小型活塞式无人机发动机测试系统
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
中国民航飞行学院学报
３８
Ｊｏｕｍａｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ ＡＶｉａｔｉｏｎ Ｆｌｉｇｈｔ ＵｎｉＶｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ
Ｊａｎ．２０ｌｌ Ｖ０１．２２Ｎｏ．１
小型活塞式无人机发动机测试系统
张翔 臧小杰
（中国民航大学空中交通管理学院天津３００３００）
摘
要：活塞发动机是无人机的动力装置，发动机性能参数的地面测试对无人机设计有
ＡＴ９ｌ脚９２００为控制中心，采集传感器及转换电
路传来的数据，进行实时的测量，并通过 ＭＡｎ ＡＢ和ＶＣ６．Ｏ编程实现上位机控制界面管 理。在发动机试车时，可对被测参数进行采样、 记录数据、性能计算，并通过Ｒ２３２接口与上位机 通信，输出拉压力与转速的关系曲线、螺旋桨的 选择、绘制性能曲线、自动存盘及打印输出，实 现发动机台架试验的自动测试。
５关键技术
５．１软、硬件抗干扰技术
由于发动机工作环境复杂，电磁环境比较恶
劣，以嵌入式处理器为核心的测试系统的稳定性
和可靠性成为研制的关键问题。在研制过程中发 现测试系统经常或者不能运行，或者运行不稳定
经常死机。因此，系统采用隔离电路、低通滤波
等硬措施来提高系统的抗干扰性。此外，在软件
设Baidu Nhomakorabea上也采取了比较有效的措施：指令冗余技
ｓｙｓｔｅｍ ｓｈｏｗｓ ｓｔａｒｂＩｅ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｐｅｒｆｏｎｎ锄ｃｅ ａ１１ｄ ｃａｌｌ ｂｅ ｅａＳｉｌｙ ｏｐｅｒａｔｅｄ ｉｎ ａｃｔｕａＩ ａｐｐＩｉｃａｔｉｏｎ．Ｉｔ
ｐｒｏｖｅｓ ｍａｔ ｔＩｌｅ ｍｅ舔ｕｒｉｎｇ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａ１１ｄ ｗｏｒｋ ｅ币ｃｉｅｎｃｙ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｒｅｍａｒｋａｂＩｙ．
４主．１要Ａ用ＲＭ数Ｃ语据言采编集与写处，理用程删序的专业调试工
具ＡＤＳｌ．２调试。代码简练，效率高，执行速度 快。程序主要由３个功能模块组成，即主程序模 块，数据集程序模块，显示和报警程序模块，模 块之间相互独立，便于修改和移植（图２）。
４．２上位机数据提取与图形绘制程序 界面程序用面向对象程序设计语言Ｃ＋＋，通过 可视化编程环境Ｖａ＿乇．Ｏ编写，置于ＰＣ机中。该 程序利用一个完全图形化的用户操作界面来完成发 动机各工作参数数据的２３２通讯与读取、结果显 示、后台设计报表、打印及存储功能等（图３）。
ｐａ姗ｅｔｅｒ ｓｉｎｇＩｅ－ｃｈｉｐｓ，ａ
ｍｅａＳｕｒｉｎｇ ｓ），ｓｔｅｍ ｏｆ ｅｎｇｉｌｌｅ ｔｅｓｔ．ｒｉｇ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｎｄ ｄｅＶｅｌｏｐｅｄ．Ｎｏｗａｄａｙｓ
ｔ１１ｅ ｒｏｔａ＿ｔｅ ｓｐｅｅｄ，ｍｒｕＳｔ ａｎｄ ｔｈｅ、Ⅳｒｉｎｇ ｍＯｍｅｎｔ ０ｆ ａ ｐｉｓｔｏｎ ｅｎｇｉｎｅ ｃａｎ ｂｅ ｍｅ舔ｕｒｅｄ ｂｙ ｍｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ
ｏｆ Ｉ ＪＡＶ．Ｂ嬲ｅｄ ｏｎ ｍｅ ｔＩｌｅｏ叫ｏｆ ｐｉｓｔｏｎ ｅｎｇｉｎｅ，ｅｌｅｃ订ｏｎｉｃ ｍｅａＳｕｒｉｌｌｇ锄ｄ ｓｉｌｌｇｌｅ—ｃｈｉｐ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ廿１ｅ ａｕ－
ｔｌｌｏｒＳ ａｄｏｐｔ ｔｈｅ ｉｄｅａ ｏｆ ｍｏｄｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｉＩｌ ｍｅｉｒ ｄｅｓｉｇｎ．Ｂｙ ｕｓｉｎｇ也ｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔＳ ｓｕｃｈ ａｓ ｓｅｎｓｏｒｓ姐ｄ
着重要意义．本文基于活塞发动机的工作原理、电测量原理和单片机原理，采用模块化设计思
想，利用传感器和单片机等设备，成功设计开发了小型活塞式无人机发动机的参数测量系统．该
系统可以实现小型活塞发动机的转速、推力和扭矩三个参数的测试．实践证明，系统性能稳定可
靠，操作简便，可扩展性强，很好地满足了小型活塞式无人机发动机驱动系统性能测试要求．
Ｊａｎ．２０ｌｌ Ｖ０１．２２Ｎｏ．１
中国民航飞行学院学报 ＪｏｕｍａＩ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ａ啊ａｔｉｏｎ Ｆｌｉ曲ｔ ＵｎｉＶｅｒｓ毋 ｏｆ Ｃｈｉｎａ
电隔离、差分放大、滤波和限幅等调理工作后，将 Ｏ～５Ｖ的电信号送至处理器进行分析处理，实现
显示、打印和报警等功能，同时通过ＭＡＸ２３２芯
片将数据通过串行口送到ＰＣ机中，实时显示环境
Ｍａｎｕａｌ．ＤＡＲ ｃｏｒｐｏｒａｔ ｉｏｎ．２００４
【４】杜建红等．航空发动机试车台自动测试系统 设计…．航空发动机，２００７（２）：１５—１７ 【５】胡银彪等．无人机发动机参数测量系统的研 制【Ｊ】．传感器技术，２００４（７）：３４—３６
万方数据
小型活塞式无人机发动机测试系统
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)：
张翔， 臧小杰， Zhang Xiang， Zang Xiaojie 中国民航大学空中交通管理学院,天津,300300
拉力传感器选用蚌埠天光公司的Ｔ几．１拉力 传感器，Ｓ型，拉压双向量程均５０ｋｇｆ’零点输出 ０Ｖ，受拉满量程输出＋５Ｖ，受压满量程输出． ５Ｖ，ＤＣ２４Ｖ供电。转换精度、线性度响应速度 等指标满足测试系统需求。
温度传感器选择ＤＳｌ８８２０数字式温度传感 器，易于布线，测量精度高，占用系统资源少。
３．３接口电路组成 接口电路主要由隔离电路、差分放大器和低 通滤波电路、电平转换电路等组成，负责将各传 感器采集的信号调理转换为标准的０～５ Ｖ电压信 号送至模数转换器ＡＤＳ７８０５。ＡＤＳ７８０５为１６位 的Ａ仍转换器，它不仅分辨率高、转换速度快， 而且接口简单方便、应用灵活， ３．４通信模块 系统采用２３２协议进行单片机和上位机之间 的通讯。ＰＣ机有标准的ＲＳ２３２Ｃ串行口，信号电 平为ＲＳ２３２Ｃ电平。为此，系统使用ＭＡｘ２３２电 平转换芯片完成ＴＴＬ与ＲＳ２３２Ｃ之间的电平转换。
显３．示５显装示置模有块两种形式，一种是利用删控
制ＬＣＤ模块显示基本工作状态及参数曲线绘制， 这样在没上位机的情况下也可以独立完成测试工 作，方便携带，适于现场测试；另一种是利用ＰＣ 机显示器，测试功能更强，测试的内容更全面， 利于测试数据的深入分析。
４系统软件实现 系统软件包括上、下位机两部分控制管理程 序：下位机的微处理器系统程序完成串口数据通 讯、传感器的实时数据采集、任务调度、ＬＣＤ显
万方数据
中国民航飞行学院学报 Ｊｏｕｍａｌ ｏｆ ＣｉＶｉｌ Ａｖｉａｔｉｏｎ Ｆｌｉ曲ｔ ＵｎｉＶｅｒｓ时 ｏｆ Ｃｈｉｎａ
Ｊａｎ．２０ｌｌ ＶｏＩ．２２Ｎｏ．１
示、采集数据的基本分析等任务；上位机程序完 成２３２串口数据收发、用户界面管理、数据分析 处理、算法及任务调度、数据存储报表输出等任务。
法。在这么多技术方法中，通过实验发现，通过调 用ＣＯＭ组件容易达到画图及数据处理的设想效
果，其它方法或者是不能脱离ＭＡｌ凡ＡＢ环境，或
者是被ＶＣ调用后绘图功能难以实现。 该发动机测试系统是集测量和数据处理为一
体的智能化系统，用于活塞式小型无人机发动机 性能测试。在发动机试车时，可对被测参数进行 实时采样、记录数据、性能计算，可输出拉压力 与转速的关系曲线、螺旋桨选择、实时跟踪试验 过程中发动机主要性能参数的变化，绘制性能曲 线，自动存盘及打印输出，实现发动机台架试验 的自动测试，具有很好的应用推广前景。 参考文献 【１】马忠梅．ＡＲＭ嵌入式处理器结构与应用基础 ［Ｍ】．北京：北京航空航天大学出版社，２００２ 【２】丁力军等．无人机发动机综合测试系统的设计与 实现［Ｊ】．计算机测量与控制，２００４（５）：４５２—４５４ 【３】 ＤＡＲ ｃｏｒｐｏｒａ ｔ ｉｏｎ．ＡＡＡ Ｖｅｒｓ ｉｏｎ ２．５ Ｕｓｅｒ’ ｓ
关键词：活塞发动机无人机测试
Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ＳｍａＵ Ｐｉｓｔｏｎ Ｅｎｇｉｎｅ ｆｏｒ ＵＡＶ ｚｈａｆｌｇ ｘｉａｎｇ ｚａｎｇ ｘｉａｏｊｉｅ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＡｉｒ Ｔｒａｍｃ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ＣｉＶｉｌ Ａｖｉａｔｉｏｎ ＵｎｉＶｅｒｓ时ｏｆ ＣｈｉＩｌａ Ｔｉ硼ｉｌｌ
后，记录一次，并且立刻启动定时器计数。当被测 物体再转动一圈后使得小磁铁再次靠近霍尔传感 器，传感器把信号发到单片机上的中断引脚，中断 再次触发。这样就可以准确测量转速了。
扭矩传感器选用蚌埠天光公司的ＴＪＮ．１静态 扭矩传感器，正反双向扭转量程均２０Ｎｍ，零点 输出ＯＶ，正扭满量程输出＋５Ｖ，反扭满量程输出 ．５Ｖ，ＤＣ２４Ｖ供电。转换精度、线性度响应速度 等指标满足测试系统需求。
Ｍｅｄｉａ、Ｃ劬ｐａｃｔ ＦｌａＳｈ及ＮＡＮＤ ＦｌａＳｈ连接。
ＡＴ９ｌＲＭ９２００强大功能为在没有ＰＣ机的情 况下利用ＬＣＤ模块显示画图及数据存贮等功能奠 定了基础，方便了将来系统的升级扩展。
３．２传感器的选择 转速传感器选用的是霍尔传感器。由于活塞式 发动机曲轴上有一块磁铁供点火器使用，所以通过 再安装一个霍尔传感器来测量转速不仅简便而且准 确。当小磁铁转动到霍尔传感器附近时，霍尔传感 器靠近磁铁，传感器产生一个电压信号，通过运算 放大器把信号放大后再接一个反相器，接到单片机 的外部中断引脚。通过编程控制当信号触发中断
２．２测试原理 该测试系统由ＡＴ９ｌＩ己Ｍ９２００微处理器、传感 器、信号处理电路、通讯接口电路、显示模块、 键盘电路和报警电路以及ＰＣ机等组成。系统的工 作原理是：由转速、拉压力、扭矩和温度传感器采 集发动机试车时的工作参数，通过电缆将信号传送 到接口处理电路，由接口处理电路完成对信号的光
万方数据
Ｋ∞７ Ｗｏｒｄｓ： ＰｉｓｔＯｎ ｅｎｇｉｎｅ ＵＡ、，Ｔ色ｓｔ
１引言 活塞发动机作为无人机的主要动力装置，其 性能直接影响着飞机的飞行性能。目前国内外有 很多相关部门研究活塞发动机测试理论与系统设 计方案及产品，有些产品系统过于简单，测试项 目单一，测试功能不足；有些产品系统过于复 杂，测试过程繁琐；大部分价格昂贵。本测试系 统立足于多功能和低成本，测试了发动机的拉 （推）力、扭矩随转速的变化规律及其耗油特性， 同时测试了不同规格的螺旋桨与发动机相匹配其动 力性能特点，这些参数对提高无人机动力系统设计 的科学性具有重要意义。 ２系统功能及测试原理 ２．１系统功能 系统采用Ａ廿ｎｅｌ公司的ＡＲＭ９微处理器
＜
开始
＞
Ｉ一召一
舍切的化时钟
ｌ
Ｉ
瑚ｕ忉蚺化
－ｌ启耐Ｐｃ＾测量转速 Ｉ ｌ
传输戢据
令
Ｉ”一茹釜※磊莓…
＋
（
童占寐
）
图２处理器主流程图
图４转速一拉力关系图
绘图及数据分析采用Ｍ觚，ＡＢ７．Ｏ与ＶＣ６．０
混合编程。图４为ＭＬＤ２８ＣＣ发动机转速、拉力
的某一时刻的测试数据关系图。Ｍ觚，ＡＢ作为专
业的数据处理软件，处理数据既省时又省力。
术、软件陷阱技术、看门狗技术等，最大限度地
防止程序发生死循环或者跑飞，增强程序的稳定性。 ５．２ ＭＡＴＬＡＢ７．Ｏ与ＶＣ＋＋６．Ｏ混合编程
混合编程主要使用Ｍ觚ＡＢ引擎、ＡｃｔｉｖｅＸ控 件、ＭＡＴ文件共享数据、Ｃ．Ｍｅｘ技术及Ｍ棚．ＡＢ
ＣｏＭ Ｂｕｉｌｄｅｒ、Ｍｉｄｅｖａ工具、ＭＡｒＬＡＢ Ａｄｄ－ｉｌｌ等方
该处系理统器采完用全ＡＴ９围ｌＲ绕Ｍ９２删００９处２０理Ｔ器 删为Ｔｈ控ｕｍ制ｂ核 处心理，器
构建的系统。它有丰富的系统与应用外设及标准 的接口，从而为低功耗、低成本、高性能的计算 机宽范围应用提供一个单片解决方案。
ＡＴ９ｌ ＲＭ９２００包括一个高速片上ＳＲＡＭ工作 区及一个低等待时间的外部总线接口（ＥＢＤ，以完 成应用所要求的片外存储器和内部存储器映射外 设配置的无缝连接。 ＥＢＩ 有同 步ＤＲＡＭ（ＳＤＲ砧旧、Ｂｕｒｓｔ ＦＩａＳｈ及静态存储器的 控制器，并设计了专用电路以方便与Ｓｍａｎ
温度、扭矩、拉压力和转速随时间变化的试车曲
线，并可实现螺旋桨的自动选择（图１）。
——
——
——一＊ｍ力一一一ｔ Ｌ一
———＿｜ｎ＊＊－＊＊卜一
豢 ———一 一ｔ一－一＊卜—＿． 萋 蛊
喜计 锋
弩虮
魁
骗 弹
——一－ｎ一－ｔ－｝＿—．． ■■
——一一ｍ一－电一卜一
图１系统原理框图 ３系统硬件组成 ３．１嵌入式微处理器系统
３００３００ ＣｈｉＩｌａ）
Ａｂｓｔｎｃｔ：ＥｎｇｉＩｌｅ ｉｓ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｓｏｕｒｃｅ ｏｆ ｐｌａＩｌｅｓ孤ｄ ｉｔｓ ｐｅｒｆｏ肌ａＩｌｃｅ ａｄ、ｅｃｔｓ ｔＩｌｅ ｃａｐａｂｉｌ时ｏｆ廿Ｉｅ Ⅵｍｏｌｅ ＵＡＶ １１１ｅ ｔｅｓｔ ｏｆ ｍｅ ｅｎｇｉｎｅ’ｓ ｐｅ血ｎ１１ａＩｌｃｅ ｐａｒ锄ｅｔｃｒ ０ｎ铲ｏｕｎｄ ｉｓ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｆｏｒ ｔ１１ｅ ｄｅｓｉ四ｉＩｌｇ
３８
Ｊｏｕｍａｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ ＡＶｉａｔｉｏｎ Ｆｌｉｇｈｔ ＵｎｉＶｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ
Ｊａｎ．２０ｌｌ Ｖ０１．２２Ｎｏ．１
小型活塞式无人机发动机测试系统
张翔 臧小杰
（中国民航大学空中交通管理学院天津３００３００）
摘
要：活塞发动机是无人机的动力装置，发动机性能参数的地面测试对无人机设计有
ＡＴ９ｌ脚９２００为控制中心，采集传感器及转换电
路传来的数据，进行实时的测量，并通过 ＭＡｎ ＡＢ和ＶＣ６．Ｏ编程实现上位机控制界面管 理。在发动机试车时，可对被测参数进行采样、 记录数据、性能计算，并通过Ｒ２３２接口与上位机 通信，输出拉压力与转速的关系曲线、螺旋桨的 选择、绘制性能曲线、自动存盘及打印输出，实 现发动机台架试验的自动测试。
５关键技术
５．１软、硬件抗干扰技术
由于发动机工作环境复杂，电磁环境比较恶
劣，以嵌入式处理器为核心的测试系统的稳定性
和可靠性成为研制的关键问题。在研制过程中发 现测试系统经常或者不能运行，或者运行不稳定
经常死机。因此，系统采用隔离电路、低通滤波
等硬措施来提高系统的抗干扰性。此外，在软件
设Baidu Nhomakorabea上也采取了比较有效的措施：指令冗余技
ｓｙｓｔｅｍ ｓｈｏｗｓ ｓｔａｒｂＩｅ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｐｅｒｆｏｎｎ锄ｃｅ ａ１１ｄ ｃａｌｌ ｂｅ ｅａＳｉｌｙ ｏｐｅｒａｔｅｄ ｉｎ ａｃｔｕａＩ ａｐｐＩｉｃａｔｉｏｎ．Ｉｔ
ｐｒｏｖｅｓ ｍａｔ ｔＩｌｅ ｍｅ舔ｕｒｉｎｇ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａ１１ｄ ｗｏｒｋ ｅ币ｃｉｅｎｃｙ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｒｅｍａｒｋａｂＩｙ．
４主．１要Ａ用ＲＭ数Ｃ语据言采编集与写处，理用程删序的专业调试工
具ＡＤＳｌ．２调试。代码简练，效率高，执行速度 快。程序主要由３个功能模块组成，即主程序模 块，数据集程序模块，显示和报警程序模块，模 块之间相互独立，便于修改和移植（图２）。
４．２上位机数据提取与图形绘制程序 界面程序用面向对象程序设计语言Ｃ＋＋，通过 可视化编程环境Ｖａ＿乇．Ｏ编写，置于ＰＣ机中。该 程序利用一个完全图形化的用户操作界面来完成发 动机各工作参数数据的２３２通讯与读取、结果显 示、后台设计报表、打印及存储功能等（图３）。
ｐａ姗ｅｔｅｒ ｓｉｎｇＩｅ－ｃｈｉｐｓ，ａ
ｍｅａＳｕｒｉｎｇ ｓ），ｓｔｅｍ ｏｆ ｅｎｇｉｌｌｅ ｔｅｓｔ．ｒｉｇ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｎｄ ｄｅＶｅｌｏｐｅｄ．Ｎｏｗａｄａｙｓ
ｔ１１ｅ ｒｏｔａ＿ｔｅ ｓｐｅｅｄ，ｍｒｕＳｔ ａｎｄ ｔｈｅ、Ⅳｒｉｎｇ ｍＯｍｅｎｔ ０ｆ ａ ｐｉｓｔｏｎ ｅｎｇｉｎｅ ｃａｎ ｂｅ ｍｅ舔ｕｒｅｄ ｂｙ ｍｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ
ｏｆ Ｉ ＪＡＶ．Ｂ嬲ｅｄ ｏｎ ｍｅ ｔＩｌｅｏ叫ｏｆ ｐｉｓｔｏｎ ｅｎｇｉｎｅ，ｅｌｅｃ订ｏｎｉｃ ｍｅａＳｕｒｉｌｌｇ锄ｄ ｓｉｌｌｇｌｅ—ｃｈｉｐ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ廿１ｅ ａｕ－
ｔｌｌｏｒＳ ａｄｏｐｔ ｔｈｅ ｉｄｅａ ｏｆ ｍｏｄｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｉＩｌ ｍｅｉｒ ｄｅｓｉｇｎ．Ｂｙ ｕｓｉｎｇ也ｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔＳ ｓｕｃｈ ａｓ ｓｅｎｓｏｒｓ姐ｄ
着重要意义．本文基于活塞发动机的工作原理、电测量原理和单片机原理，采用模块化设计思
想，利用传感器和单片机等设备，成功设计开发了小型活塞式无人机发动机的参数测量系统．该
系统可以实现小型活塞发动机的转速、推力和扭矩三个参数的测试．实践证明，系统性能稳定可
靠，操作简便，可扩展性强，很好地满足了小型活塞式无人机发动机驱动系统性能测试要求．
Ｊａｎ．２０ｌｌ Ｖ０１．２２Ｎｏ．１
中国民航飞行学院学报 ＪｏｕｍａＩ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ａ啊ａｔｉｏｎ Ｆｌｉ曲ｔ ＵｎｉＶｅｒｓ毋 ｏｆ Ｃｈｉｎａ
电隔离、差分放大、滤波和限幅等调理工作后，将 Ｏ～５Ｖ的电信号送至处理器进行分析处理，实现
显示、打印和报警等功能，同时通过ＭＡＸ２３２芯
片将数据通过串行口送到ＰＣ机中，实时显示环境
Ｍａｎｕａｌ．ＤＡＲ ｃｏｒｐｏｒａｔ ｉｏｎ．２００４
【４】杜建红等．航空发动机试车台自动测试系统 设计…．航空发动机，２００７（２）：１５—１７ 【５】胡银彪等．无人机发动机参数测量系统的研 制【Ｊ】．传感器技术，２００４（７）：３４—３６
万方数据
小型活塞式无人机发动机测试系统
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)：
张翔， 臧小杰， Zhang Xiang， Zang Xiaojie 中国民航大学空中交通管理学院,天津,300300
拉力传感器选用蚌埠天光公司的Ｔ几．１拉力 传感器，Ｓ型，拉压双向量程均５０ｋｇｆ’零点输出 ０Ｖ，受拉满量程输出＋５Ｖ，受压满量程输出． ５Ｖ，ＤＣ２４Ｖ供电。转换精度、线性度响应速度 等指标满足测试系统需求。
温度传感器选择ＤＳｌ８８２０数字式温度传感 器，易于布线，测量精度高，占用系统资源少。
３．３接口电路组成 接口电路主要由隔离电路、差分放大器和低 通滤波电路、电平转换电路等组成，负责将各传 感器采集的信号调理转换为标准的０～５ Ｖ电压信 号送至模数转换器ＡＤＳ７８０５。ＡＤＳ７８０５为１６位 的Ａ仍转换器，它不仅分辨率高、转换速度快， 而且接口简单方便、应用灵活， ３．４通信模块 系统采用２３２协议进行单片机和上位机之间 的通讯。ＰＣ机有标准的ＲＳ２３２Ｃ串行口，信号电 平为ＲＳ２３２Ｃ电平。为此，系统使用ＭＡｘ２３２电 平转换芯片完成ＴＴＬ与ＲＳ２３２Ｃ之间的电平转换。
显３．示５显装示置模有块两种形式，一种是利用删控
制ＬＣＤ模块显示基本工作状态及参数曲线绘制， 这样在没上位机的情况下也可以独立完成测试工 作，方便携带，适于现场测试；另一种是利用ＰＣ 机显示器，测试功能更强，测试的内容更全面， 利于测试数据的深入分析。
４系统软件实现 系统软件包括上、下位机两部分控制管理程 序：下位机的微处理器系统程序完成串口数据通 讯、传感器的实时数据采集、任务调度、ＬＣＤ显
万方数据
中国民航飞行学院学报 Ｊｏｕｍａｌ ｏｆ ＣｉＶｉｌ Ａｖｉａｔｉｏｎ Ｆｌｉ曲ｔ ＵｎｉＶｅｒｓ时 ｏｆ Ｃｈｉｎａ
Ｊａｎ．２０ｌｌ ＶｏＩ．２２Ｎｏ．１
示、采集数据的基本分析等任务；上位机程序完 成２３２串口数据收发、用户界面管理、数据分析 处理、算法及任务调度、数据存储报表输出等任务。
法。在这么多技术方法中，通过实验发现，通过调 用ＣＯＭ组件容易达到画图及数据处理的设想效
果，其它方法或者是不能脱离ＭＡｌ凡ＡＢ环境，或
者是被ＶＣ调用后绘图功能难以实现。 该发动机测试系统是集测量和数据处理为一
体的智能化系统，用于活塞式小型无人机发动机 性能测试。在发动机试车时，可对被测参数进行 实时采样、记录数据、性能计算，可输出拉压力 与转速的关系曲线、螺旋桨选择、实时跟踪试验 过程中发动机主要性能参数的变化，绘制性能曲 线，自动存盘及打印输出，实现发动机台架试验 的自动测试，具有很好的应用推广前景。 参考文献 【１】马忠梅．ＡＲＭ嵌入式处理器结构与应用基础 ［Ｍ】．北京：北京航空航天大学出版社，２００２ 【２】丁力军等．无人机发动机综合测试系统的设计与 实现［Ｊ】．计算机测量与控制，２００４（５）：４５２—４５４ 【３】 ＤＡＲ ｃｏｒｐｏｒａ ｔ ｉｏｎ．ＡＡＡ Ｖｅｒｓ ｉｏｎ ２．５ Ｕｓｅｒ’ ｓ
关键词：活塞发动机无人机测试
Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ＳｍａＵ Ｐｉｓｔｏｎ Ｅｎｇｉｎｅ ｆｏｒ ＵＡＶ ｚｈａｆｌｇ ｘｉａｎｇ ｚａｎｇ ｘｉａｏｊｉｅ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＡｉｒ Ｔｒａｍｃ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ＣｉＶｉｌ Ａｖｉａｔｉｏｎ ＵｎｉＶｅｒｓ时ｏｆ ＣｈｉＩｌａ Ｔｉ硼ｉｌｌ
后，记录一次，并且立刻启动定时器计数。当被测 物体再转动一圈后使得小磁铁再次靠近霍尔传感 器，传感器把信号发到单片机上的中断引脚，中断 再次触发。这样就可以准确测量转速了。
扭矩传感器选用蚌埠天光公司的ＴＪＮ．１静态 扭矩传感器，正反双向扭转量程均２０Ｎｍ，零点 输出ＯＶ，正扭满量程输出＋５Ｖ，反扭满量程输出 ．５Ｖ，ＤＣ２４Ｖ供电。转换精度、线性度响应速度 等指标满足测试系统需求。
Ｍｅｄｉａ、Ｃ劬ｐａｃｔ ＦｌａＳｈ及ＮＡＮＤ ＦｌａＳｈ连接。
ＡＴ９ｌＲＭ９２００强大功能为在没有ＰＣ机的情 况下利用ＬＣＤ模块显示画图及数据存贮等功能奠 定了基础，方便了将来系统的升级扩展。
３．２传感器的选择 转速传感器选用的是霍尔传感器。由于活塞式 发动机曲轴上有一块磁铁供点火器使用，所以通过 再安装一个霍尔传感器来测量转速不仅简便而且准 确。当小磁铁转动到霍尔传感器附近时，霍尔传感 器靠近磁铁，传感器产生一个电压信号，通过运算 放大器把信号放大后再接一个反相器，接到单片机 的外部中断引脚。通过编程控制当信号触发中断
２．２测试原理 该测试系统由ＡＴ９ｌＩ己Ｍ９２００微处理器、传感 器、信号处理电路、通讯接口电路、显示模块、 键盘电路和报警电路以及ＰＣ机等组成。系统的工 作原理是：由转速、拉压力、扭矩和温度传感器采 集发动机试车时的工作参数，通过电缆将信号传送 到接口处理电路，由接口处理电路完成对信号的光
万方数据
Ｋ∞７ Ｗｏｒｄｓ： ＰｉｓｔＯｎ ｅｎｇｉｎｅ ＵＡ、，Ｔ色ｓｔ
１引言 活塞发动机作为无人机的主要动力装置，其 性能直接影响着飞机的飞行性能。目前国内外有 很多相关部门研究活塞发动机测试理论与系统设 计方案及产品，有些产品系统过于简单，测试项 目单一，测试功能不足；有些产品系统过于复 杂，测试过程繁琐；大部分价格昂贵。本测试系 统立足于多功能和低成本，测试了发动机的拉 （推）力、扭矩随转速的变化规律及其耗油特性， 同时测试了不同规格的螺旋桨与发动机相匹配其动 力性能特点，这些参数对提高无人机动力系统设计 的科学性具有重要意义。 ２系统功能及测试原理 ２．１系统功能 系统采用Ａ廿ｎｅｌ公司的ＡＲＭ９微处理器
＜
开始
＞
Ｉ一召一
舍切的化时钟
ｌ
Ｉ
瑚ｕ忉蚺化
－ｌ启耐Ｐｃ＾测量转速 Ｉ ｌ
传输戢据
令
Ｉ”一茹釜※磊莓…
＋
（
童占寐
）
图２处理器主流程图
图４转速一拉力关系图
绘图及数据分析采用Ｍ觚，ＡＢ７．Ｏ与ＶＣ６．０
混合编程。图４为ＭＬＤ２８ＣＣ发动机转速、拉力
的某一时刻的测试数据关系图。Ｍ觚，ＡＢ作为专
业的数据处理软件，处理数据既省时又省力。
术、软件陷阱技术、看门狗技术等，最大限度地
防止程序发生死循环或者跑飞，增强程序的稳定性。 ５．２ ＭＡＴＬＡＢ７．Ｏ与ＶＣ＋＋６．Ｏ混合编程
混合编程主要使用Ｍ觚ＡＢ引擎、ＡｃｔｉｖｅＸ控 件、ＭＡＴ文件共享数据、Ｃ．Ｍｅｘ技术及Ｍ棚．ＡＢ
ＣｏＭ Ｂｕｉｌｄｅｒ、Ｍｉｄｅｖａ工具、ＭＡｒＬＡＢ Ａｄｄ－ｉｌｌ等方
该处系理统器采完用全ＡＴ９围ｌＲ绕Ｍ９２删００９处２０理Ｔ器 删为Ｔｈ控ｕｍ制ｂ核 处心理，器
构建的系统。它有丰富的系统与应用外设及标准 的接口，从而为低功耗、低成本、高性能的计算 机宽范围应用提供一个单片解决方案。
ＡＴ９ｌ ＲＭ９２００包括一个高速片上ＳＲＡＭ工作 区及一个低等待时间的外部总线接口（ＥＢＤ，以完 成应用所要求的片外存储器和内部存储器映射外 设配置的无缝连接。 ＥＢＩ 有同 步ＤＲＡＭ（ＳＤＲ砧旧、Ｂｕｒｓｔ ＦＩａＳｈ及静态存储器的 控制器，并设计了专用电路以方便与Ｓｍａｎ
温度、扭矩、拉压力和转速随时间变化的试车曲
线，并可实现螺旋桨的自动选择（图１）。
——
——
——一＊ｍ力一一一ｔ Ｌ一
———＿｜ｎ＊＊－＊＊卜一
豢 ———一 一ｔ一－一＊卜—＿． 萋 蛊
喜计 锋
弩虮
魁
骗 弹
——一－ｎ一－ｔ－｝＿—．． ■■
——一一ｍ一－电一卜一
图１系统原理框图 ３系统硬件组成 ３．１嵌入式微处理器系统
３００３００ ＣｈｉＩｌａ）
Ａｂｓｔｎｃｔ：ＥｎｇｉＩｌｅ ｉｓ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｓｏｕｒｃｅ ｏｆ ｐｌａＩｌｅｓ孤ｄ ｉｔｓ ｐｅｒｆｏ肌ａＩｌｃｅ ａｄ、ｅｃｔｓ ｔＩｌｅ ｃａｐａｂｉｌ时ｏｆ廿Ｉｅ Ⅵｍｏｌｅ ＵＡＶ １１１ｅ ｔｅｓｔ ｏｆ ｍｅ ｅｎｇｉｎｅ’ｓ ｐｅ血ｎ１１ａＩｌｃｅ ｐａｒ锄ｅｔｃｒ ０ｎ铲ｏｕｎｄ ｉｓ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｆｏｒ ｔ１１ｅ ｄｅｓｉ四ｉＩｌｇ