一种低成本高可靠性油量测量系统的制作方法

1.本实用新型属于燃油油量测量技术领域，具体地说，涉及一种低成本高可靠性油量测量系统。


背景技术：

2.随着中小型飞机的飞速发展，各型飞机对燃油测量精度、成本的要求越来越高。目前飞机上使用传感器和独立的燃油测量计算机来监测剩余油量，每根传感器至少通过激励、反馈、地线三根线与计算机连接，由此将传感器电容信号传递到燃油计算机，通过燃油计算机内部的c/v、a/d变换模块将模拟信号转换成数字信号，供单片机处理得到油量数据及系统状态，最后通过通信模块发送至上位机。这样线路复杂，需要大量电缆进行连接，增加了系统重量的同时还增加了成本；此外，电容信号直接转换成电压信号，传输距离增加时，信号衰减较大，电压不稳定，将降低测量精度，在应用上具有一定的局限性。


技术实现要素：

3.本实用新型针对现有技术的上述缺陷和需求，提出了一种低成本高可靠性油量测量系统，通过cdc转换模块直接将电容信号转换成数字信号，数据处理模块对采集到的数字量进行处理，最终通过通信模块将油量数据传送出来，简化了系统接线，可有效控制系统重量和成本，且电流信号稳定不会随传输距离增加而变化，可进一步保证油量测量精度，并解决了传统的燃油测量方法占用资源多、成本高、测量精度低等缺点。
4.本实用新型具体实现内容如下：
5.本实用新型提出了一种低成本高可靠性油量测量系统，接收油量传感器传输来的电容信号，转换为数字信号进行使用和处理，所述低成本高可靠性油量测量系统包括cdc转换模块、数据处理模块、通信模块、上位机、复位模块、电源模块；
6.所述cdc转换模块、数据处理模块、通信模块、上位机依次连接；
7.所述cdc转换模块的输入端连接所述油量传感器；
8.所述复位模块与所述数据处理模块连接；
9.所述电源模块分别连接cdc转换模块、数据处理模块、通信模块。
10.为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述cdc转换模块包括转换芯片ad7746，通过所述转换芯片ad7746的sda引脚和scl引脚搭接两条串行总线与所述数据处理模块连接。
11.为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述数据处理模块包括芯片atmega128；
12.在所述芯片atmega128上设置有jtag调试单元、晶振单元；
13.所述芯片atmega128通过pd0引脚和pd2引脚与所述转换芯片ad7746连接。
14.为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述通信模块包括为rs232通信芯片的芯片max232cpe；
15.所述芯片max232cpe的12号引脚为输出信号的输出端与所述数据处理模块的芯片
atmega128的pe0引脚连接，芯片max232cpe的11号引脚为输入信号的输入端，与所述数据处理模块的芯片atmega128的pe1引脚连接。
16.为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述通信模块与所述上位机通过emi接口总线、rs422总线和rs232总线进行通信连接。
17.为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述电源模块包括电源芯片lm2842，所述电源芯片lm2842接收28v电压，输出5v电压到所述cdc转换模块、数据处理模块、通信模块。
18.本实用新型与现有技术相比具有以下优点及有益效果：
19.目前油量测量系统是将所有的传感器信号，通过电缆传送到燃油计算机，再经c/v、a/d变换后统一进行数据处理，这样使得电缆过于复杂，且电容信号直接转换成电压信号，随着传输距离的增加，信号衰减增大，电压不稳定也会影响测量精度，抗干扰能力弱。而本发明是通过cdc转换模块将每根传感器的电容信号直接转换成数字信号，只需两根线串行总线即可将数字信号传递给单片机，由单片机对其直接进行处理，最后通过通信总线将油量数据直接传送至上位机。系统接线简单，可有效控制系统重量和成本；且数字信号稳定不会随传输距离增加而变化，保证了油量测量过程的测量精度和抗干扰能力。
附图说明
20.图1是油量测量方法的原理示意图；
21.图2是图1中cdc转换模块框图；
22.图3是图1中数据处理模块电路原理示意图；
23.图4是图1中数据处理模块与通信模块电路原理示意图。
具体实施方式
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术工作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，都属于本实用新型保护的范围。
25.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；也可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
26.实施例1：
27.本实施例提出了一种低成本高可靠性油量测量系统，接收油量传感器传输来的电容信号，转换为数字信号进行使用和处理，如图1所示，所述低成本高可靠性油量测量系统包括cdc转换模块、数据处理模块、通信模块、上位机、复位模块、电源模块；
28.所述cdc转换模块、数据处理模块、通信模块、上位机依次连接；
29.所述cdc转换模块的输入端连接所述油量传感器；
30.所述复位模块与所述数据处理模块连接；
31.所述电源模块分别连接cdc转换模块、数据处理模块、通信模块。
32.工作原理：在图1中，油量测量方法主要涉及cdc转换模块、数据处理模块、通信模块以及电源模块和复位模块。传感器通过cdc转换芯片的激励端和调制器端连接，cdc转换模块将接收到的电容信号转换为数字信号后经内部的i2c总线发送至单片机，由单片机对其进行处理，解算出油量数据、系统状态等数据，通过通信总线发送至上位机；电源模块提供5v电源给电容信号-数字信号转换芯片、单片机和通信芯片；复位电路的作用是防止程序“跑飞”，对其进行实时监测。
33.实施例2：
34.本实施例在上述实施例1的基础上，为了更好地实现本实用新型，进一步地，如图2所示，所述cdc转换模块包括转换芯片ad7746，通过所述转换芯片ad7746的sda引脚和scl引脚搭接两条串行总线与所述数据处理模块连接。
35.工作原理：在图2中，采用电容信号-数字信号转换芯片ad7746，该芯片向传感器输出一个方波激励源，用恒定的电流对传感器进行周期性地充放电，此时，芯片内部的调制器不断的对通过传感器的电荷进行采样，并经过数字滤波处理，解调后输出数字量，最终结果通过串行总线即框图2中的sda、scl发送出来。
36.本实施例的其他部分与上述实施例1相同，故不再赘述。
37.实施例3：
38.本实施例在上述实施例1-2任一项的基础上，为了更好地实现本实用新型，进一步地，如图3所示，所述数据处理模块包括芯片atmega128；
39.在所述芯片atmega128上设置有jtag调试单元、晶振单元；
40.所述芯片atmega128通过pd0引脚和pd2引脚与所述转换芯片ad7746连接。
41.工作原理：在图3中，芯片atmega128作为数据处理器，与晶振g1、电容c13、c14组成数据处理模块，作用是通过i2c总线即图3中的引脚pd0、pd2获取图2中经cdc转换模块得到的数字信号，根据数字量解算当前液位,从而得到燃油油量；xp1及其外部r1～r3、r28 共4个电阻组成jtag接口，作用是外部设备可以通过jtag接口对avr单片机进行现场编程和模拟仿真。
42.本实施例的其他部分与上述实施例1-2任一项相同，故不再赘述。
43.实施例4：
44.本实施例在上述实施例1-3任一项的基础上，为了更好地实现本实用新型，进一步地，如图4所示，所述通信模块包括为rs232通信芯片的芯片max232cpe；
45.所述芯片max232cpe的12号引脚为输出信号的输出端与所述数据处理模块的芯片atmega128的pe0引脚连接，芯片max232cpe的11号引脚为输入信号的输入端，与所述数据处理模块的芯片atmega128的pe1引脚连接。
46.工作原理：在图4中，max232cpe为rs232通信芯片，当单片机向外围设备发送数据信息时，rs232通信芯片将单片机发送过来cmos电平格式的数据信息转换为rs232电平格式信息发送给外围设备。双方协定好通信协议即可接收和发送数据。此电路仅作参考，可替换为其他通信芯片。
47.本实施例的其他部分与上述实施例1-3任一项相同，故不再赘述。
48.实施例5：
49.本实施例在上述实施例1-4任一项的基础上，为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述通信模块与所述上位机通过emi接口总线、rs422总线和rs232总线进行通信连接。
50.本实施例的其他部分与上述实施例1-4任一项相同，故不再赘述。
51.实施例6：
52.本实施例在上述实施例1-5任一项的基础上，为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述电源模块包括电源芯片lm2842，所述电源芯片lm2842接收28v电压，输出5v电压到所述cdc转换模块、数据处理模块、通信模块。
53.本实施例的其他部分与上述实施例1-5任一项相同，故不再赘述。
54.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种低成本高可靠性油量测量系统，接收油量传感器传输来的电容信号，转换为数字信号进行使用和处理，其特征在于，包括cdc转换模块、数据处理模块、通信模块、上位机、复位模块、电源模块；所述cdc转换模块、数据处理模块、通信模块、上位机依次连接；所述cdc转换模块的输入端连接所述油量传感器；所述复位模块与所述数据处理模块连接；所述电源模块分别连接cdc转换模块、数据处理模块、通信模块。2.如权利要求1所述的一种低成本高可靠性油量测量系统，其特征在于，所述cdc转换模块包括转换芯片ad7746，通过所述转换芯片ad7746的sda引脚和scl引脚搭接两条串行总线与所述数据处理模块连接。3.如权利要求2所述的一种低成本高可靠性油量测量系统，其特征在于，所述数据处理模块包括芯片atmega128；在所述芯片atmega128上设置有jtag调试单元、晶振单元；所述芯片atmega128通过pd0引脚和pd2引脚与所述转换芯片ad7746连接。4.如权利要求3所述的一种低成本高可靠性油量测量系统，其特征在于，所述通信模块包括为rs232通信芯片的芯片max232cpe；所述芯片max232cpe的12号引脚为输出信号的输出端与所述数据处理模块的芯片atmega128的pe0引脚连接，芯片max232cpe的11号引脚为输入信号的输入端，与所述数据处理模块的芯片atmega128的pe1引脚连接。5.如权利要求4所述的一种低成本高可靠性油量测量系统，其特征在于，所述通信模块与所述上位机通过emi接口总线、rs422总线和rs232总线进行通信连接。6.如权利要求1或2或3或4或5所述的一种低成本高可靠性油量测量系统，其特征在于，所述电源模块包括电源芯片lm2842，所述电源芯片lm2842接收28v电压，输出5v电压到所述cdc转换模块、数据处理模块、通信模块。

技术总结
本实用新型提出了一种低成本高可靠性油量测量系统，通过CDC转换模块直接将电容信号转换成数字信号，数据处理模块对采集到的数字量进行处理，最终通过通信模块将油量数据传送出来，简化了系统接线，可有效控制系统重量和成本，且电流信号稳定不会随传输距离增加而变化，可进一步保证油量测量精度，并解决了传统的燃油测量方法占用资源多、成本高、测量精度低等缺点。低等缺点。低等缺点。


技术研发人员：周蓉 黎右翼 米茂华
受保护的技术使用者：四川泛华航空仪表电器有限公司
技术研发日：2021.11.08
技术公布日：2022/5/25