空客飞机齿轮箱和电机组件测控装置设计

孟武胜，王 鹏，卢彩娇

（西北工业大学自动化学院，西安710072）

空客飞机齿轮箱和电机组件测控装置设计

孟武胜，王 鹏，卢彩娇

（西北工业大学自动化学院，西安710072）

介绍了基于AT89S52单片机和MC33033控制器实现的一种测控装置，能够对空客飞机外流活门上的齿轮箱和电机组件进行驱动、检测，并对实际测控结果进行了分析。

AT89S52单片机；MC33033控制器；外流活门；齿轮箱和电机组件

1 引 言

齿轮箱和电机组件是空客飞机空调系统的重要组成部分之一。外流活门可以控制机舱内的空气向大气中排放，以使舱内压力维持在一定值［1］。齿轮箱和电机组件用于驱动外流活门的舱门，使舱门位置按照座舱压力控制系统CPCS（Cabin Pressure Control System）的命令动作。它可以由外流活门上的电子盒进行自动控制，也可以由机组人员操作控制台上的旋钮，进行手动控制［2］。齿轮箱和电机组件内有3个电动机以及1个反馈组件，其中2个28V直流无刷电机BLDC用于自动操作，1个28V直流有刷电机用于手动操作，反馈组件则用于监控外流活门舱门的当前位置。

齿轮箱和电机组件测控装置用于齿轮箱和电机组件的地面测试及维修，能够驱动其内部电机正反转，同时兼有计时功能。无刷电机刹车电压有两档，一档为28VDC，一档为1.2-26VDC连续可调，并且BLDC能够双路驱动。另外还有10±0.01VDC输出电压，可供反馈组件测试。

2 总体结构

图1是齿轮箱和电机组件测控装置的结构构框图。

图1 测控装置结构框图

由图1可以看出，主要由处理器单元、计时显示、控制逻辑、直流无刷电机驱动电路、直流有刷电机驱动电路、降压电路以及操作面板组成。其中，微处理器选用Atmel公司的AT89S52单片机，直流无刷电机利用Motorola公司的专用驱动芯片MC33033实现双路驱动，降压电路则使用开关电压调节器LM2596T-ADJ实现。

3 硬件电路设计

3.1 微处理器与控制逻辑电路设计

测控装置采用AT89S52单片机作为主控芯片。单片机P3口作为数码管的输出接口，通过74HC245驱动数码管各段。P2.0-P2.3口为数码管的位选信号。P1.0口为计时数据清零信号，P1.1口为计时开始信号。操作面板的TEST开关作为计时使能。由于该测控装置内有28VDC和5VDC两路供电，为避免单片机5V供电串入干扰，采用了隔离电源。单片机与控制逻辑电路如图2所示。

3.2 直流无刷电机驱动电路

MC33033是Motorola公司生产的一种高性能直流电机控制器，它包含了开环三相或四相电机控制所需要的全部有效功能。它由转子位置译码器、基准电压源、振荡器、误差放大器、脉冲宽度调制器（PWM）以及欠压锁定、过流限制、热关断和输出驱动电路组成［3］。驱动电路如图3所示，该电路带有过流保护，在一个给定的振荡周期内，当MC33033的12脚相对13脚的电压超过100mV时，则芯片自动终止驱动MOSFET，以达到过流保护的目的。

图2 单片机与控制逻辑电路

图3 直流无刷电机驱动电路

图3中SA、SB、SC接直流无刷电机的霍尔元件输出，MC33033的7脚参考输出电压可以直接作为霍尔元件的输入电压。

3.3 直流有刷电机驱动电路

为确保电机被可靠地驱动，采用驱动芯片L298N设计驱动电路，如图4所示。L298N的工作电压可达46V，工作电流达2A，完全满足设计要求。控制信号兼容TTL电平，方便使用微处理器控制。外接检测电阻可以实现过流保护。使用L298N的A通道，输入端通过开关控制电机正反转。过流保护动作后，使能端电平被拉低，终止驱动。

4 计时功能软件设计

测试装置带有计时秒表功能，能够方便地记录电机运行时间，计时范围为0-999.9s。程序功能为：当电机运转且计时使能有效时，单片机开始计时；当电机停转或计时使能无效时，单片机停止计时；电机再次运转且计时使能恢复有效时，单片机继续计时；当P1.0口为低电平时，单片机计时数据清零。计时功能利用定时／计数器T0中断实现，T0每50ms产生一次中断，CPU响应中断后先判断是否够100ms，若够100ms则处理内部数据，更新并实时显示；若不够100ms，则跳出中断服务程序，等待下次中断。软件的流程图如图5所示。软件带有看门狗功能，利用定时／计数器T1产生中断信号而使系统复位。

图4 直流有刷电机驱动电路

图5 程序流程图

5 结束语

空客飞机齿轮箱和电机组件测控装置在西安海声航空技术有限公司进行了测试与试用，针对P／N 6343-16917-2的齿轮箱和电机组件进行了驱动、测量和控制。实验证明，测控装置能够很好地完成驱动任务，并能精确计时，系统工作稳定可靠，可以达到维修手册的要求。它结构简单，成本低，易扩展，还能再增加电机转角测量功能，在航空维修领域具有很好的实用价值。

［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］孙中禹，杨友社.直流电机控制器MC33033及其应用电路［J］.国外电子元器件，2000（5）：19-22.

［4］李华.MCS-51系列单片机实用接口技术［M］.北京：北京航空航天大学出版社，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

孟武胜（1960-），男，陕西富平人，博士，副教授，主研方向：现代飞机电源系统、计算机测试控制等。

2014-01-27