Модуль приема разовых команд

Полезная модель относится к области испытательного оборудования техники и предназначена для приема двух типов дискретных сигналов: +27В/разрыв и корпус/разрыв.
Для испытания самолетного оборудования на комплексах полунатурного моделирования, необходимо устройство, позволяющее принимать дискретные сигналы (+27В/разрыв и корпус/разрыв) с определенными электрическими параметрами, такими как: чувствительность к приему сигналов +27В/разрыв при наличии напряжения в диапазоне от 16 до 40 В, чувствительность к приему сигналов корпус/разрыв при наличии напряжения от 0 до 3,3 В, поскольку испытываемое самолетное оборудование выдает дискретные сигналы с напряжением в указанных диапазонах. Также для работы с самолетным оборудованием необходимо ограничение по приему сигналов +27/разрыв от импульсных скачков напряжения, которые могут вывести и строя работающее устройство.
Известны устройство цифрового ввода с гальванической изоляцией PCI-1733 фирмы Advantech (www.advantech.com) и устройства ввода-вывода PCI каналов DI с гальванической изоляцией PCI-7233 и PCI-7433 фирмы ADlink (www.adlinktech.com). Устройства конструктивно выполнены в виде печатной платы для персонального компьютера и содержат последовательно связанные шину ввода-вывода PCI для подключения к персональному компьютеру (ПК), преобразователи напряжений, микроконтроллер управления основными функциями, преобразователь дискретных сигналов в цифровые сигналы и интерфейсные разъемы для приема сигналов +27В/разрыв и корпус/разрыв.
К недостаткам указанных устройств можно отнести:
- недостаточную чувствительность представленных аналогов к приему сигналов +27В/разрыв, например, чувствительность к приему сигналов +27В/разрыв устройства PCI-1733 рассчитаны на напряжение от 5 до 30 В, устройств PCI-7233 и PCI-7433 - от 5 до 24 В,
- недостаточную чувствительность представленных аналогов к приему сигналов корпус/разрыв, например, чувствительность к приему сигналов корпус/разрыв устройства PCI-1733 рассчитаны на напряжение от 0 до 2 В, у устройств PCI-7233 и PCI-7433 - от 0 до 1,5 В;
- недостаточное ограничение устройства по приему сигналов +27/разрыв от импульсных скачков напряжения, например, устройство PCI-1733 выдерживает скачки параметров тока с напряжением не более 30 В, в то время как устройства PCI-7233 и PCI-7433 выдерживают не более 24 В.
Технический результат заключается в повышении чувствительности устройства к приему сигналов +27В/разрыв и корпус/разрыв с наличием напряжения необходимого для испытания самолетного оборудования, работающего с определенным типом дискретных сигналов, а также в повышении защиты устройства по приему сигналов +27/разрыв от импульсных скачков напряжения, которая позволяет устройству выдерживать скачки напряжения до 200 В при их продолжительности не более 5 мкс.
Указанный технический результат достигается благодаря тому, что в предлагаемый модуль приема разовых команд, состоящий из печатной платы, которая содержит последовательно связанные между собой PCI-разъем для подключения к персональному компьютеру (ПК), по меньшей мере два преобразователя напряжений, программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС), конфигурационную память с разъемом JTAG для загрузки в ПЛИС конфигурационной последовательности, также модуль приема разовых команд содержит по меньшей мере один преобразователь дискретных сигналов в цифровые сигналы, и разъемы для приема сигналов +27В/разрыв и корпус/разрыв, введен преобразователь дискретных сигналов в цифровые сигналы, который выполнен в виде микросхемы, позволяющей принимать входные сигналы +27В/разрыв и корпус/разрыв, с чувствительностью к приему входных дискретных сигналов +27В/разрыв при наличии напряжения от 16 до 40 В, а для входных дискретных сигналов корпус/разрыв при наличии напряжения от 0 до 3,3 В и с возможностью внутренней коммутации поступивших дискретных сигналов на 8-битную шину, при этом выходы преобразователя дискретных сигналов в цифровые сигналы связаны с входом ПЛИС, а управляющий выход ПЛИС соединен с преобразователем дискретных сигналов в цифровые сигналы, причем между интерфейсным разъемом для приема дискретного сигнала +27В/разрыв и преобразователем дискретных сигналов в цифровые сигналы дополнительно включен модуль ограничения напряжения по входу, состоящий из резистора и ограничительного диода.
В предпочтительном варианте осуществления полезной модели интерфейсный разъем для приема сигнала +27В/разрыв расположен на торцевой стороне модуля приема разовых команд.
Полезная модель поясняется следующим чертежами:
Фиг. 1 - структурная схема модуля приема разовых команд. На фигуре представлены:
1 - PCI-разъем;
2 - преобразователи напряжения;
3 - программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС);
4 - конфигурационная память;
5 - разъем JTAG для загрузки конфигурационной последовательности;
6 - преобразователь дискретных сигналов в цифровые сигналы;
7 - модуль ограничения напряжения по входу;
8 - персональный компьютер (ПК);
X1 - интерфейсный разъем для приема сигнала +27В/разрыв;
Х2, Х3-интерфейсные разъемы для приема сигнала корпус/разрыв.
Фиг. 2 - электрическая схема модуля ограничения напряжения по входу.
На фиг. 2 представлены:
9 - резистор;
10 - ограничительный диод.
Полезная модель осуществляется следующим образом.
Модуль приема разовых команд управляется посредством драйвера и пользовательского интерфейса, установленного на ПК 8.
Первичное напряжение 5 В подается с шины PCI (на фигурах не показана) ПК 8 на PCI-разъем 1, далее на преобразователи напряжения 2, которые необходимы для работы входящих в состав модуля функциональных блоков. В представленной реализации полезной модели используются преобразователи напряжения 2 на базе микросхем LM1084-3.3 и LM1084-2.5, позволяющие преобразовывать входящее на них напряжение в напряжение 3,3 В и 2,5 В соответственно. Преобразованное напряжение подается в ПЛИС 3 и другие микросхемы.
От самолетного оборудования на интерфейсные разъемы X1 модуля приема разовых команд подаются входные сигналы +27В/разрыв, а на интерфейсные разъемы Х2, Х3-входные сигналы корпус/разрыв.
Прием дискретных сигналов входных сигналов реализуется в преобразователе дискретных сигналов в цифровые сигналы 6, который в данном примере реализован на базе микросхемы HI-8422, преобразующей входные дискретные сигналы для дальнейшей обработки этих сигналов в ПЛИС 3. Микросхема HI-8422 позволяет принимать входные сигналы +27В/разрыв и корпус/разрыв с возможностью внутренней коммутации на 8-битную шину, при этом с использованием микросхемы HI-8422 достигается требуемая для работы с самолетным оборудованием чувствительность к приему: для входных дискретных сигналов +27В/разрыв при наличии напряжения от 16 до 40 В, для входных дискретных сигналов корпус/разрыв при наличии напряжения от 0 до 3,3 В.
Для каналов приема +27В/Разрыв предусмотрено ограничение по рабочему напряжению по входу, благодаря включению в устройство модуля ограничения напряжения по входу 7, которое ограничивает входной сигнал до ±40 В. Модуль ограничения напряжения по входу выполнен с использованием резистора 9 и ограничительного диода 10 (фиг. 2). При уровне сигнала на входе контакта интерфейсного разъема X1 в диапазоне от минус 40 до 40 В, ограничительный диод 10 закрыт и входной сигнал через резистор 9 поступает на преобразователь дискретных сигналов в цифровые сигналы 6. Как только на входе появляется кратковременный скачок напряжения (не более 5 мкс, до 200 В), ограничительный диод 10 открывается и шунтирует входной сигнал через токоограничивающий резистор 9. Ограничение по приему сигналов корпус/разрыв от импульсных скачков напряжения (не более 5 мкс, до 80 В) обеспечивает преобразователь дискретных сигналов в цифровые сигналы, реализованный на базе микросхемы HI-8422.
В основе предлагаемой полезной модели лежит ПЛИС 3 семейства SPARTAN2, что обеспечивает вариантность функционирования изделия в зависимости от запрограммированного кода конфигурации, с учетом аппаратных возможностей полезной модели. Программирование осуществляется с помощью JTAG-интерфейса. На разъем JTAG 5 с помощью ПК 8 в конфигурационную память 4 загружается код конфигурации, позволяющий в данной реализации осуществлять обработку принятых дискретных сигналов и передавать их в ПК.