阅读说明：本技术 具有抗干扰能力的静刹车保护电路及其设计方法 (Quiet brake protection circuit and its design method with anti-interference ability ) 是由 刘忠平 韩亚国 董智超 于 2019-09-09 设计创作，主要内容包括：一种具有抗干扰能力的静刹车保护电路及其设计方法,采用运算放大器制作一个比较电路；该比较电路中包括运算放大器、6个电阻和3个二极管；其中：运算放大器的第1脚、第3脚、第三二极管与第五电阻组成静刹车保护滞回比较特性电路。运算放大器的第1脚、第3脚、第二二极管与第六电阻组成起效滞回比较特性电路,通过提高静刹车保护电路滞回特性对应静刹车起效和静刹车保护两个电压之间的差值,从而提高了静刹车保护电路抵抗瞬间速度变化的能力,提高了刹车系统在输出静刹车压力的情况下,抗外界振动,以及综合电磁环境干扰的能力,消除了由于外界干扰而造成的静刹车起效与静刹车失效状态的自动切换,提高了静刹车系统的稳定性。(A kind of quiet brake protection circuit and its design method with anti-interference ability, makes a comparison circuit using operational amplifier；It include operational amplifier, 6 resistance and 3 diodes in the comparison circuit；Wherein: the 1st foot, the 3rd foot, third diode and the 5th resistance of operational amplifier form quiet brake and protect hysteresis comparative characteristic circuit.1st foot of operational amplifier, 3rd foot, second diode and the 6th resistance form action hysteresis comparative characteristic circuit, the difference that quiet brake works between two voltages of quiet brake protection is corresponded to by improving quiet brake protection circuit hysteretic characteristic, to improve the ability that quiet brake protection circuit resists instantaneous speed variation, brake system is improved in the case where exporting quiet brake pressure, anti- extraneous vibration, and the ability of comprehensive electromagnetic environmental disturbances, eliminate as external interference and caused by the automatic switchover that works with quiet brake failure state of quiet brake, improve the stability of quiet brake system.)

具有抗干扰能力的静刹车保护电路及其设计方法

技术领域

本发明涉及飞机防滑刹车系统领域，具体是一种具有抗干扰能力的静刹车保护电路及其设计方法。

背景技术

HB6761-93的4.3.2.2.1静刹车规定“当刹车装置温度为常温时，刹车手柄在有效行程范围内，应有足够的静刹车力矩刹住机轮，使飞机在最大设计总重下刹停在33°斜坡上”。静刹车保护功能是现有飞机防滑刹车控制盒的主要控制逻辑之一。

现有技术结构图具体见图1。静刹车保护电路是用运算放大器U1制作一个比较电路，运算放大器U1的第8脚与+18V.DC电源联通；飞机的基准速度信号V_ωR输出端与第一二极管D1的正极联通；第一二极管D1的负极与第一电阻R1的一端联通，第一电阻R1的另一端与电源地联通，第一二极管D1的负极同时与运算放大器U1的第2脚联通；运算放大器U1的第4脚与电源地联通。

电源+18V.DC与第四电阻R4的一端联通，第四电阻R4的另一端与第二电阻的一端联通，第二电阻的另一端与第三电阻的一端联通，第三电阻的另一端与电源地联通；第二电阻的另一端同时与运算放大器U1的第3脚联通，运算放大器U1的第3脚与第五电阻的一端联通，第五电阻的另一端与运算放大器U1的第1脚联通；通过第五电阻R5使运算放大器U1形成具有滞回比较特性电路。

当飞机最大速度为330Km/h时，对应的机轮速度信号f为2750Hz、V_{p_p}≥0.6V的频率信号，对应的机轮速度电压V_ωk为12.5V，对应的基准速度电压V_ωR为12.4V，防滑失效速度为30⁺⁸Km/h，对应的机轮速度电压V_ωk为4V，对应的基准速度电压V_ωR为3.9V；

在静刹车起效时，运算放大器U1的第1脚输出电压为16.5V，运算放大器U1的第3脚电压为4.42V，对应飞机速度值为34.8Km/h；

在静刹车保护时，运算放大器U1的第1脚输出电压为0.5V，运算放大器U1的第3脚电压为5.72V；对应飞机速度值为65.45Km/h。运算放大器U1组成的比较电路的滞回特性对应飞机速度差为65.45-34.8＝30.65Km/h；对应基准速度电压差为5.72-4.42＝1.3V，由于现有技术静刹车保护和静刹车起效状态比较点的差值为1.3V，对应飞机的速度约为30km/h，而飞机静刹车过程是一个动态过程，经常受振动，电磁干扰、温度和噪声等环境的干扰，造成静刹车起效和静刹车保护两种状态瞬间切换，造成静刹车不稳定，严重影响飞机的静刹车效果，对飞机的安全造成一定隐患。

经检索，申请号为201620188009的实用新型专利提到一种比较电路，这种电路提高了抵抗外界干扰的能力，但是，这个电路只是对一定频率范围的干扰信号有效，很难适应振动，电磁干扰、温度和噪声等环境。

发明内容

为克服现有技术中存在的由于静刹车保护电压与静刹车起效电压的压差小，使得静刹车状态不稳定的不足，本发明提出一种具有抗干扰能力的静刹车保护电路及其设计方法。

本发明提出的具有抗干扰能力的静刹车保护电路采用运算放大器制作一个比较电路；该比较电路中包括运算放大器、6个电阻和3个二极管；6个电阻依次编为第一电阻至第六电阻，3个二极管依次编为第一二极管至第三二极管；其中：所述运算放大器的第8脚为电源输入端与+18V.DC电源联通；所述运算放大器的第4脚与地线联通。所述运算放大器的第1脚同时与第五电阻的一端和第六电阻的一端联通；所述第五电阻的另一端与第三二极管的负极联通，该第三二极管的正极与所述运算放大器的第3脚联通；所述第六电阻的另一端与第二二极管的正极联通，该第二二极管的负极与所述运算放大器的第3脚联通；所述运算放大器的第3脚同时与第二电阻的一端和第三电阻的一端联通；所述第二电阻的另一端与第四电阻的一端联通，该第四电阻的另一端与+18V.DC电源联通；所述第三电阻的另一端与地线联通。所述运算放大器的第2脚与所述第一二极管的负极联通，同时与第一电阻的一端联通，该第一电阻的另一端与地线联通。所述第一二极管正极与飞机刹车控制盒内的基准速度模块的输出端联通。

运算放大器的第1脚、第3脚、第三二极管与第五电阻组成静刹车保护滞回比较特性电路。运算放大器的第1脚、第3脚、第二二极管与第六电阻组成起效滞回比较特性电路。

当飞机的速度由高往低变化时，静刹车保护电路从静刹车保护状态向静刹车起效状态转变。在静刹车保护状态时，运算放大器的第3脚电压为10.15V，运算放大器的第1脚输出电压为0.5V；当运算放大器的第2脚电压下降到4.42V以下时，运算放大器的第1脚输出电压为16.5V，静刹车起效；同时，运算放大器的第3脚电压为4.42V，对应飞机速度值为34.8Km/h。

当飞机的速度由低往高变化时，静刹车保护电路从静刹车起效状态向静刹车保护状态转变，在静刹车起效时，运算放大器的第1脚输出电压为16.5V，运算放大器的第3脚电压为4.42V；当运算放大器的第2脚电压增加到10.15V以上时，运算放大器的第1脚输出电压变化到0.5V时，运算放大器的第3脚电压为10.15V，对应飞机速度为190.8Km/h。

本发明提出的所述具有抗干扰能力的静刹车保护电路的设计过程是：

步骤一：确定静刹车保护滞回比较特性电路中各电子元器件的参数：

根据静刹车保护电压确定静刹车保护滞回比较特性电路中各电子元器件的参数。

根据飞机速度设定静刹车保护电压。静刹车保护电压为静刹车保护速度所对应的电压值。

所述的各电子元器件包括各第五电阻、运算放大器和第三二极管；所述各电子元器件的参数包括各电阻的阻值、运算放大器与二极管的型号。

设定飞机静刹车保护速度，该速度对应的电压值为运算放大器第3脚的电压。

步骤二：确定起效滞回比较特性电路中各电子元器件的参数：

根据静刹车起效电压确定起效滞回比较特性电路中各电子元器件的参数：

所述的各电子元器件包括各第六电阻和第二二极管；所述各电子元器件的参数包括第六电阻的阻值与第二二极管的型号。设定所述飞机静刹车起效速度，该速度对应的电压值为运算放大器第3脚的电压。

设定所述飞机静刹车起效速度，该速度对应的电压值为飞机静刹车起效电压；该飞机静刹车起效电压为运算放大器第3脚的电压。

所述运算放大器选用F158运算放大器，各所述二极管均为BZ03C。通过欧姆定律确定所述第一电阻的电阻值为10KΩ，第二电阻的电阻值为0.681KΩ，第三电阻的电阻值为4.64KΩ，第四电阻的电阻值为12KΩ，第五电阻的电阻值为43KΩ，第六电阻的电阻值为5.1KΩ。

至此，完成了所述具有抗干扰能力的静刹车保护电路的设计。

本发明提高静刹车保护时的电压值，提高了在静刹车起效和静刹车保护两种状态的电压差值，从而达到提高静刹车保护电路抗干扰能力的目的。

当飞机最大速度为330Km/h时，对应的机轮速度信号f为2750Hz、V_{p_p}≥0.6V的频率信号，对应的机轮速度电压V_ωk为12.5V，对应的基准速度电压V_ωR为12.4V，防滑失效速度为30⁺⁸Km/h，对应的机轮速度电压V_ωk为4V，对应的基准速度电压V_ωR为3.9V；

在静刹车起效时，运算放大器U1的第1脚输出电压为16.5V，运算放大器U1通过第二二极管D2和第六电阻R6形成滞回比较特性电路。静刹车起效电压为4.42V，对应飞机速度值为34.8Km/h。

在静刹车保护时，运算放大器U1的1脚输出电压为0.5V，运算放大器U1通过第三二极管D3和第五电阻R5形成滞回比较特性电路。静刹车保护电压为10.15V，对应飞机速度值为190.8Km/h。

静刹车保护电路滞回特性对应飞机速度差为190.8－34.8＝156Km/h；对应基准速度电压差为10.15－4.42＝5.73V。

本发明通过提高静刹车保护电路滞回特性对应静刹车起效和静刹车保护两个电压之间的差值，将静刹车起效电压与静刹车保护电压的差值由1.3V提高到了5.73V，对应的飞机速度差值由30.65Km/h提高到156Km/h，从而提高了静刹车保护电路抵抗瞬间速度变化的能力，提高了刹车系统在输出静刹车压力的情况下，抗外界振动，以及综合电磁环境干扰的能力，消除了由于外界干扰而造成的静刹车起效与静刹车失效状态的自动切换，提高了静刹车系统的稳定性。

附图说明

图1是现有技术静刹车保护电路结构示意图

图2是本发明静刹车保护电路结构示意图

具体实施方式

实施例1

本实施例是一种具有抗干扰能力的静刹车保护电路。

所述具有抗干扰能力的静刹车保护电路是用运算放大器U1制作一个比较电路，包括运算放大器U1、6个电阻和3个二极管。所述6个电阻分别标记为第一电阻R1～第六电阻R6；所述3个二极管分别标记为第一二极管D1～第三二极管D3。

本实施例中，所述运算放大器U1的第8脚为电源输入端与+18V.DC电源联通，所述运算放大器U1的第8脚为电源输入端；所述运算放大器U1的第4脚与地线联通。所述运算放大器U1的第1脚同时与第五电阻R5的一端和第六电阻R6的一端联通；所述第五电阻R5的另一端与第三二极管的负极联通，该第三二极管的正极与所述运算放大器U1的第3脚联通；所述第六电阻R6的另一端与第二二极管的正极联通，该第二二极管的负极与所述运算放大器U1的第3脚联通；所述运算放大器U1的第3脚同时与第二电阻R2的一端和第三电阻R3的一端联通；所述第二电阻R2的另一端与第四电阻R4的一端联通，该第四电阻R4的另一端与+18V.DC电源联通；所述第三电阻R3的另一端与地线联通。所述运算放大器U1的第2脚与所述第一二极管的负极联通，同时与第一电阻R1的一端联通，该第一电阻R1的另一端与地线联通。所述第一二极管的正极与飞机刹车控制盒内的基准速度模块的输出端联通。

运算放大器U1的第1脚输出电压为0.5V，运算放大器U1的第1脚与第3脚通过第三二极管D3与第五电阻R5形成静刹车保护滞回比较特性电路。

运算放大器U1的第1脚输出电压为16.5V，运算放大器U1的第1脚、第3脚、第二二极管与第六电阻R6组成静刹车起效滞回比较特性电路。

所述第一二极管D1、第二二极管D2和第三二极管D3均采用BZ03C二极管。

本实施例中，飞机最大速度为330Km/h时，所对应的各参数分别是：机轮速度信号f为2750Hz、V_{p_p}≥0.6V的频率信号，机轮速度电压V_ωk为12.5V，基准速度电压V_ωR为12.4V。防滑失效速度为30⁺⁸Km/h时，所对应的机轮速度电压V_ωk为4V，基准速度电压V_ωR为3.9V。在静刹车保护时，运算放大器U1的第3脚电压为10.15V，飞机的速度为190.8Km/h。在静刹车起效时，运算放大器U1的第3脚电压为4.42V，飞机的速度为34.8Km/h。

工作时：

当飞机的速度由高往低变化时，静刹车保护电路从静刹车保护向静刹车起效转变。在静刹车保护时，运算放大器U1的第3脚电压为10.15V，运算放大器U1的第1脚输出电压为0.5V；当运算放大器U1的第2脚电压下降到4.42V以下时，运算放大器U1的第1脚输出电压为16.5V，静刹车起效；运算放大器U1的第3脚电压为4.42V，对应飞机速度值为34.8Km/h。

当飞机的速度由低往高变化时，静刹保护电路从静刹车起效向静刹车保护转变，在静刹车起效时，运算放大器U1的第1脚输出电压为16.5V，运算放大器U1的第3脚电压为4.42V；当运算放大器U1的第2脚电压增加到10.15V以上时，运算放大器U1的第1脚输出电压变化到0.5V时，运算放大器U1的第3脚电压为10.15V，对应飞机速度值为190.8Km/h。

实施例2

本实施例提出了一种所述具有抗干扰能力的静刹车保护电路的设计方法，具体过程是：

步骤一：确定静刹车保护滞回比较特性电路中各电子元器件的参数：

根据静刹车保护电压确定静刹车保护滞回比较特性电路中各电子元器件的参数。

在静刹车起效时，运算放大器U1的1脚输出电压为16.5V，运算放大器U1通过第二二极管D3和第六电阻R6形成静刹车保护滞回比较特性电路。

采用常规方法，根据飞机速度设定静刹车保护电压。静刹车保护电压为静刹车保护速度所对应的电压值。

所述的各电子元器件包括各电阻、运算放大器和二极管；所述各电子元器件的参数包括各电阻的阻值、运算放大器与二极管的型号。

本实施例中，设所述飞机静刹车保护速度为190.8Km/h，该速度对应的电压值为10.15V，即为设定的运算放大器U1第3脚的电压。

本实施例中，所述的运算放大器U1选用F158运算放大器。通过欧姆定律确定所述第一电阻R1的电阻值为10KΩ，第二电阻R2的电阻值为0.681KΩ，第三电阻R3的电阻值为4.64KΩ，第四电阻R4的电阻值为12KΩ，第五电阻R5的电阻值为43KΩ，第三二极管D2为BZ03C二极管。

步骤二：确定起效滞回比较特性电路中各电子元器件的参数：

根据静刹车起效电压确定起效滞回比较特性电路中各电子元器件的参数：

所述的各电子元器件包括各第六电阻R6和第二二极管D2；所述各电子元器件的参数包括第六电阻R6的阻值与第二二极管D2的型号。设定所述飞机静刹车起效速度，该速度对应的电压值为运算放大器U1第3脚的电压。

根据设定的静刹车保护起效电压，通过欧姆定律确定第二二极管D2和第六电阻R6的型号和参数。

本实施例中，第二二极管D2为BZ03C二极管，第六电阻R6的电阻值为5.1KΩ。

至此，完成了所述具有抗干扰能力的静刹车保护电路的设计。