一种航空用热敏电阻式火警探测器采集电路及方法与流程

本发明属于航空防灭火系统中的火警探测器，具体涉及一种航空用热敏电阻式火警探测器采集电路及方法。

背景技术：

1、防火系统是飞机上重要的工作系统，其工作方式为通过传感器采集发动机舱失火情况，并上报至防灭火控制系统，而热敏式火警探测器为飞机常用的火警探测器，其用于对发动机舱和辅助动力舱进行火警检测。热敏式火警探测器在感受到火焰并动作时，其芯线对地电阻值下降至报警阈值，通过该发生来判断监测区域的火情状态。但在飞机发动机舱内，是一个高温高振动的复杂工作环境，探测器的信号传递过程中，微弱的传感器信号极易受到干扰，降低报警可靠性，虚警率较高。

2、随着航空业的发展，需要提升对该类型信号的采集能力和分辨能力，同时可以对采集电路进行健康诊断，因此需要开发热敏电阻式采集电路。

技术实现思路

1、本发明的目的是：提供了一种航空用热敏电阻式火警探测器采集电路及方法。本发明能实现航空复杂环境下的火情检测，并快速有效的探测飞机发动机舱火警警情。

2、本发明的技术方案是：一种航空用热敏电阻式火警探测器采集电路，包括信号接口滤波电路、自检电路、电桥分压电路和电压放大采集电路；信号接口滤波电路，用于对火警探测器信号进行滤波和雷电干扰防护，滤除干扰；自检电路，用于自检测，从而实现健康诊断；电桥分压电路，用于信号状态转换，将火警探测器的电阻信号转换为可采集可识别的电压信号；电压放大采集电路，用于对电桥分压电路解析的电压信号进行放大并采集。

3、前述的航空用热敏电阻式火警探测器采集电路中，所述的信号接口滤波电路由信号滤波电路和接口防雷电路两部分组成；信号滤波电路包括限流电阻r1、限流电阻r2、滤波电感e1、滤波电感e2、滤波电容c1、滤波电容c2；限流电阻r1一端接热敏电阻正极top_int，另一端依次串联有滤波电感e1、滤波电容c1，滤波电容c1接电源地gnd；限流电阻r2一端接热敏电阻负极bot_int，另一端依次串联有滤波电感e2、滤波电容c2，滤波电容c2接电源地gnd；所述的接口防雷电路包括瞬态抑制二极管cr1和cr2；瞬态抑制二极管cr1的负极接限流电阻r1与滤波电感e1的公共端，正极接电源地gnd；瞬态抑制二极管cr2的负极接限流电阻r2与滤波电感e2的公共端，正极接电源地gnd。

4、前述的航空用热敏电阻式火警探测器采集电路中，所述的自检电路包括，模拟开关u1、比较器m2a和比较器m2b；模拟开关u1的输入端s1接滤波电感e1与滤波电容c1的公共端，模拟开关u1的输入端s2接滤波电感e2与滤波电容c2的公共端；比较器m2a的输出端与导通的模拟开关u1的输出端d1、d2连接；比较器m2b的输出端经电阻r3与导通的模拟开关u1的输出端d1、d2连接；比较器ma2b的输出端还经电阻r4接信号地；比较器m2a的信号负输入端接收自检控制信号short，比较器m2b的信号负输入端接收自检控制信号gc，比较器m2a、m2b的信号正输入端均接收控制比较信号ref。

5、前述的航空用热敏电阻式火警探测器采集电路中，所述的电桥分压电路包括，电阻r5、电阻r6和电阻r7，电阻r5、电阻r6的一端均接电源dc15v，电阻r5的另一端接滤波电感e1与滤波电容c1的公共端，电阻r6的另一端经电阻r7接信号地。

6、前述的航空用热敏电阻式火警探测器采集电路中，所述的电阻r5的另一端接滤波电感e1与滤波电容c1的公共端。

7、前述的航空用热敏电阻式火警探测器采集电路中，所述的电压放大采集电路包括比较器m1a、电阻r8、电阻r9；比较器m1a的信号负输入端接电阻r8和电阻r10和公共端，比较器m1a的信号正输入端接滤波电感e1与滤波电容c1的公共端；比较器m1a的信号正输入端还经电阻r9接信号地；比较器m1a的信号负输入端还经电阻r8与比较器m1a的输出端连接。

8、前述的航空用热敏电阻式火警探测器采集电路中，所述的电压放大采集电路还包括电阻r12、电阻r13和模拟开关u2；模拟开关u2的输入端s1接比较器m1a的信号正输入端，模拟开关u2的输入端s2接比较器m1a的信号负输入端，模拟开关u2的输出端d1经电阻r13接信号地，模拟开关u2的输出端d2经电阻r12接比较器m1a的输出端。通过控制s1-d1和s2-d2的导通和关断，进行电压放大倍数切换。

9、一种如前所述的航空用热敏电阻式火警探测器采集电路的采集方法，电路整体对所联接的火警探测器的火警电阻进行采集，实时输出火警电阻信息，并根据采集的电阻范围，进行放大倍数切换；当执行火警探测器检测操作时，断开模拟开关u1的一通道，根据采集电压情况，进行火警探测器断路检测；当执行采集电路功能自检测时，连接模拟开关u1的一通道，关断模拟开关u1的二通道，在该状态下进行火警和短路状态识别，使能short端，进行短路状态识别检测，使能gc端并保持0.5s再使能short端，进行火警状态识别检测；同时关闭模拟开关u1的一通道和二通道，进行断路状态识别检测。

10、本发明的优点是：本发明适用于一种热敏电阻式火警探测器采集电路，应用于航空领域动力舱和apu舱的火警检测中；本发明的火警探测器采集电路包括信号接口滤波电路、自检电路、电桥分压电路和电压放大采集电路，当外界无火焰时，在信号接口两端的电阻较大，对外输出“无火焰”信号；当外界有火时，信号接口两端电阻急剧下降，采集电桥电路采集该信号并经电压放大采集电路放大后输出“有火焰”信号至逻辑控制电路；该结构能对火警传感器的火警电阻进行精准采集和识别，并具有较强的抗干扰能力。本发明还增加了自检测功能，通过调整了电阻电压转换电桥结构以及不同的阻值激励输入，可以对火警传感器和采集电路自身进行状态自检测并进行故障识别。

11、综上，本发明提高了火警探测器应用的广泛性和抗干扰能力，在航空航天等存在极端环境条件的领域具有一定的优势。

技术特征：

1.一种航空用热敏电阻式火警探测器采集电路，其特征在于，包括信号接口滤波电路、自检电路、电桥分压电路和电压放大采集电路；信号接口滤波电路，用于对火警探测器信号进行滤波和雷电干扰防护，滤除干扰；自检电路，用于自检测，从而实现健康诊断；电桥分压电路，用于信号状态转换，将火警探测器的电阻信号转换为可采集可识别的电压信号；电压放大采集电路，用于对电桥分压电路解析的电压信号进行放大并采集。

2.根据权利要求1所述的航空用热敏电阻式火警探测器采集电路，其特征在于，所述的信号接口滤波电路由信号滤波电路和接口防雷电路两部分组成；信号滤波电路包括限流电阻r1、限流电阻r2、滤波电感e1、滤波电感e2、滤波电容c1、滤波电容c2；限流电阻r1一端接热敏电阻正极，另一端依次串联有滤波电感e1、滤波电容c1，滤波电容c1接电源地；限流电阻r2一端接热敏电阻负极，另一端依次串联有滤波电感e2、滤波电容c2，滤波电容c2接电源地；所述的接口防雷电路包括瞬态抑制二极管cr1和瞬态抑制二极管cr2；瞬态抑制二极管cr1的负极接限流电阻r1与滤波电感e1的公共端，正极接电源地；瞬态抑制二极管cr2的负极接限流电阻r2与滤波电感e2的公共端，正极接电源地。

3.根据权利要求2所述的航空用热敏电阻式火警探测器采集电路，其特征在于，所述的自检电路包括，模拟开关u1、比较器m2a和比较器m2b；模拟开关u1的输入端s1接滤波电感e1与滤波电容c1的公共端，模拟开关u1的输入端s2接滤波电感e2与滤波电容c2的公共端；比较器m2a的输出端与导通的模拟开关u1的输出端d1、输出端d2连接；比较器m2b的输出端经电阻r3与导通的模拟开关u1的输出端d1、输出端d2连接；比较器ma2b的输出端还经电阻r4接信号地；比较器m2a的信号负输入端接收自检控制信号short，比较器m2b的信号负输入端接收自检控制信号gc，比较器m2a、比较器m2b的信号正输入端均接收控制比较信号ref。

4.根据权利要求3所述的航空用热敏电阻式火警探测器采集电路，其特征在于，所述的电桥分压电路包括，电阻r5、电阻r6和电阻r7，电阻r5、电阻r6的一端均接电源dc15v，电阻r5的另一端接滤波电感e1与滤波电容c1的公共端，电阻r6的另一端经电阻r7接信号地。

5.根据权利要求4所述的航空用热敏电阻式火警探测器采集电路，其特征在于，所述的电阻r5的另一端接滤波电感e1与滤波电容c1的公共端。

6.根据权利要求4所述的航空用热敏电阻式火警探测器采集电路，其特征在于，所述的电压放大采集电路包括比较器m1a、电阻r8、电阻r9；比较器m1a的信号负输入端接电阻r8和电阻r10和公共端，比较器m1a的信号正输入端接滤波电感e1与滤波电容c1的公共端；比较器m1a的信号正输入端还经电阻r9接信号地；比较器m1a的信号负输入端还经电阻r8与比较器m1a的输出端连接。

7.根据权利要求6所述的航空用热敏电阻式火警探测器采集电路，其特征在于，所述的电压放大采集电路还包括电阻r12、电阻r13和模拟开关u2；模拟开关u2的输入端s1接比较器m1a的信号正输入端，模拟开关u2的输入端s2接比较器m1a的信号负输入端，模拟开关u2的输出端d1经电阻r13接信号地，模拟开关u2的输出端d2经电阻r12接比较器m1a的输出端；通过控制模拟开关u2的输入端s1-模拟开关u2的输出端d1和模拟开关u2的输入端s2-模拟开关u2的输出端d2的导通和关断，进行电压放大倍数切换。

8.一种如权利要求1-7任一所述的航空用热敏电阻式火警探测器采集电路的采集方法，其特征在于，电路整体对所联接的火警探测器的火警电阻进行采集，实时输出火警电阻信息，并根据采集的电阻范围，进行放大倍数切换；当执行火警探测器检测操作时，断开模拟开关u1的一通道，根据采集电压情况，进行火警探测器断路检测；当执行采集电路功能自检测时，连接模拟开关u1的一通道，关断模拟开关u1的二通道，进行火警和短路状态识别，使能short端，进行短路状态识别检测，使能gc端并保持0.5s再使能short端，进行火警状态识别检测；同时关闭模拟开关u1的一通道和二通道，进行断路状态识别检测。

技术总结本发明公开了一种航空用热敏电阻式火警探测器采集电路及方法。包括信号接口滤波电路、自检电路、电桥分压电路和电压放大采集电路；信号接口滤波电路，用于对火警探测器信号进行滤波和雷电干扰防护，滤除干扰；自检电路，用于自检测，从而实现健康诊断；电桥分压电路，用于信号状态转换，将火警探测器的电阻信号转换为可采集可识别的电压信号；电压放大采集电路，用于对电桥分压电路解析的电压信号进行放大并采集。本发明能实现航空复杂环境下的火情检测，并快速有效的探测飞机发动机舱火警警情。技术研发人员：许志刚,刘宝林,王文成,肖海军,李显哲受保护的技术使用者：天津航空机电有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13