空客飛機齒輪箱和電機組件測控裝置設計

孟武勝，王 鵬，盧彩嬌

（西北工業大學自動化學院，西安710072）

空客飛機齒輪箱和電機組件測控裝置設計

孟武勝，王 鵬，盧彩嬌

（西北工業大學自動化學院，西安710072）

介紹了基于AT89S52單片機和MC33033控制器實現的一種測控裝置，能夠對空客飛機外流活門上的齒輪箱和電機組件進行驅動、檢測，并對實際測控結果進行了分析。

AT89S52單片機；MC33033控制器；外流活門；齒輪箱和電機組件

1 引 言

齒輪箱和電機組件是空客飛機空調系統的重要組成部分之一。外流活門可以控制機艙內的空氣向大氣中排放，以使艙內壓力維持在一定值［1］。齒輪箱和電機組件用于驅動外流活門的艙門，使艙門位置按照座艙壓力控制系統CPCS（Cabin Pressure Control System）的命令動作。它可以由外流活門上的電子盒進行自動控制，也可以由機組人員操作控制臺上的旋鈕，進行手動控制［2］。齒輪箱和電機組件內有3個電動機以及1個反饋組件，其中2個28V直流無刷電機BLDC用于自動操作，1個28V直流有刷電機用于手動操作，反饋組件則用于監控外流活門艙門的當前位置。

齒輪箱和電機組件測控裝置用于齒輪箱和電機組件的地面測試及維修，能夠驅動其內部電機正反轉，同時兼有計時功能。無刷電機剎車電壓有兩檔，一檔為28VDC，一檔為1.2-26VDC連續可調，并且BLDC能夠雙路驅動。另外還有10±0.01VDC輸出電壓，可供反饋組件測試。

2 總體結構

圖1是齒輪箱和電機組件測控裝置的結構構框圖。

圖1 測控裝置結構框圖

由圖1可以看出，主要由處理器單元、計時顯示、控制邏輯、直流無刷電機驅動電路、直流有刷電機驅動電路、降壓電路以及操作面板組成。其中，微處理器選用Atmel公司的AT89S52單片機，直流無刷電機利用Motorola公司的專用驅動芯片MC33033實現雙路驅動，降壓電路則使用開關電壓調節器LM2596T-ADJ實現。

3 硬件電路設計

3.1 微處理器與控制邏輯電路設計

測控裝置采用AT89S52單片機作為主控芯片。單片機P3口作為數碼管的輸出接口，通過74HC245驅動數碼管各段。P2.0-P2.3口為數碼管的位選信號。P1.0口為計時數據清零信號，P1.1口為計時開始信號。操作面板的TEST開關作為計時使能。由于該測控裝置內有28VDC和5VDC兩路供電，為避免單片機5V供電串入干擾，采用了隔離電源。單片機與控制邏輯電路如圖2所示。

3.2 直流無刷電機驅動電路

MC33033是Motorola公司生產的一種高性能直流電機控制器，它包含了開環三相或四相電機控制所需要的全部有效功能。它由轉子位置譯碼器、基準電壓源、振蕩器、誤差放大器、脈沖寬度調制器（PWM）以及欠壓鎖定、過流限制、熱關斷和輸出驅動電路組成［3］。驅動電路如圖3所示，該電路帶有過流保護，在一個給定的振蕩周期內，當MC33033的12腳相對13腳的電壓超過100mV時，則芯片自動終止驅動MOSFET，以達到過流保護的目的。

圖2 單片機與控制邏輯電路

圖3 直流無刷電機驅動電路

圖3中SA、SB、SC接直流無刷電機的霍爾元件輸出，MC33033的7腳參考輸出電壓可以直接作為霍爾元件的輸入電壓。

3.3 直流有刷電機驅動電路

為確保電機被可靠地驅動，采用驅動芯片L298N設計驅動電路，如圖4所示。L298N的工作電壓可達46V，工作電流達2A，完全滿足設計要求。控制信號兼容TTL電平，方便使用微處理器控制。外接檢測電阻可以實現過流保護。使用L298N的A通道，輸入端通過開關控制電機正反轉。過流保護動作后，使能端電平被拉低，終止驅動。

4 計時功能軟件設計

測試裝置帶有計時秒表功能，能夠方便地記錄電機運行時間，計時范圍為0-999.9s。程序功能為：當電機運轉且計時使能有效時，單片機開始計時；當電機停轉或計時使能無效時，單片機停止計時；電機再次運轉且計時使能恢復有效時，單片機繼續計時；當P1.0口為低電平時，單片機計時數據清零。計時功能利用定時／計數器T0中斷實現，T0每50ms產生一次中斷，CPU響應中斷后先判斷是否夠100ms，若夠100ms則處理內部數據，更新并實時顯示；若不夠100ms，則跳出中斷服務程序，等待下次中斷。軟件的流程圖如圖5所示。軟件帶有看門狗功能，利用定時／計數器T1產生中斷信號而使系統復位。

圖4 直流有刷電機驅動電路

圖5 程序流程圖

5 結束語

空客飛機齒輪箱和電機組件測控裝置在西安海聲航空技術有限公司進行了測試與試用，針對P／N 6343-16917-2的齒輪箱和電機組件進行了驅動、測量和控制。實驗證明，測控裝置能夠很好地完成驅動任務，并能精確計時，系統工作穩定可靠，可以達到維修手冊的要求。它結構簡單，成本低，易擴展，還能再增加電機轉角測量功能，在航空維修領域具有很好的實用價值。

［1］NORD-MICRO.Component Maintenance Manual［S］.CMM 21-31-33，Outflow Valve，dated Feb 22th，2012.

［2］NORD-MICRO.Component Maintenance Manual［S］.CMM 21-31-31，Gearbox and Motors Assy，dated Sep 14th，2010.

［3］孫中禹，楊友社.直流電機控制器MC33033及其應用電路［J］.國外電子元器件，2000（5）：19-22.

［4］李華.MCS-51系列單片機實用接口技術［M］.北京：北京航空航天大學出版社，1993.

Design on Measurement and Control Device for Gearbox and Motors Assemblies on Airbus

MENGWu-sheng，WANG Peng，LU Cai-jiao
（College of Automatization，Northwestern Polytechnical University，Xi’an 710072，China）

Ameasurementand control device，based on AT89S52 and MC33033A，which can drives and tests the Gearbox and Motors Assemblies in Outflow Valve on Airbus，is introduced in this paper.And the actual testing result is analyzed aswell.

SCM-AT89S52；Controller MC33033；Outflow Valve；Gearbox and Motors Assy

10.3969／j.issn.1002-2279.2014.05.020

TP29

：B

：1002-2279（2014）05-0071-03

孟武勝（1960-），男，陜西富平人，博士，副教授，主研方向：現代飛機電源系統、計算機測試控制等。

2014-01-27