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一种通用航空 发动机转速采集装置

阅读：902发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种通用航空发动机转速采集装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明是一套新型航空发动机转速采集装置，通过与发动机同步转动的密齿齿轮在转速传感器上产生感应信号，并通过电缆将转速信号传输至指示器进行处理和显示。因采集信号用密齿齿轮齿数较多，一般不低于150个，大大增加了脉冲频率和脉冲密度，缩短了采集信号延迟问题和偏差率，对于具备发动机控制器的系统，大大提高了相应速度和控制精度；该装置还设有通信端子和数字信号输出端子，方便其他设备连接转速信号，从而实现信息化、网络化。该发明所涉及的转速传感器为国产成熟产品，模块电路和系统为自行设计，具有自主知识产权，不受国外供应商的限制，方便生产和销售。，下面是一种通用航空发动机转速采集装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种通用航空发动机转速采集装置，其特征在于：包括通过与发动机同步转动的密齿齿轮（1）获取转速信号的转速传感器（2）、安装支架（3）、电缆（4）、指示器（5）；所述的转速传感器（2）通过电缆（4）与指示器（5）电连接，其感应端设置在密齿齿轮（1）外圆周周边；所述的转速传感器（2）外圆柱面上设置有螺纹，螺纹围绕其轴线延伸；所述的转速传感器（2）与两个安装螺母螺纹连接，通过两个安装螺母锁紧作用固定在安装支架（3）上；所述的安装支架（3）与发动机固定连接；设置在安装螺母外柱面上的穿丝通孔，其与螺母的内螺纹孔不构成贯穿关系；先后穿过安装螺母一穿丝通孔和安装螺母二穿丝通孔的保险丝，首尾拧紧固定，保险丝拉紧方向与螺母锁紧方向一致。
2.根据权利要求1所述的通用航空发动机转速采集装置，其特征在于：所述的安装支架（3）的安装孔为长孔，可以根据实际情况调节转速传感器安装位置。
3.根据权利要求1所述的通用航空发动机转速采集装置，其特征在于：指示器（5）内部包括信号处理模块、控制模块、显示模块，所述显示模块包括以下至少之一：液晶显示器、LED显示器和仪表。
4.根据权利要求3所述的通用航空发动机转速采集装置，其特征在于：指示器（5）内部还包括与外部通信的通信模块，该通信模块与处理器模块连接。
5.根据权利要求1所述的通用航空发动机转速采集装置，其特征在于：电缆（4）为耐高温双绞屏蔽线。
6.根据权利要求1所述的通用航空发动机转速采集装置，其特征在于：指示器（5）设置有至少两路转速传感器信号输入端子。
7.根据权利要求6所述的通用航空发动机转速采集装置，其特征在于：指示器（5）设置有至少两路数字转速信号输出端子。

说明书全文

一种通用航空发动机转速采集装置

技术领域

[0001] 本发明属于航空电子领域，具体是用于航空发动机的转速采集装置。

背景技术

[0002] 作为目前国内的通用航空市场中，使用最多的活塞发动机，其发动机转速通常采用磁电机来获取转速脉冲。磁电机安装在发动机上，与发动机同步转动，其输出端通过电缆与转速表连接，用来指示发动机转速。磁电机是一种依靠永久磁铁在铁芯中旋转，铁芯上的初级线圈感应出电动势的信号的转速采集传感器，一般为发动机转动1圈，磁电机产生3个脉冲，其脉冲频率、脉冲密度较低，这带来两个常见的问题：如某圈丢失一个脉冲，显示仪表则显示真实转速的2/3值，其迷惑性会给飞行员带来不小的心理影响，严重时会干扰飞行员的判断；低频率采集脉冲还有数据传输、显示延迟问题，这种情况在发动机转速越低时，就越发明显，例如发动机转速在3000RPM时，两个脉冲间隔达6.667毫秒，对于带有发动机控制器的飞行器，其会给控制系统实时性带来一定的困难，影响动力系统的响应速度及控制精度。同时，因磁电机脉冲的幅值较高，一般不低于115V，而采样接口可承受电压一般不大于5V，因此需要在采样电路的设计上需要增加限流电阻，电阻值的大小选择是否合理同样增加了转速采集装置的误差值。再者，因部分发动机为国外动力，飞行器制造商所生产，对转速采集装置的升级不予提供技术支持，这些严重阻碍了航电的信息化、网络化改造。

发明内容

[0003] 为解决背景技术中的问题，本发明公开了一种通用航空发动机转速采集装置；该装置信号采集端通过与发动机同步转动的密齿齿轮获取转速信号，脉冲频率、脉冲密度得到大幅提升。

[0004] 本发明采用如下技术方案：一种通用航空发动机转速采集装置，包括通过与发动机同步转动的密齿齿轮获取转速信号的转速传感器、安装支架、电缆、指示器；所述的转速传感器通过电缆与指示器电连接，其感应端设置在密齿齿轮外圆周周边；所述的转速传感器外圆柱面上设置有螺纹，螺纹围绕其轴线延伸；所述的转速传感器与两个安装螺母螺纹连接，通过两个安装螺母锁紧作用固定在安装支架上；所述的安装支架与发动机固定连接；设置在安装螺母外柱面上的穿丝通孔，其与螺母的内螺纹孔不构成贯穿关系；先后穿过安装螺母一穿丝通孔和安装螺母二穿丝通孔的保险丝，首尾拧紧固定，保险丝拉紧方向与螺母锁紧方向一致。所述密齿齿轮齿数至少为100齿。

[0005] 进一步改进在于，所述的安装支架的安装孔为长孔，可以根据实际情况调节转速传感器安装位置。

[0006] 进一步改进在于，指示器内部包括信号处理模块、控制模块、显示模块，所述显示模块可以是液晶显示器、LED显示器、仪表。

[0007] 进一步改进在于，指示器内部还包括通信模块。

[0008] 进一步改进在于，电缆为耐高温双绞屏蔽线，其可以长时间承受不高于200℃的高温。

[0009] 进一步改进在于，指示器设置有至少两路转速传感器信号输入端子。

[0010] 进一步改进在于，指示器设置有至少两路数字转速信号输出端子。

[0011] 本发明的积极效果如下：本发明是一套新型航空发动机转速采集装置，通过发动机转动在转速传感器上产生感应信号，并通过电缆将转速信号传输至显示器进行处理和显示。因采集信号用密齿齿轮齿数较多，一般不低于150个，与发动机同轴连接时，发动机每转1圈，产生的信号不低于150个，大大增加了脉冲频率和脉冲密度，进而缩短采集信号延迟问题和偏差率，对于具备发动机控制器的系统，大大提高了相应速度和控制精度；指示器设有通信端子，极大的方便了其他设备连接转速信号，实现信息化、网络化；同时，该转速传感器的感应信号幅值不高于
2.5V，可以直接接入原采样电路，不需限流电阻，进一步提高了转速采集装置的精度。所选择的信号传输电缆为耐高温双绞屏蔽线，可以满足转速传感器安装位置温度较高、避免线路传输过程中干扰的要求；对于有发动机控制器的机型，因该装置设有两路数字转速信号输出端子，其中一路可以作为曲轴0°位信号，另一路作为细分角度信号，方便控制器获取曲轴当前角度，然后根据不同工况控制火花塞的点火提前角度、进排气门的提前或延迟开启的时机；此外因发动机工况恶劣，震动大，传感器与支架的固定连接，必须要求可靠，本发明通过在安装螺母上设置穿丝通孔并用保险丝固定的方法，通过实践检验十分有效；此外为了提高保险系数，和方便上述发动机控制器采集数据，设置了两路转速传感器信号输入端子，在其中一路失效的情况下，指示器仍旧能够给出准确的转速读数。该发明所涉及的转速传感器为国产成熟产品，模块电路和系统为自行设计，具有自主知识产权，不受国外供应商的限制，方便生产和销售。
附图说明

[0012] 图1为本发明实施例连接示意图；图2为本发明实施例安装螺母示意图；
图3为本发明实施例安装螺母的剖视图；
图4为本发明实施例安装支架示意图；
图5为本发明实施例指示器背部端子设置示意图；
图6为本发明实施例指示器面板设置示意图；
图7为本发明实施例指示器内部模块示意图。

[0013] 图中：1.密齿齿轮、2.转速传感器、3.安装支架、4.电缆、5.指示器、310.安装支架长孔一、320.安装支架长孔二、510.指示器电源指示灯、520.指示器按键、610.安装螺母穿丝通孔、620.安装螺母六棱柱柱面、630.安装螺母内螺纹孔、640.安装螺母。

具体实施方式

实施例

[0014] 图1是本发明转速采集装置实施方式的示意图。本实施方案中：所述密齿齿轮（1）为发动机起动齿轮，与发动机曲轴同轴连接，其上有179个齿，所述齿上有永久磁极。

[0015] 所述转速传感器（2）内部设置有感应线圈，通过密齿齿轮转动时产生的变化的磁场，在其两端感应出变化的电动势；所述感应线圈的两端作为脉冲模拟信号的输出端通过电缆与指示器连接；所述转速传感器（2）通过两个带有保险孔的安装螺母安装在安装支架（3）上，其上带有35mm长的螺纹，通过调节两个安装螺母与螺纹的相对位置去调整其与密齿齿轮的安装距离，其要求为在传感器中心与齿轮中心重合，距齿轮间距为0.5～1.5mm为佳，在安装距离调整完成后将两个螺母使用保险丝打保险进行固定，防止其长时间工作后产生移动，保证设计时要求的安装距离和安装位置；所述的安装螺母如图2所示，其为六角螺母，在其六棱柱柱面（620）上设有穿丝通孔，如图3所示，所述穿丝通孔（610）为贯穿孔，所述穿丝通孔（610）不与螺纹孔（630）构成贯穿关系；所述保险丝采用0.8mm 钢丝。

[0016] 所述安装支架（3）结构如图4所选材质为25#钢，在高强度的振动下不易变形；其两个面上均有长孔（310）、（320），安装时借用原飞机安装螺钉与发动机相连，无需另行开孔。

[0017] 所述电缆（4）为耐高温双绞屏蔽线，其连接转速传感器（2）和指示器（5），耐受温度为不超200℃，可有有效预防外界的电磁干扰，提高数据传输的准确性。

[0018] 指示器（5）接收转速传感器输出的脉冲模拟信号并通过信号处理、计算将数字量显示在其显示模块上，其背部端子设置如图5所示，SD1IN、SD2IN为两路转速脉冲模拟信号输入端子，SD1OUT、SD2OUT为数字信号的输出端子，COM为指示器与其他设备通信的连接端子，DC5V为指示器直流5V电源输入端。如图6所示其面板上左侧设置有电源指示灯（510），右侧设置有操作按键（520）。如图7所示，其内部包括信号处理模块、控制模块、通信模块、显示模块。信号处理模块与传感器连接，将获取的脉冲模拟信号处理处理后输出，一路传入控制模块，另外两路输出输入信号对应的数字信号；通信模块与控制器连接，负责发送、接收其他设备的通信信号；控制器一路与信号处理模块连接，通过公式n=f×60÷z即可测得发动机转速，并将数字量显示在与其连接的显示模块上，其中，n为发动机转速，f为转速传感器测量脉冲频率，z为密齿齿轮齿轮数，一路与按键连接，接收按键操作信号，选择转速显示模式、转速信号通道。在使用过程中，所述控制模块还可以通过通信模块与其他设备通信。

[0019] 在该转速采集装置的设计中，所述以上部分在飞机上仅需进行安装支架和转速传感器的安装及固定，对其余结构部分不需进行任何更改，改装难度小。所述电缆为原飞机使用过的电缆，不存在新材料，降低生产使用成本。所述显示模块为原飞机转速表，仅需拆掉原限流电阻即可，无需进行其他更改。

[0020] 该转速采集装置已经应用于某小型通用飞机上，并取得良好的使用效果。另外，根据需求，该系统在不同螺旋桨飞机上可以进行调整，转速传感器的安装形式可以与密齿齿轮平行，也可以与密齿齿轮垂直，扩展其安装形式；该安装支架的大小形状可以进行修改，与发动机匹配即可；该显示模块也可用美国EI公司的转速表进行替代，增加适用性；在部分发动机转速采集位置为机械时的情况下，可增加一个软轴将机械轴连接至密齿齿轮，即可使用该系统。

[0021] 以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所做出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

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