大气机高度输出接口电路的设计

摘要：为完成俄制大气机与国产航管应答机的交连，设计了由单片机、A／D转换器、电平转换电路、驱动电路、隔离电路和电源等电路组成的俄制大气机高度输出接口板电路。采取数据校准和抗干扰技术，简化硬件电路，提高高度数据转换精度和系统的抗干扰能力。实验表明，该接口电路实现了高度数据的数字化，能够将俄制大气机输出的模拟高度电平信号转换成满足国产航空应答机要求的数字编码信号。
关键词：大气机；航管应答机；接口电路；设计

    我国早期飞机上装备的电子设备大多为俄制产品。由于这些产品定型早，一般采用模拟电路，具有体积大、成本高、智能化低等明显缺点。为提高飞机性能，需对部分设备进行国产化。在某型飞机的改装中，需用国产航管应答机替换原机俄制航管应答机，与航管应答机交连的大气数据计算机(简称大气机)仍沿用原俄制产品。原机俄制大气机的气压高度输出接口为模拟信号，而要换装的国产新一代航管应答机，其高度输入接口已经数字化。为此，设计了，一种高度接口板，完成了俄制大气机与国产航管应答机的交连。

1 应答机高度信号输入要求
    换装的国产新一代航管应答机为A／C模式，高度输入要求为串行输入数字信号，接口电气性能采用RS 422规范，数据格式符合国际民航组织的相关规定，高度内容由10位格雷码构成，单位为英尺，范围为：-1000～62700英尺(-304～19111m)，按100英尺的高度增量进行编码。

2 大气机高度输出信号形式
    大气机是根据大气压强随着高度增加而下降的原理测量飞机高度的。俄制大气机的高度输出为模拟电压信号，其输出接口电路等效为一个电位器，由两个固定电阻R1，R2和一个电位器R3组成，组成原理如图1所示。可调电位器的滑动触点与气压膜盒相连，当气压变化时，膜盒带动触点滑动，将气压的变化转换为电阻的变化。

    图1中，1端为公共端，一般接地；2端为电压输入端；3端为高度电压输出端。大气机输出的高度电压Uout为：
    Uout=UinW        (1)
    式中：Uin为输入电压；W为电位器阻值变化相对值，其表达式为：
    
    由于固定电阻R1，R2的存在，W的取值范围为：10≤W≤90。

    从表1可以看出，W和绝对气压高度之间近似为线性关系，当绝对气压高度大于1 000 m时线性较好。表1数据可用下面一次函数近似表示：
    H=187．5(W-10)          (3)
    式中H为绝对高度，单位为m。

3 接口板设计
3．1 硬件构成与原理
    根据大气机输出信号形式和航管应答机输入信号要求，设计了高度接口板，其原理框图如图2所示。该接口板主要由单片机、A／D变换电路、隔离／驱动电路、隔离电路、TTL／RS 422转换电路及电源电路等组成。

    由AD574产生的基准电压，经隔离／驱动电路加到大气机高度函数电位器的2端，函数电位器3端输出和大气机气压高度成正比的电压信号。此电压经隔离器加到A／D变换器上，A／D变换器将此电压变换为与之对应的数字信号，经单片机变换成用串行格雷码表示的高度数值，最后由TTL／RS 422变换电路变换为符合RS 422接口规范的信号，送至航管应答机。