基于PWM激励信号控制的火焰探测传感器信号调理电路设计

基于PWM漏信号控制的火焰探测传藤信号调理电路设计
王雅荟，于正同
(中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所，陕西西安710065)
摘要：提出了一种基于PW M激励信号控制的火焰探测传感器信号调理电路。

设计该调理电路的目的是提供火焰探测 传感器工作的激励信号以及通过检测火焰探测传感器反馈电流信号判断是否存在火焰。

通过对该电路的功能性能进行 测试,结果表明该设计方案具有较高的可靠性。

关键词：火焰探测传感器;P W M波;信号调理
中图分类号:T M933 文献标识码:A文章编号：1673-1131(2017)03-0060-02
〇引言
离子火焰探测器检测性能可靠，仅对火焰敏感，对高温无反 应，具有强抗干扰能力。

燃烧是一种十分复杂的化学反应，燃烧 反应过程中存在离子反应，由于火焰中存在正负离子，电场施加 于火焰时，外电路即可产生微弱的电流，离子火焰探测器就是通 过对火焰施加电场而产生微弱电流，并利用燃烧的电离作用进 行检测，传感器电路中电离电流(直流)>25u A;当检测到火焰 时传感器在激励的作用下会反馈直流电流，电流值=H〇〇u A。

1火焰探测传感器工作原理
设计火焰探测传感器信号调理电路的目的是提供火焰探 测传感器工作的激励信号以及通过检测火焰探测传感器反馈 电流信号判断是否存在火焰。

离子火焰检测原理如图1所示。

图1离子火焰检测原理图
离子火焰探测器是两线制传感器，激励信号与反馈电流 信号共用两根线，反馈电流通过采样电阻采样后进行转换。

2电路设计
2.1电路工作原理框图
调理电路设计主要由五部分组成，包括：PWM输出使能 控制电路、P W M输出电路、传感器激励信号输出电路、传感器 反馈电流检测电路、E M I防护及过流保护电路，电路原理框如 图2所示。

图2电路工作原理框图
2.2电路工作原理
2.2.1 P W M输出电路工作原理
P W M输出电路通过脉宽调制电路输出3200H z的两路互补方波信号，通过查阅SG1525手册，可知输出PWM控制频 率是外围器件Rt、Ct与Rd共同决定，选择Rt=2.7k n、Rd= 1On、Ct=0.1uF〇
需要输出3200±200H z的方波信号，通过可知，当ClH).luF，R t=2.7kfi时，充电时间 tc约为 300us;当 CtNXluF，Rd=10Q时，放电时间td约为12.5us;按公式⑴可计算得输出信号频率。

/=^—«^-—x l06/fz=320Q fife〇) tc+td300f l25 …
考虑误差，充放电时间若按±l〇u s的误差进行考虑，则频 率在3101Hz〜3305H z之间，满足3200±200H z的要求范围。

2.2.2激励信号输出电路
PWM1、PWM2为脉宽调制芯片输出的两路互补PWM控 制芯片，分别控制V2、V3的通断。

变压器及场效应管控制电 路如图3所示。

当基准电压U1为11.5V时，PWM1、PWM2 为脉宽调制芯片D1输出的两路互补PWM控制芯片，分别控 制V3、V4的通断。

当V3导通时，电流流向如中实线箭头所 示;当V4导通时，电流流向如中虚线箭头所示，经过变压器T1后输出110Vrms/3200H z的交流信号。

次级线圈数计算公式为：
N1/N2=U1/U2 代入 82/820=U l/U2,当 U1=11.5V时，可得 U2=115V，在(110±10)Vrms范围内。

F IR E E X C1+
m
F IR E E X C1-
图3变压器及场效应管控制电路
2.2.4传感器反馈电流检测电路
传感器反馈电流检测电路，如图4所示，分为采样电路、
RJ4
60
NIO Socket 通讯架构的设计与实现
张曼，贺莹
(中航工业西安航空计算技术研究所，陕西西安710065)
摘要：随着IO T 物联网的快速发展，数以万计的物联网设备以TCP/IP 协议接入互联网，Socket 服务器端需要处理这些 Socket 连接、通讯和数据存储。

传统的OneThreadforOneSocket 应用模式已不能满足要求。

文章针对此种应用提出了 一种高性能的异步Socket 通讯框架，该通讯框架由Socket 异步处理模块、协议解码模块、D B 数据处理模块等组成。

经 模拟测试，该通讯框架满足了高并发和高性能通讯的要求。

关键词:异步SOCKET ;NIO ;高并发;大连接数;读写分离中图分类号:TP 311.52
文献标识码:A
文章编号:1673-1131(2017)03-0061-03
〇引言
目前，随着IOT 技术和应用的迅猛发展，海量的移动终端 设备以TCP /I P 协议接入到互联网。

一
个大型数字化城市的
物联网接入设备可能有几百万个，他们的单次通讯数据量并
不大，但是终端数量巨大。

为了应对数量庞大的SOCKET 连 接，SOCKET 服务器端需要引入全新的技术并行处理每一个 连接[3]。

传统的作法是每一个新连接都由动态创建的新线程 进行处理，这种方式CPU 和内存资源占用率髙，影响系统性 能。

因此，传统的一个客户端一个线程的架构虽然设计简单, 但是无法面对海量的并发连接应用。

本文将通过设计异步 NIO SOCKET 通讯框架解决上述问题。

1架构设计
1.1基于NIOm 技术的Socket 服务器架构
本文论述的通讯框架以微软Sockets 类为基础，基于Soc - kets 类的异步方法构建一套异步非阻塞通讯框架。

中复用线程回调注册函数异步通知用户。

通讯框架如图1 所示。

为了支持高性能，框架必须选择异步非阻塞异步通讯 方式，包括连接请求，Socket 读写操作，并向框架注册所有 的通讯事件和回调函数，框架本身无需创建线程和轮询 SOCKET 状态，当系统框架接收到指定事件后会从线程池
图1基于N IO 的异步通讯架构图
图1中通讯框架根据配置的IP 地址、端口进行socket 初 始化，Bind 后进行Listen ,监听端口成功后，调用BeginAccpet 函数并注册客户端连接回调函数AcceptConn ，当一个客户端
(1) 采样电路。

当电路检测到火焰信号，火焰探测传感器 输出反馈电流，反馈电流(直流)经过变压器副端(电阻为Rb )， 再经过电阻分压后进行采样。

是传感器反馈的直流电流，采 样电路简化电路如图所示，根据放大器的虚短虚断原理，R 11 与地短接，且R 10=R 11,经过采样电阻R 10两端电压为采样电 压。

(2)
二阶低通滤波放大电路。

二阶低通滤波器放大直流 等效电路如图4所示，其中U c 为采样电阻引出的电压,U o 为 放大电路输出电压，计算方法如下：
U 0—
^x U c ^-5x ^x R 1()
⑵
尺11 ^
输出电压U o 计算公式如式(3)所示，滤波截止频率计算 如式(3)所示即滤波截止频率约为14Hz 。

使用Matlab 对滤波 电路进行仿真,幅频特性所示，由图可知仿真截止频率与计算 结果相符。

f =------, ----~\AHz ⑶
2^C 6C7R u R14
本文介绍了一种实现了一种离子火焰探测器的激励输出与调理采集电路，能够实现有效滤波发动机火探信号中的复杂干扰信号，实现对于发动机燃烧室火焰状态的准确判断。

参考文献：
[1] 姜洁，李秋红，张高钱.航空发动机燃油系统执行机构及其
传感器故障诊断[
J ].航空动力学报，2015,30(6):1529-1536.[2] Soong C Y , Yan W M , Tseng C Y , et al . Analysis of r eactant
gas transport in a PEM fuel cell with partially blocked fuel flow channels [J ] J ournal of Power Sources , 2005, 143(1-2):
36-47.
[3] 任骏原.基于数据选择器和D 触发器的多输入时序电路
设计[J ].现代电子技术,2010, 33(12):10-12.
[4] 任骏原.基于数据选择器和D 触发器的多输入时序电路
设计[J ].现代电子技术,33.12(2010):10-12.
作者简介:王雅荟(1990-),通信作者，女，硕士研究生,助理工程师，主要研究方向：机载计算机硬件设计；于正同（1983-),男，硕士研究生，高工，主要研究方向:机载计算机硬件设计。

3结语
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