一種航空汽油發動機轉速測量系統的製作方法
2023-06-06 21:32:31 2
專利名稱：一種航空汽油發動機轉速測量系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及發動機電子控制技術領域，具體是一種航空汽油發動機轉速測量系統。
背景技術：
無人機使用的小型航空汽油機，重量輕、結構簡單。在使用時，操縱人員需要監控發動機的轉速或者控制發動機的轉速在一定的範圍內。就需要通過直接或者間接的方式測量發動機的轉速。傳統的發動機轉速測量往往需要在轉動部件上嵌入磁珠，或者通過在轉動軸上外接光電編碼器來實現。嵌入磁珠影響旋轉部件的動平衡，同時由於旋轉平面嵌入磁珠的距離和霍爾傳感器的距離不能保持恆定，測量過程中磁信號強度可能不足，造成測量不準確或者無法正常完成測量。另外某些特殊的零件無法嵌入磁性材料。光電編碼器需要安裝在發動機輸出軸上，安裝工作量大，在高轉速下測量器件容易損壞。另外，光電編碼器的傳感器容易受到大氣中的塵埃、發動機的潤滑機油等汙染，導致探頭被遮擋而造成測量不準確。其在惡劣環境下工作可靠性不高，在戶外容易受到日照的影響。
實用新型內容本實用新型針對上述現有測量技術的不足，目的在於提供一種一種航空汽油發動機轉速測量系統。為了達到不通過直接測量發動機輸出軸的轉動，實現轉速測量的目的。採用電子傳感器，通過測量發動機自帶點火發電機的輸出電壓，間接的測量發動機轉速。通過這種方式在非接觸情況下，可靠的測量發動機轉速。為實現上述目的本實用新型採用的技術方案是一種航空汽油發動機轉速測量系統，以發動機的點火發電機為信號源，該系統包括毛刺過濾單元、電流限幅單元、信號隔離單元及信號翻轉單元；所述毛刺過濾單元的輸入端與發動機的點火發電機連接，毛刺過濾單元的輸出端與電流限幅單元連接；所述電流限幅單元輸入端與毛刺過濾單元連接，電流限幅單元輸出端與信號隔離單元連接；所述信號隔離單元輸入端與電流限幅單元連接，信號隔離單元輸出端與信號翻轉單元連接；所述信號翻轉單元輸入端與信號隔離單元連接， 信號翻轉單元輸出端與發動機轉速控制器連接。所述毛刺過濾單元包括電壓比較模塊，所述電壓比較模塊的輸入端與發電機的點火發電機連接，輸出端通過三極體Q1、三極體Q2與電流限幅單元連接。所述電壓比較模塊由電阻R3、二極體D1、電阻R7、電阻R4及電阻R5構成，其中電阻R3與二極體Dl串聯，於電阻R3與二極體Dl之間設有D節點；電阻R7與電阻R4串聯， 於電阻R7與電阻R4之間設有C節點，二極體Dl與電阻R4之間接有電阻R5 ；所述C節點與三極體Ql連接，D節點與三極體Q2連接。所述毛刺過濾單元的A、B輸入端與發動機的點火發電機接，當輸入端A、B間的電壓小於15V時，C節點電壓低於15V ；二極體Dl沒有被反向擊穿，D節點與輸入端A等電勢； 由於C節點電壓是電阻R7與電阻R4分壓的結果，其電壓低於A節點電壓，即C節點電壓低於D節點，三極體Q1、三極體Q2不導通，低於15V的毛刺信號被過濾；當A、B輸入端間的電壓在15V-48V時，二極體Dl被反向擊穿，D節點電壓鉗位在15V ；C節點電壓是電阻R7與電阻R4分壓的結果，在15-48V輸入電壓範圍內，C節點最大電壓為15V，即C節點電壓低於D 節點，三極體Q1、三極體Q2不導通，低於48V的點火發電機毛刺信號被過濾；當輸入端A、B 間的電壓在48-216V時，二極體Dl被反向擊穿，D節點電壓鉗位在15V，C節點電壓是R7與 R4分壓的結果，C節點最低電壓為15V，即C節點電壓高於D節點，三極體Ql、三極體Q2導通，高於48V的點火發電機點火信號被轉換為有用的轉速計數信號。所述電流限幅單元採用3瓦限幅電阻R1，通過限幅電阻Rl限制通過光電耦合器 Ul的電流，確保信號隔離單元的正常工作。所述信號隔離單元採用光電耦合器，將點火發電機的高壓信號與輸出的低壓轉速信號通過光電的方式隔離。所述信號翻轉單元通過光電耦合器將信號的高低電平翻轉，使轉速控制器能夠正常的使用。本實用新型的優點是1.本實用新型以汽油發動機的點火發電機的點火脈衝電壓為信號源，將該脈衝電壓信號整形為5V方波脈衝信號，供發動機轉速控制器使用。2.本實用新型無需在發動機旋轉部件上安裝敏感器件，僅通過汽油發動機的點火發電機的點火脈衝來計算發動機的當前轉速。測速不受光照、強磁場、強電場的影響，測速
原理簡單、可靠。3.本實用新型可以測量汽油發動機轉速範圍寬，可測量發動機轉速範圍在 650rpm-14000rpm之間，滿足發動機轉速控制的要求。
圖1為本實用新型的整體結構圖；圖2為本實用新型的電路原理圖。
具體實施方式
一種航空汽油發動機轉速測量系統，如圖1、2所示。以發動機的點火發電機為信號源，該系統包括毛刺過濾單元2、電流限幅單元3、信號隔離單元4及信號翻轉單元5。所述毛刺過濾單元2的輸入端與發電機的點火發電機連接，毛刺過濾單元2的輸出端與電流限幅單元3連接；所述電流限幅單元3輸入端與毛刺過濾單元2連接，電流限幅單元3輸出端與信號隔離單元4連接；所述信號隔離單元4輸入端與電流限幅單元3連接，信號隔離單元4輸出端與信號翻轉單元5連接；所述信號翻轉單元5輸入端與信號隔離單元4連接，信號翻轉單元5輸出端與發動機轉速控制器(如Futaba GV-1)連接。所述毛刺過濾單元2包括電壓比較模塊1，所述電壓比較模塊1的輸入端與發電機的點火發電機連接，輸出端通過三極體Q1、三極體Q2與電流限幅單元連接。所述電壓比較模塊1由電阻 R3、二極體D1、電阻R7、電阻R4及電阻R5構成，其中電阻R3與二極體Dl串聯，於電阻R3 與二極體Dl之間設有D節點；電阻R7與電阻R4串聯，於電阻R7與電阻R4之間設有C節點，二極體Dl與電阻R4之間接有電阻R5 ；所述C節點與三極體Ql連接，D節點與三極體Q2連接。所述毛刺過濾單元2的A、B輸入端與發動機的點火發電機接，當輸入端A、B間的電壓小於15V時，C節點電壓低於15V ；二極體Dl沒有被反向擊穿，D節點與輸入端A等電勢；由於C節點電壓是電阻R7與電阻R4分壓的結果，其電壓低於A節點電壓，即C節點電壓低於D節點，三極體Q1、三極體Q2不導通，低於15V的毛刺信號被過濾；當A、B輸入端間的電壓在15V-48V時，二極體Dl被反向擊穿，D節點電壓鉗位在15V ；C節點電壓是電阻R7 與電阻R4分壓的結果，在15-48V輸入電壓範圍內，C節點最大電壓為15V，即C節點電壓低於D節點，三極體Q1、三極體Q2不導通，低於48V的點火發電機毛刺信號被過濾；當輸入端 A、B間的電壓在48-216V時，二極體Dl被反向擊穿，D節點電壓鉗位在15V，C節點電壓是 R7與R4分壓的結果，C節點最低電壓為15V，即C節點電壓高於D節點，三極體Ql、三極體 Q2導通，高於48V的點火發電機點火信號被轉換為有用的轉速計數信號。所述電流限幅單元3採用3瓦限幅電阻R1，通過限幅電阻Rl限制通過光電耦合器Ul的電流，確保信號隔離單元4的正常工作。所述信號隔離單元4採用光電耦合器，將點火發電機的高壓信號與輸出的低壓轉速信號通過光電的方式隔離。所述信號翻轉單元5通過光電耦合器U2將信號的高低電平翻轉，使轉速控制器能夠正常的使用。該系統可以測量汽油發動機轉速範圍在 650rpm-14000rpm 之間。 發動機的點火發電機在高壓包工時，每個點火脈衝的電壓60-216V之間變化。點火電壓在發動機轉速400rpm-14000rpm時，隨著轉速升高而升高。當發動機轉速到6500rpm 時，輸出電壓恆定在216V不再升高。但在點火發電機在輸出電火信號的同時還產生一個隨轉速升高而升高的點火毛刺信號，該信號最大幅度為40V。該毛刺信號將影響到轉速測量。 因此需要毛刺過濾單元2。
權利要求1.一種航空汽油發動機轉速測量系統，以發動機的點火發電機為信號源，其特徵在於 該系統包括毛刺過濾單元、電流限幅單元、信號隔離單元及信號翻轉單元；所述毛刺過濾單元的輸入端與發電機的點火發電機連接，毛刺過濾單元的輸出端與電流限幅單元連接；所述電流限幅單元輸入端與毛刺過濾單元連接，電流限幅單元輸出端與信號隔離單元連接；所述信號隔離單元輸入端與電流限幅單元連接，信號隔離單元輸出端與信號翻轉單元連接；所述信號翻轉單元輸入端與信號隔離單元連接，信號翻轉單元輸出端與發動機轉速控制器連接。
2.根據權利要求1所述的一種航空汽油發動機轉速測量系統，其特徵在於所述毛刺過濾單元包括電壓比較模塊，所述電壓比較模塊的輸入端與發電機的點火發電機連接，輸出端通過三極體Q1、三極體Q2與電流限幅單元連接。
3.根據權利要求2所述的一種航空汽油發動機轉速測量系統，其特徵在於所述電壓比較模塊由電阻R3、二極體D1、電阻R7、電阻R4及電阻R5構成，其中電阻R3與二極體Dl 串聯，於電阻R3與二極體Dl之間設有D節點；電阻R7與電阻R4串聯，於電阻R7與電阻 R4之間設有C節點，二極體Dl與電阻R4之間接有電阻R5 ；所述C節點與三極體Ql連接， D節點與三極體Q2連接。
4.根據權利要求1所述的一種航空汽油發動機轉速測量系統，其特徵在於所述毛刺過濾單元的A、B輸入端與發動機的點火發電機接，當輸入端A、B間的電壓小於15V時，C節點電壓低於15V;二極體Dl沒有被反向擊穿，D節點與輸入端A等電勢；由於C節點電壓是電阻R7與電阻R4分壓的結果，其電壓低於A節點電壓，即C節點電壓低於D節點，三極體 Q1、三極體Q2不導通，低於15V的毛刺信號被過濾；當A、B輸入端間的電壓在15V-48V時，二極體Dl被反向擊穿，D節點電壓鉗位在15V ； C節點電壓是電阻R7與電阻R4分壓的結果，在15-48V輸入電壓範圍內，C節點最大電壓為 15V,即C節點電壓低於D節點，三極體Ql、三極體Q2不導通，低於48V的點火發電機毛刺信號被過濾；當輸入端A、B間的電壓在48-216V時，二極體Dl被反向擊穿，D節點電壓鉗位在15V， C節點電壓是R7與R4分壓的結果，C節點最低電壓為15V，即C節點電壓高於D節點，三極體Q1、三極體Q2導通，高於48V的點火發電機點火信號被轉換為有用的轉速計數信號。
5.根據權利要求1所述的一種航空汽油發動機轉速測量系統，其特徵在於所述電流限幅單元採用限幅電阻R1，通過限幅電阻Rl限制通過光電耦合器Ul的電流，確保信號隔離單元的正常工作。
6.根據權利要求1所述的一種航空汽油發動機轉速測量系統，其特徵在於所述信號隔離單元採用光電耦合器，將點火發電機的高壓信號與輸出的低壓轉速信號通過光電的方式隔尚。
7.根據權利要求1所述的一種航空汽油發動機轉速測量系統，其特徵在於所述信號翻轉單元通過光電耦合器將信號的高低電平翻轉，使轉速控制器能夠正常的使用。
專利摘要本實用新型為一種航空汽油發動機轉速測量系統，以發動機的點火發電機為信號源，該系統包括毛刺過濾單元、電流限幅單元、信號隔離單元及信號翻轉單元；所述毛刺過濾單元的輸入端與發動機的點火發電機連接，毛刺過濾單元的輸出端與電流限幅單元連接；所述電流限幅單元輸入端與毛刺過濾單元連接，電流限幅單元輸出端與信號隔離單元連接；所述信號隔離單元輸入端與電流限幅單元連接，信號隔離單元輸出端與信號翻轉單元連接；所述信號翻轉單元輸入端與信號隔離單元連接，信號翻轉單元輸出端與發動機轉速控制器連接。該系統無需在發動機旋轉部件上安裝敏感器件，通過發動機的點火發電機的點火脈衝來計算發動機的轉速。測速不受光照、強磁場、強電場的影響，原理簡單、可靠。
文檔編號G01P3/46GK202119786SQ20112021829
公開日2012年1月18日 申請日期2011年6月24日 優先權日2011年6月24日
發明者吳衝, 吳鎮煒, 戴磊, 韓建達, 齊俊桐 申請人:中國科學院瀋陽自動化研究所