)位置移動(dòng)的閥門(mén)(204)；至少兩個(gè)安裝在閥體上的控制器電路(301，303)，每個(gè)控制器電路可感應(yīng)艙室壓力并提供閥門(mén)制動(dòng)信號(hào)；以及一個(gè)安裝在閥體(202)上的閥門(mén)制動(dòng)器(206)，并能響應(yīng)一個(gè)或多個(gè)閥門(mén)制動(dòng)信號(hào)，將閥門(mén)定位到預(yù)定的位置，其中每個(gè)控制器電路包括一個(gè)可感應(yīng)飛機(jī)艙室壓力并提供表示該壓力的第一壓力信號(hào)的第一壓力傳感器(102)，一個(gè)不同于第一壓力傳感器(102)，可感應(yīng)艙室壓力并提供表示該壓力的第二壓力信號(hào)的第二壓力傳感器(104)，一個(gè)可接收第一壓力信號(hào)并響應(yīng)之以提供數(shù)字壓力信號(hào)的數(shù)字信號(hào)調(diào)節(jié)電路(106)，一個(gè)可接收第二壓力信號(hào)并響應(yīng)之以提供模擬壓力信號(hào)的模擬信號(hào)調(diào)節(jié)電路(108)，以及一個(gè)處理器(112)被連接以接收模擬壓力信號(hào)和數(shù)字壓力信號(hào)并響應(yīng)之以提供(i)第一數(shù)據(jù)傳輸格式的表示艙室壓力高度的信號(hào)和(ii)閥門(mén)制動(dòng)信號(hào)。
2.權(quán)利要求1中的閥門(mén)，其中處理器(112)可進(jìn)一步提供第一數(shù)據(jù)傳輸格式的、表示艙室壓力高度變化率的信號(hào)。
3.權(quán)利要求1中的閥門(mén)，其中處理器(112)進(jìn)一步被連接以提供一個(gè)表示飛機(jī)外部的周?chē)h(huán)境壓力(113)的信號(hào)；和處理器(112)進(jìn)一步被連接以提供第一數(shù)據(jù)傳輸格式的、表示飛機(jī)艙室壓力和周?chē)h(huán)境壓力的差額壓力的信號(hào)。
4.權(quán)利要求1中的閥門(mén)，其中，當(dāng)表示艙室壓力高度的信號(hào)處于或高于至少一個(gè)預(yù)定設(shè)置點(diǎn)時(shí)，處理器(112)可進(jìn)一步提供至少一個(gè)第一數(shù)據(jù)傳輸格式的報(bào)警/控制信號(hào)。
5.權(quán)利要求4中的閥門(mén)，其中，當(dāng)表示艙室壓力高度的信號(hào)處于或高于至少一個(gè)預(yù)定設(shè)置點(diǎn)時(shí)，處理器(112)可進(jìn)一步提供至少一個(gè)第二數(shù)據(jù)傳輸格式的報(bào)警/控制信號(hào)。
6.權(quán)利要求6中的閥門(mén)，其中，由處理器(112)提供的報(bào)警/控制信號(hào)包括至少一個(gè)高的高度報(bào)警信號(hào)和一個(gè)氧氣撒布控制信號(hào)。
7.權(quán)利要求6中的閥門(mén)，其中，由處理器(112)提供的報(bào)警/控制信號(hào)進(jìn)一步包括一個(gè)高度限制控制信號(hào)。
8.權(quán)利要求5中的閥門(mén)，進(jìn)一步包括一個(gè)離散信號(hào)處理電路(114)，被連接以接收(i)第二數(shù)據(jù)傳輸格式的報(bào)警/控制信號(hào)和(ii)模擬壓力信號(hào)，并且當(dāng)模擬壓力信號(hào)和已處理的報(bào)警/控制信號(hào)之一處于或低于至少一個(gè)預(yù)定設(shè)置點(diǎn)時(shí)，可提供至少一個(gè)離散邏輯信號(hào)。
9.權(quán)利要求8中的閥門(mén)，其中，離散信號(hào)處理電路(114)包括至少一個(gè)比較器電路(122)，它具有一個(gè)連接到表示報(bào)警/控制設(shè)置點(diǎn)的參考電壓量的第一輸入端子，和一個(gè)被連接以接收模擬壓力信號(hào)的第二輸入端子，當(dāng)模擬壓力信號(hào)處于或低于參考電壓量時(shí)，每個(gè)比較器電路(122)可提供一個(gè)模擬報(bào)警/控制信號(hào)；以及至少一個(gè)邏輯或電路(124)，它具有一個(gè)被連接以接收模擬報(bào)警/控制信號(hào)之一的第一輸入端子，和一個(gè)被連接以接收第二數(shù)據(jù)傳輸格式的報(bào)警/控制信號(hào)之一的第二輸入端子，一收到模擬報(bào)警/控制信號(hào)和已處理的報(bào)警/控制信號(hào)之一，便可提供一個(gè)離散邏輯信號(hào)。
10.權(quán)利要求1中的閥門(mén)，進(jìn)一步包括一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(110)，它被連接在第二信號(hào)調(diào)節(jié)電路和處理器之間，并可將模擬壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二數(shù)字壓力信號(hào)。
全文摘要
一種集成艙室壓力控制系統(tǒng)閥，它使用雙冗余通道電子控制單元來(lái)控制閥門(mén)(204)并且向飛機(jī)的航空電子系統(tǒng)提供報(bào)警、指示和控制信號(hào)。電子控制單元中的每個(gè)通道包括使用用于報(bào)警、指示以及控制的多個(gè)不同傳感器(102，104)和信號(hào)的一個(gè)儀器和控制電路(204)。這種構(gòu)造減小了造成無(wú)指示逐漸減壓事故的共態(tài)失靈的可能性。
文檔編號(hào)B64D13/02GK1646366SQ03808483
公開(kāi)日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2003年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月21日
發(fā)明者D·W·霍爾納, A·D·邦, J·P·拉邦 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司