基于CAN总线控制的航空模拟飞行应急磁罗盘的制作方法

本发明属于航空模拟技术，具体涉及一种基于CAN总线控制的航空模拟飞行应急磁罗盘，特别适用于航空模拟飞行训练器的航向应急指示模拟设备。

背景技术：

模拟飞行仿真器大量应用于飞机驾驶培训，可大大提高飞机驾驶培训的飞行安全以及培训效果，并极大减少了真实飞行培训的成本。为保证培训效果，地面飞行模拟训练器需要尽量和真实飞机在空中飞行的状态一致，而由于真实飞机上的仪表基本上都是采用了气压、高度、地磁等物理量作为设备的动力源或信号源直接进行驱动，因此要保证与真实飞行的一致性，飞行模拟训练器需要通过改进仪表的驱动方式和控制方式，从而响应主仿真系统的控制命令。

应急磁罗盘为飞机应急航向指示设备，直接采用地磁作为航向指示的信号源和驱动源，目前用于模拟飞行的应急磁罗盘一般采用步进电机作为动力源，且电机驱动及控制电路与磁罗盘本体为两个相互分离的结构，存在结构尺寸偏大，响应速度慢、不能作为独立的功能单元进行独立配置等问题。

技术实现要素：

本发明的目的是：提供一种结构紧凑，响应速度快，能够作为单独的功能单元进行配置，直接响应主飞行仿真系统的控制信号的基于CAN总线控制的航空飞行模拟应急磁罗盘。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：基于CAN总线控制的航空模拟飞行应急磁罗盘，其包括下表壳1、显示窗口玻璃2、导光指示刻度盘3、导光照明印制电路板4、连接杆6、微型伺服电机8、驱动控制印制电路板9、上表壳10、安装机构，其中，所述应急磁罗盘的下表壳1与显示窗口玻璃2粘接在一起；连接安装机构安装在下表壳1上；微型伺服电机8和导光照明印制电路板4分别安装在安装机构的上下两面；连接杆6的一端固定在微型伺服电机8的旋转轴上，另一端固定在导光指示刻度盘3上；驱动控制印制电路板9安装在安装机构上，并与微型伺服电机8错开；上表壳10与下表壳1连接。

上表壳10通过安装支架11与下表壳1装配为一体。

所述安装机构包括固定安装板5和螺杆7，其中，微型伺服电机8和导光照明印制电路板4分别安装在固定安装板5的上下两面，螺杆7安装在固定安装板5的上方。

驱动控制印制电路板9安装在螺杆顶端平面上。

所述的微型伺服电机8为360°高精度数字舵机，内置角度传感器与伺服电机。

所述的驱动控制印制电路板9采用内置CAN总线控制器的C8051单片机作为主控芯片，并配置了CAN总线驱动电路。

所述的导光指示刻度盘3为柱状结构，柱面透光，圆周面不透光，圆周面上有透光的刻度线及字符。

所述的导光照明印制电路板4为由电阻、白色发光二极管以及滤色罩组成的背光照明电路。

所述的基于CAN总线控制的航空模拟飞行应急磁罗盘上电初始化后，从CAN总线上接收模拟飞行仿真计算机发来的航向数据，驱动控制印制电路板上的MCU解析CAN总线数据，转化为脉宽控制信号，并将信号传输到微型伺服电机，微型伺服电机根据脉宽信号控制导光刻度盘旋转到与主仿真计算机航向数据对应的位置。

所述的基于CAN总线控制的航空模拟飞行应急磁罗盘上电后，导光照明印制电路板上的发光二极管发光，经过相应的滤色罩，过滤特定波长的光线，产生不同航空照明颜色的光线，为导光指示刻度盘提供对应照明颜色的照明光源。

与原有常用的航空模拟飞行应急磁罗盘相比,本发明提供的基于CAN总线控制的航空模拟飞行应急磁罗盘至少存在以下优点：

1、结构紧凑，外形与飞机上地磁感应的应急磁罗盘真件外形尺寸一致；

2、采用CAN总线进行控制和驱动，通信速率1M/S,数据传输速率高，可靠性高；

3、采用内置式导光刻度盘，发光均匀，并采用白光LED照明，并通过滤色罩配光，能实现多种航空照明颜色，显示效果好；

4、采用微型伺服电机作为角度转动执行器，响应速度优于传统的步进电机执行器；

5、能够作为整体的功能单元，独立配置,满足不同型号模拟飞行器的应用需求。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的零件分解图。

图中：下表壳1、显示窗口玻璃2、导光指示刻度盘3、导光照明印制电路板4、固定安装板5、连接杆6、螺杆7、微型伺服电机8、驱动控制印制电路板9、下表壳10、安装支架11。

图3是本发明导光照明印制电路板的结构示意图。

图纸：白色发光二极管12、滤色罩13、贴片电阻14。

图4是本发明中实施例的工作流程图。

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1、图2所示，是基于CAN总线控制的航空飞行模拟应急磁罗盘结构示意图。所述基于CAN总线控制的航空模拟飞行应急磁罗盘由上表壳、下表壳、微型伺服电机、驱动控制印制电路板、固定安装板、显示窗口玻璃、导光指示刻度盘、导光照明印制电路板、连接杆、螺杆、安装支架等几部分组成。其中，应急磁罗盘的下表壳1与显示窗口玻璃2通过胶水粘接在一起。所述固定安装板5和螺杆7构成安装机构，其中，固定安装板5安装在下表壳1上；微型伺服电机8安装在固定安装板5上；螺杆7安装在固定安装板5的顶面；驱动控制印制电路板9安装在螺杆7的平面上，且与微型伺服电机8相互错开，避免空间干涉。所述连接杆6的一端固定在微型伺服电机8的旋转轴上，另一端固定在导光指示刻度盘3上，用于传导微型伺服电机的转矩。上表壳10与安装支架11固定在下表壳1上。其中，所述上表壳、下表壳、固定安装板、连接杆、螺杆以及安装支架为应急磁罗盘的结构件，主要起到安装固定作用。

如图3所示，是基于CAN总线控制的航空飞行模拟应急磁罗盘的导光照明印制电路板的结构示意图。所述导光照明印制电路板4安装在固定安装板5的底面,为导光指示刻度盘3提供背光照明。所述的导光照明印制电路板4由电阻、白色发光二极管以及滤色罩组成，其中白色发光二极管12及贴片电阻14分别焊接或粘贴在导光照明印制电路板4的基板上，滤色罩13粘贴在白色发光二极管12的上方。照明颜色可根据滤色罩的种类配置为夜视绿A、蓝白光、红光等多种航空照明颜色。

所述微型伺服电机为360°高精度数字舵机，内置角度传感器与伺服电机，通过接收驱动控制印制板上的脉宽信号，调整转动角度。

所述驱动控制印制电路板采用内置CAN总线控制器的C8051单片机作为主控芯片，并配置了CAN总线驱动电路，用于收发CAN总线信号，并向微型伺服电机发送控制命令。

所述导光指示刻度盘采用透明有机材料作为主体材料，为柱状结构，柱面透光，圆周面不透光，圆周面上有透光的刻度线及字符，用于指示航向。

所述显示窗口玻璃为弧形结构，上面标记有指示线条，用于标记和观察导光板刻度盘上的航向信息。

图4为本发明中实施例的工作流程图。

基于CAN总线控制的航空飞行模拟应急磁罗盘上电后，设备开始初始化，并从CAN总线上接收模拟飞行仿真计算机发来的航向数据，驱动控制印制电路板上的MCU解析CAN总线数据，转化为脉宽控制信号，并将信号传输到微型伺服电机，微型伺服电机根据脉宽信号控制导光刻度盘旋转到与主仿真计算机航向数据对应的位置。应急磁罗盘上电后，导光照明印制电路板上的发光二极管发光，经过选择相应的滤色罩，过滤特定波长的光线，可产生不同航空照明颜色的光线，为导光指示刻度盘提供对应照明颜色的照明光源。

本发明基于CAN总线控制的航空飞行模拟应急磁罗盘结构具有结构紧凑，响应速度快，满足多种机载照明要求等优点，并能够作为单独的功能单元进行配置，直接响应主飞行仿真系统的控制信号。

以上仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。