一种航空高压无刷直流电动机控制器通讯电路的制作方法

本发明涉及航空直流电动机控制器技术领域，具体为一种航空高压无刷直流电动机控制器通讯电路。

背景技术：

在多电飞机概念的推广下，机上设备逐渐向电能驱动方式发展，因此机上绝大多数泵类负载均采用电机配合控制器的方式驱动，由通讯电路实现机上机电管理系统远程接口单元(riu)与控制器之间信号的发送和接收。

为了使信号完整无误的传输，常用的通讯电路必须具有信号隔离和信号转化功能，信号隔离是为了防止信号受机上其他供电系统的干扰，信号转化是按照协议要求规范信号格式，但实际系统中经常出现通讯电路发送端和接收端接反使得信号传输失败，或者信号驱动能力不足，发送的信号丢包、传输无效通讯信号等现象，最终电机无法正常工作，降低飞机任务可靠度。

技术实现要素：

基于现有电动机控制器通讯电路缺少反接防护和信号驱动能力不足的缺点，本发明设计一种航空高压无刷直流电动机控制器通讯电路，能有效消除信号发送和接收端反接或者信号驱动能力不足引起riu与控制器之间通讯故障，提高riu与控制器之间通讯工作的可靠性。

本发明的技术方案为：

所述航空高压无刷直流电动机控制器通讯电路，从航空高压无刷直流电动机控制器dsp到机上机电管理系统远程接口单元riu，通讯电路依次由防反及驱动电路模块、隔离电路模块和转换电路模块组成；

所述转换电路模块能够将控制器发送的逻辑信号转化为riu可识别处理的差分信号，并将riu发送的差分信号转化为逻辑信号；

所述隔离电路模块实现接口部分信号物理隔离，避免通讯信号传输过程中受高压功率脉冲干扰；

所述防反及驱动电路模块提高dsp输出信号的驱动能力，避免通讯信号失真，且具有单相传输特点，具备信号防反作用，避免因控制器与riu端口反接造成通讯信号紊乱。

进一步的，所述转换电路模块由rs422a通讯总线芯片及其外围电路构成，按照通信协议对数据转换，以满足riu对上传数据和dsp对接收数据的格式要求。

进一步的，所述隔离电路模块由高速光电耦合器芯片及外围电路构成。

进一步的，所述防反及驱动电路模块由高速cmos型异或门逻辑芯片及外围电路构成，限定dsp发送数据和接收数据的方向，提高dsp发送信号的驱动能力。

进一步的，当电机控制器向riu发送信号时，控制器发送的逻辑信号经过防反及驱动电路模块增强驱动能力，满足隔离电路模块对输入信号的驱动能力要求，防止信号传输过程失真，再经过转换电路模块将逻辑信号转化为riu可识别处理的差分信号，并且转换电路模块输入输出端口存在差异性，具有防反能力，最后信号传输至riu。

进一步的，当电机控制器接收riu信号时，转换电路模块将riu发送的差分信号转化为逻辑信号，以方便后级电路对信号的处理，隔离电路模块提高信号的抗干扰能力，再向防反及驱动电路模块传输，保证信号流向不发生改变，最终传输至控制器dsp。

有益效果

本发明提出一种航空高压无刷直流电动机控制器通讯电路，实施例中，对通讯电路连接电机控制器侧的数据接收和发送端口进行反接测试，此时，riu不能接收电机控制器发来的数据，仍保留上一时刻通讯正常时电机控制器信号；对通讯电路连接riu侧的数据接收和发送端口进行反接测试，此时，电机控制器不能接收riu发来的数据，仍按照通讯正常时刻riu信号工作；测试过程没有出现信号乱码，或者信号输入输出传递紊乱等错误，确保了通讯信号的可靠性，满足设计需求。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1航空高压无刷直流电动机控制器通讯电路原理框图；

图2电机控制器向riu发送信号流向图；

图3电机控制器接收riu信号流向图；

图4通讯电路示意图；

图5航空高压无刷直流电动机控制器通讯电路工作流程图；(a)电机控制器发送数据，(b)riu发送数据。

具体实施方式

本发明提供一种航空高压无刷直流电动机控制器通讯电路，以解决现有电动机控制器通讯信号驱动能力不足、易受干扰、无防反保护等问题。为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

航空高压无刷直流电动机控制器通讯电路主要用于电机控制器与riu之间的信号传输，主要由转换电路模块、隔离电路模块和防反及驱动电路模块三部分构成，电路原理框图如图1所示。

靠近riu侧电路处理差分信号，这一侧的转换电路模块选用通用rs422a通讯总线芯片实现通讯数据转换；在控制器内数字信号处理器(dsp)与转换电路模块之间具有隔离电路模块，隔离电路模块采用两片高速光电隔离芯片，实现接口部分信号物理隔离，避免通讯信号传输过程中受高压功率脉冲干扰；另外，在dsp与隔离电路模块之间具有防反与驱动电路模块，防反与驱动电路模块采用一片驱动芯片，提高dsp输出信号的驱动能力，避免通讯信号失真，同时，该芯片具有单相传输特点，具备信号防反作用，避免因控制器与riu端口反接造成通讯信号紊乱。

电路正常工作时，有两种信号传输方向。

(1)电机控制器发送信号，riu接收信号

电机控制器向riu发送信号时，信号流向如图2所示。

信号必须先增强驱动能力，满足光耦隔离对输入信号的驱动能力要求，防止信号传输过程失真，再将发送的逻辑信号转化为riu可识别处理的差分信号，并且转换芯片输入输出端口存在差异性，具有防反能力，最后信号传输至riu。

(2)电机控制器接收信息，riu发送信息

电机控制器接收riu信号时，信号流向如图3所示。

先将riu发送的差分信号转化为逻辑信号，以方便后级电路对信号的处理，隔离电路提高信号的抗干扰能力，再向防反及驱动电路传输，保证信号流向不发生改变，最终传输至控制器内控制芯片dsp。

通讯电路主要由rs422a通讯总线芯片、高速cmos型异或门逻辑芯片、高速光电耦合器、电阻、电容等元器件组成，各元器件之间的连接关系如图4所示，构成通讯电路的防反及驱动、隔离以及数据转换功能。

各电路详细说明如下：

(1)转换电路模块

转换电路模块主要由rs422a通讯总线芯片及其外围电路构成。由于控制器可处理的数据格式为逻辑信号，riu可处理的数据格式为差分信号，两种数据格式不一致，不便后级电路对信号的处理。故需要按照通信协议对数据转换，以满足riu对上传数据和dsp对接收数据的格式要求。

(2)隔离电路模块

隔离电路模块由高速光电耦合器芯片及外围电路构成。由于飞机属于高压直流供电系统，且电机控制器属于功率变换产品，工作电磁环境复杂，如果不对通讯传输信号进行隔离，会对信号产生干扰，造成通讯信号紊乱，因此选用带隔离的通讯电路在抗共模干扰、提高系统稳定性方面有显著作用。

(3)防反及驱动电路模块

防反及驱动电路模块由高速cmos型异或门逻辑芯片及外围电路构成。主要是限定dsp发送数据和接收数据的方向，提高dsp发送信号的驱动能力。dsp通过逻辑芯片输入端向riu发送信号，通过逻辑芯片输出端接收riu信号。当信号传输端口反接，dsp从通讯电路接收端口发送信号，通讯电路发送端口接收信号，由于逻辑芯片单相传输的特点，此工作状态下信号传输方向不会发生改变，保证端口反接时信号流向不发生改变，确保通讯信号传输过程不会因端口反接而造成信号紊乱而影响riu对控制器的控制逻辑，确保控制器在通讯端口反接情况下能够正常工作，保证机上供油泵系统的稳定性，提高系统的可靠性。

本发明包含电机控制器发送信号和riu发送信号两种功能，具体有四种工作模式，具体工作流程见图5。清晰地展示了这种航空高压无刷直流电动机控制器通讯电路不同工作模式下信号传输过程。

(1)工作模式一：电机控制器发送数据且通讯正常，riu接收电机控制器信号，更新riu储存的电机控制器信号；

(2)工作模式二：电机控制器发送数据且通讯异常，riu无法接收电机控制器发来信号，此时riu保留之前通讯正常时刻的电机控制器信号；

(3)工作模式三：riu发送数据且通讯正常，电机控制器接收信号，按照riu最新控制信号工作；

(4)工作模式四：riu发送数据且通讯异常，电机控制器无法接收信号，按照通讯正常时刻的riu信号工作。

本发明应用在某型号泵用高压无刷直流电动机控制器中，与所控制的燃油泵用高压无刷直流电动机配套，组成泵用高压无刷直流电动机系统，单机安装四套，为飞机燃油系统燃油油箱内的左前、左后、右前、右后四台供油泵提供动力，使四台燃油泵向飞机发动机提提供燃油。

对泵用高压无刷直流电动机控制器进行了数据测试：对通讯电路连接电机控制器侧的数据接收和发送端口进行反接测试，此时，riu不能接收电机控制器发来的数据，仍保留上一时刻通讯正常时电机控制器信号；对通讯电路连接riu侧的数据接收和发送端口进行反接测试，此时，电机控制器不能接收riu发来的数据，仍按照通讯正常时刻riu信号工作；测试过程没有出现信号乱码，或者信号输入输出传递紊乱等错误，确保了通讯信号的可靠性，满足设计需求。

该发明目前已经应用于某重点型号歼击机燃油系统配套的电动机控制器上，其技术性能达到了燃油泵的使用要求，满足燃油系统总体要求。该发明还可推广应用于同类航空无刷直流电动机系统中，具有重要的军事价值和经济效益。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。