一种智能的灯光告警系统设计方法

2019-09-23唐敏

电子制作 2019年17期

唐敏

（中国直升机设计研究所，江西景德镇，333001）

0 引言

现代军用飞机通常采用视觉告警、听觉告警及触觉告警相结合的方式使飞行员及时了解并定位系统或部件的故障，采取相应的措施来提高直升机的安全性。而灯光告警是飞行员所获取的最直观、最迅速的告警提示，以往传统的灯光告警只是具有单一的信号显示功能，无法对外来的信号进行判断和处理，无法准确故障定位，又由于机上各告警系统内部传感器以及机载电子设备的交联复杂，容易相互之间串电流，造成告警灯虚亮或误亮、机电或综显告警灯误亮等问题，导致增加操作误判断的概率。采用智能的灯光告警技术设计后，突破了原先告警灯盒单纯的点亮信号灯的功能，将常规告警灯盒和告警计算机整合为一体，顺应了军用直升机告警设备小型化、集成化的趋势，具有性能稳定、可靠性高、维修性好的特点。

1 级别分类及颜色选用

根据GJB1006-1990 飞机座舱告警基本要求以及电气设计相关规定，并结合故障对危及飞机安全的紧急程度以及对完成飞行任务的影响程度，一般将灯光告警分为4 个级别，且军用直升机还需要满足夜视兼容的要求。具体的告警级别、分类标准及颜色选用见表1。应注意的是同一条告警在不同的飞行阶段和飞行构型下可能定义为不同的告警级别。

2 灯光告警设计方法

智能的灯光告警设计方法是摈弃传统的单一告警显示设计，在点灯的功能上，增加了信号逻辑判断功能、外部信号灯控制功能和BIT 自检功能。灯光告警系统交联框图如图1 所示。从图1 可以看出，告警控制灯盒是智能灯光告警设计的核心部件。一旦功能失效肯影响飞行任务的完成，因而在设计时必须成品考虑在产品内部出现故障导致部分功能丧失时的功能降级以及系统关键部件的功能余度问题。

表1 直升机的灯光告警级别分类、评判标准及颜色选用

2.1 逻辑处理和软件设计

图1 灯光告警系统交联框图

告警控制灯盒在常规的告警灯盒上集成了告警计算机的功能，使用了以数字信号处理器为中心的控制处理单元，除了可以完成显示功能外，还可以进行逻辑运算，实现复杂的告警逻辑控制功能和点灯功能。通过采集直升机上发动机、电源、灭火、燃油、液压、自动飞行控制等子系统告警传感器送来的28V/地或地/开（地有效）的离散信号，并根据离散输入接口比较电路判断告警信号的有效性，然后输出至告警灯显示单元，以控制信号灯的亮灭，突破了以往告警信号与告警灯一一对应的关系，可以进行多路告警信号的逻辑判断，实现多路告警信号点亮一个信号灯的控制。此外还可控制外部“主警告”灯和“主注意”灯的闪烁和熄灭。如出现危险级、警告级、注意级告警信号，告警控制灯盒会以脉冲的形式输出给主警告灯、主注意灯，驱动主警告灯、主注意灯和综合显示系统中的主警告、主注意灯字符燃亮并闪烁。当飞行员按压主警告灯或主注意灯，主警告灯或主注意灯熄灭，并可将复位信号通过总线通讯传送给机上的综合显示系统，使其显示的“主警告”、“主注意”字符同时熄灭，实现控制同步。

告警控制灯盒控制软件主要分为告警处理模块、昼/夜切换处理模块、通信处理模块、自检处理模块以及告警灯供电电压切换处理模块等。用于实现接收到各系统提供的告警信号，软件功能模块图如图2 所示，软件外部接口图如图3 所示。

图2 软件功能模块图

2.2 防虚警设计

2.2.1 机上告警信号特性分析

机上的告警信号一部分属于继电器类信号（端口示意图如图4 所示），通过机上负载中继电器的吸合或断开输出信号，从而在交联端口呈现接地（彻底接地）或断开（彻底断开，电流为零）两种特性。而另一些信号属于晶体管类信号（端口示意图如图5 所示），它们需要告警灯盒向机上负载提供足够大的电流，使机上信号端的晶体管导通或截止，从而在交联端口呈现接地（低阻抗）或断开（高阻抗）两种特性。而晶体管类接口电路断开时，并非完全断开，而是晶体管的PN 结呈现高阻状态，如果高阻状态下的阻抗不够大，仍然会存在约几毫安或几十毫安级的漏电流。如按照传统灯盒的驱动电路（如图5 所示），告警灯会产生虚警的现象。