專利名稱：Dc傳感器的激勵(lì)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于激勵(lì)直流(DC)傳感器的電路。該激勵(lì)電路更特別地打算納入到用于控制飛機(jī)引擎的設(shè)備中。
背景技術(shù)：
這種控制設(shè)備包括一種控制器，該控制器因變于引擎溫度、引擎壓力和各引擎組件的狀態(tài)確定尤其燃料流量。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，該設(shè)備包括激勵(lì)電路和采集電路，它們連接于包括例如熱電偶型溫度探頭和應(yīng)變儀之類的DC傳感器的傳感器并返回小振幅的相應(yīng)DC信號(hào)。在這種應(yīng)用中，在控制設(shè)備故障可能對(duì)飛機(jī)運(yùn)作具有顯著后果的情況下，主要考量之一是檢測(cè)故障和優(yōu)選地識(shí)別出故障的組件。目前，在缺乏這種識(shí)別時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到故障時(shí)需要改變包括傳感器和相關(guān)電路的整個(gè)組裝件。這引起了高成本。這種檢測(cè)和識(shí)別可使用復(fù)雜電子組件來(lái)實(shí)現(xiàn)。遺憾的是，增加電子組件的復(fù)雜性具有可靠性下降和成本上升的后果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供允許檢測(cè)和識(shí)別激勵(lì)電路中的故障的簡(jiǎn)單手段。為此，本發(fā)明提供一種激勵(lì)至少一個(gè)DC傳感器的電路，該電路包括連接于主系統(tǒng)和調(diào)節(jié)環(huán)的數(shù)字調(diào)節(jié)控制器，該主系統(tǒng)包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，該數(shù)模轉(zhuǎn)換器經(jīng)由非倒相放大路徑并經(jīng)由倒相放大路徑連接于傳感器以發(fā)送包含差模下的DC分量的傳感器激勵(lì)信號(hào)，該調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接于放大的路徑，電路包括與轉(zhuǎn)換器并聯(lián)地連接于控制器的監(jiān)視系統(tǒng)，從而因變于從放大路徑取得的信號(hào)的交流(AC)分量發(fā)出信號(hào)，數(shù)字控制器設(shè)置成將共模狀態(tài)下的正弦波注入激勵(lì)信號(hào)并分析由監(jiān)視系統(tǒng)輸出的信號(hào)和由ADC輸出的信號(hào)。分析來(lái)自監(jiān)視系統(tǒng)和來(lái)自調(diào)節(jié)系統(tǒng)的信號(hào)使揭示故障和識(shí)別故障變得可能。正弦波不干擾在差模下受到激勵(lì)的傳感器的操作，但用來(lái)檢測(cè)和識(shí)別故障。因此，監(jiān)視系統(tǒng)用來(lái)通過(guò)檢測(cè)放大器的輸出信號(hào)來(lái)檢查放大器的操作，所述輸出信號(hào)在正常工作中是AC信號(hào)而在故障狀況下是DC信號(hào)。調(diào)節(jié)系統(tǒng)也用來(lái)檢測(cè)和識(shí)別故障。因此，在正常操作中，調(diào)節(jié)系統(tǒng)觀察到的只有DC信號(hào)，但在諸放大路徑中的一個(gè)被短路至地的情形下，正弦波從該放大路徑中消失，而在其它放大路徑中依然存在，由此正弦波出現(xiàn)在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中。調(diào)節(jié)系統(tǒng)也可能檢測(cè)開(kāi)路(因此電流為零)或差分短路(因此電壓為零)的存在。由此通過(guò)簡(jiǎn)單的組件來(lái)檢測(cè)故障。數(shù)字調(diào)節(jié)也能在數(shù)字控制器和傳感器之間設(shè)置阻抗，籍此保護(hù)數(shù)字控制器不受雷擊而不必訴諸特殊的避雷裝置(例如Transorb型避雷裝置)，相反在傳統(tǒng)的模擬調(diào)節(jié)下，這種阻抗的存在將導(dǎo)致對(duì)傳感器操作有害的電壓降并因此需要訴諸特殊的避雷裝置。優(yōu)選地，調(diào)節(jié)環(huán)包括電流調(diào)節(jié)路徑和電壓調(diào)節(jié)路徑，這些路徑經(jīng)由選擇性的連接開(kāi)關(guān)連接于ADC。電路因此根據(jù)與之相連的傳感器充當(dāng)電壓源或電流源。在閱讀本發(fā)明的特定、非限制性實(shí)施例的以下描述時(shí)，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)顯現(xiàn)。


參見(jiàn)唯一的附圖，該圖是根據(jù)本發(fā)明的電路的示圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的激勵(lì)電路更打算具體地用于基于來(lái)自引擎中包含的傳感器的信息和來(lái)自飛機(jī)駕駛員的指令控制飛機(jī)引擎的設(shè)備。控制設(shè)備作用于一部件以調(diào)節(jié)將燃料引入引擎的燃燒室的速率。這類傳感器包括DC傳感器，該DC傳感器要么在恒定電壓下受到激勵(lì)，比如壓力傳感器(例如受電壓激勵(lì)的應(yīng)變儀)，要么在恒定電流下受到激勵(lì)，比如溫度傳感器(例如受電流激勵(lì)的鉬探針)。本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中的激勵(lì)電路被設(shè)置成同等地能夠激勵(lì)這些類型中的任一類型的傳感器。激勵(lì)電路包括連接至主系統(tǒng)、連接至調(diào)節(jié)環(huán)和連接至監(jiān)視系統(tǒng)的數(shù)字調(diào)節(jié)計(jì)算器 1 (或數(shù)字內(nèi)核)，所述主系統(tǒng)、調(diào)節(jié)環(huán)和監(jiān)視系統(tǒng)分別用附圖標(biāo)記2、3、4表示。主系統(tǒng)2包括經(jīng)由非倒相放大路徑7和倒相放大路徑8連接于傳感器6的DAC5。 非倒相放大路徑7包括非倒相放大器9和阻抗10，它們串聯(lián)地連接在DAC5和傳感器6之間。倒相放大路徑8包括倒相放大器11和阻抗12，它們串聯(lián)地連接在DAC5和傳感器6之間。阻抗10、12提供具有避雷功能的數(shù)字調(diào)節(jié)控制器1。調(diào)節(jié)環(huán)3包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 13，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器13通過(guò)電壓調(diào)節(jié)環(huán)14和電流調(diào)節(jié)環(huán)15從阻抗10、12的下游、連接于放大路徑7、8，這些環(huán)經(jīng)由選擇性連接開(kāi)關(guān)16或多路復(fù)用器連接于ADC13。電壓調(diào)節(jié)環(huán)14包括兩個(gè)路徑，這兩個(gè)路徑連接于選擇性連接開(kāi)關(guān) 16并連接于放大路徑7、8中的相應(yīng)一個(gè)。電流調(diào)節(jié)環(huán)包括兩個(gè)路徑，這兩個(gè)路徑連接于選擇性連接開(kāi)關(guān)16，且首先連接于放大路徑8其次連接于與路徑8串聯(lián)的電阻器17以提供電流-電壓轉(zhuǎn)換器。選擇性連接開(kāi)關(guān)16用來(lái)將ADC 13要么連接于電流調(diào)節(jié)環(huán)要么連接于電壓調(diào)節(jié)環(huán)，這取決于與放大路徑7、8連接的傳感器6的類型。監(jiān)視系統(tǒng)4包括兩個(gè)路徑4. 1,4. 2，每個(gè)路徑連接于數(shù)字調(diào)節(jié)控制器1并連接于相應(yīng)放大器9、11和阻抗10、12之間的放大路徑7、8中的相應(yīng)一個(gè)。每個(gè)路徑包括相應(yīng)的高通濾波器18. 1、18.2和相應(yīng)的比較器19. 1、19. 2，比較器19. 1、19. 2用于將通過(guò)高通濾波器 18. 1,18. 2輸出的信號(hào)與基準(zhǔn)進(jìn)行比較。比較器19和高通濾波器18與DAC 5并聯(lián)地連接于數(shù)字調(diào)節(jié)控制器1，以將基準(zhǔn)與從放大路徑7,8取出的在放大器9、11輸出側(cè)的每個(gè)信號(hào)的AC分量比較。高通濾波器18用來(lái)從取自放大路徑7、8的每個(gè)信號(hào)中去除DC分量。數(shù)字調(diào)節(jié)控制器1設(shè)置成在放大路徑7、8上發(fā)出激勵(lì)信號(hào)以在差模下激勵(lì)傳感器 6，并分析由ADC13輸出的信號(hào)。激勵(lì)信號(hào)根據(jù)在ADC13輸出側(cè)執(zhí)行的測(cè)量而確定，要么是電壓測(cè)量要么是電流測(cè)量，這取決于傳感器6。數(shù)字調(diào)節(jié)允許激勵(lì)電路是多用途的，并可改變傳感器6而不改變激勵(lì)電路。激勵(lì)電路配置成檢測(cè)和識(shí)別故障，即內(nèi)部故障(激勵(lì)電路的有效組件(例如轉(zhuǎn)換器和放大器)的故障)以及外部故障(開(kāi)路、差分短路和短路至地)。數(shù)字調(diào)節(jié)控制器1為此配置成將共模正弦波20注入到在放大路徑7、8上發(fā)出的激勵(lì)信號(hào)中，從而能分析來(lái)自比較器19的輸出的信號(hào)。正弦波不干擾傳感器，因?yàn)閭鞲衅鲀H受差模下的激勵(lì)信號(hào)的DC分量的影響。分析由比較器19輸出的信號(hào)能檢測(cè)內(nèi)部故障。在正常操作中，由比較器輸出的信號(hào)一般是正弦類型AC信號(hào)，在這里為方波信號(hào)21。這些信號(hào)源自對(duì)從放大器9、11的輸出取得的信號(hào)的比較和濾波。在內(nèi)部故障的狀況下，來(lái)自比較器19輸出側(cè)的信號(hào)是恒定的。分析來(lái)自ADC13輸出的信號(hào)用來(lái)檢測(cè)和識(shí)別外部故障。調(diào)節(jié)環(huán)4用來(lái)測(cè)量阻抗 11、12和傳感器6之間的電壓。來(lái)自比較器19的輸出信號(hào)用來(lái)確定來(lái)自放大器9、10的輸出電壓。然后可根據(jù)阻抗和由傳感器6汲取的電流來(lái)計(jì)算所造成的電壓降。過(guò)小的電流或甚至零電流指示開(kāi)路，而過(guò)大的電流和零電壓指示差分短路。數(shù)字控制器由此將來(lái)自監(jiān)視系統(tǒng)的輸出信號(hào)與來(lái)自調(diào)節(jié)環(huán)的輸出信號(hào)作比較以檢測(cè)電壓和電流差。由于地面始終不處于同一電位，因此在飛機(jī)中如何檢測(cè)短路至地不是顯而易見(jiàn)的。調(diào)節(jié)環(huán)3在這里用來(lái)檢測(cè)這樣的短路至地狀態(tài)。在正常操作中，調(diào)節(jié)環(huán)3僅觀察到DC 分量，其它分量因其出現(xiàn)于兩放大路徑上的這一事實(shí)而被消除。然而，如果放大路徑之一被短路至地，則正弦波在該路徑上消失，而在其它放大路徑上依然存在。AC分量則出現(xiàn)在調(diào)節(jié)環(huán)4中。ADC13通過(guò)求平均(低通濾波)而恢復(fù)DC分量，并通過(guò)數(shù)字解調(diào)而恢復(fù)AC分量。 數(shù)字解調(diào)是與對(duì)應(yīng)于正弦波頻率的頻率同步執(zhí)行以消除噪聲的數(shù)字解調(diào)。如果源自同步解調(diào)的正弦波信號(hào)展現(xiàn)出比閾值更大的振幅，則存在短路至地的情況。由于數(shù)字調(diào)節(jié)控制器 1用來(lái)檢測(cè)哪個(gè)路徑接地，因此也可通過(guò)數(shù)字調(diào)節(jié)控制器1檢查正弦波的符號(hào)。下表總結(jié)了籍此檢測(cè)各種潛在故障的邏輯。
權(quán)利要求
1.一種激勵(lì)至少一個(gè)直流(DC)傳感器的電路，所述電路包括連接于主系統(tǒng)和調(diào)節(jié)環(huán)的數(shù)字調(diào)節(jié)控制器，所述主系統(tǒng)包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器經(jīng)由非倒相放大路徑并經(jīng)由倒相放大路徑連接于傳感器以發(fā)出包含差模下的DC分量的傳感器激勵(lì)信號(hào)，所述調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接于放大路徑，所述電路包括與所述轉(zhuǎn)換器并聯(lián)地連接于控制器的監(jiān)視系統(tǒng)，以因變于從放大路徑取得的信號(hào)的交流(AC)分量而發(fā)出信號(hào)，所述數(shù)字控制器設(shè)置成將共模狀態(tài)下的正弦波注入所述激勵(lì)信號(hào)并分析由監(jiān)視系統(tǒng)輸出的信號(hào)和由ADC輸出的信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述監(jiān)視系統(tǒng)包括用以將所述AC分量與基準(zhǔn)作比較的比較器。
3.如權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于，所述監(jiān)視系統(tǒng)包括用來(lái)消除來(lái)自從放大路徑取得的信號(hào)的DC分量的濾波器。
4.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，ADC13通過(guò)求平均從所述激勵(lì)信號(hào)恢復(fù)DC 分量并通過(guò)數(shù)字解調(diào)恢復(fù)其AC分量，所述數(shù)字解調(diào)與所述正弦波的頻率同步，并且所述數(shù)字控制器配置成將源自同步解調(diào)的正弦波信號(hào)與閾值作比較并檢查所述正弦波信號(hào)的符號(hào)。
5.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述數(shù)字控制器配置成將來(lái)自所述監(jiān)視系統(tǒng)的輸出信號(hào)和來(lái)自所述調(diào)節(jié)環(huán)的輸出信號(hào)作比較以檢測(cè)電壓和電流差。
6.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述調(diào)節(jié)環(huán)包括電流調(diào)節(jié)路徑和電壓調(diào)節(jié)路徑，這些路徑經(jīng)由選擇性連接開(kāi)關(guān)連接于ADC。
全文摘要
本發(fā)明提供一種激勵(lì)至少一個(gè)DC傳感器的電路，該電路包括連接于主系統(tǒng)和調(diào)節(jié)環(huán)的數(shù)字調(diào)節(jié)控制器，該主系統(tǒng)包括DAC，該DAC經(jīng)由非倒相放大路徑并經(jīng)由倒相放大路徑連接于傳感器以發(fā)送包含差模下的DC分量的傳感器激勵(lì)信號(hào)，該調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括ADC，該ADC連接于放大的路徑，該電路包括與轉(zhuǎn)換器并聯(lián)地連接于控制器的監(jiān)視系統(tǒng)，以因變于從放大路徑取得的信號(hào)的AC分量發(fā)出信號(hào)，數(shù)字控制器設(shè)置成將共模狀態(tài)下的正弦波注入激勵(lì)信號(hào)并分析由監(jiān)視系統(tǒng)輸出的信號(hào)和由ADC輸出的信號(hào)。
文檔編號(hào)G01D18/00GK102472646SQ201080031012
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月7日
發(fā)明者G·埃斯特韋, N·詹尼斯特 申請(qǐng)人:薩甘安全防護(hù)公司