大气机高度输出接口电路的设计

隔离／驱动电路用来对AD574产生的基准电压源进行电流放大，同时起隔离作用，防止函数电位器的阻抗变化对基准电压源产生影响，从而影响A／D转换精度。
隔离电路的作用是防止A／D变换电路的输入阻抗对大气机函数电位器的阻抗产生影响。
A／D变换器的作用是将模拟的高度电压信号转换成数字信号，同时产生大气机函数电位器需要的输入电压。
由于大气机给出的气压高度精度有限，国际民航组织规定高度编码的增量为100英尺。现俄制大气机的高度输出范围为0～15 000 m，换算成英制为0～49 213(15 000／0．304 8≈49 213)英尺。如果按100英尺为量化单位，共需要493(49 213／100≈493)位编码。A／D变换器的位数N应由下式确定：
2N≥493-1 (4)
由式(4)得，N≥log2(493-1)≈8．9。因此，9位A／D位芯片就能满足要求。本设计采用12位A／D变换器AD574，和9位A／D变换器相比，量化误差减小到1／8，提高了高度电压输出精度。
电源电路的作用是为各部分电路提供直流电源。A／D变换器的转换精度不仅取决于输出位数，而且与供电电源的品质也有很大关系。目前主要有模拟串联稳压和开关DC／DC变换两种电源体制。模拟串联稳压电源有开关电源无法比拟的优点就是不产生尖峰干扰，其纹波干扰也可通过滤波降低到足够低的水平。本方案采用机上115 V／400Hz电源为高度接口板的原始电源，采用串联稳压电源体制加兀型滤波方案，为12位A／D变换器提供了高品质的电源系统。
CPU是接口板的控制计算中心，主要完成A／D转换控制、数据校准与编码(将二进制数字信号变换成符合国际民航组织规定的串行格雷码)、并一串转换和数据软件滤波等功能。
3．2 数据校准与编码
由于函数电位器的输出与气压高度为近似的线性关系，特别是在1 000 m以下线性较差，如果直接按式(3)求高度，将会造成较大误差。因此需要对高度数据进行校准。
数据校准可采用硬件校准或软件校准。采用硬件校准，不仅增加了设备的体积和重量，提高了成本，而且难度大，精度低。采用软件校准，不仅可以节省成本，而且方法简单，效果好。因此，本方案采用的是软件校准中的查表法。
表格的制作方法是：第一步，通过实验测出表1所示大气机绝对气压高度值对应的A／D输出的二进制值Un第二步，将绝对高度值以格雷码形式存入单片机内部的存贮器，存贮器地址对应A／D输出的二进制值U。对于位于表1中数据点之间的点，可将相邻两点间的曲线看作是直线，通过线性插值法求出每个A／D输出值对应的高度值，并存入存贮器。假设(Hn-1，Un-1)和(Hn，Un)是表1中相邻的两点，当Un-1UUn时，U对应的高度值H为：

采用查表法可大大提高转换精度。
3．3 抗干扰措施
各种干扰对测高精度也有较大的影响，如本机噪声及来自其他机载电子设备或环境的干扰等。为提高测量精度，本设计采取了有效的抗干扰措施。
电源设计上采取了低纹波方案，消除电源本身产生的干扰。另外，在接近各器件供电脚附近加装滤波电容，消除由供电线引入的各种瞬态干扰信号。
软件抗干扰是一种简便、有效的方法。本设计采取了剔除奇异值法和平均值滤波法抗干扰措施。
对每一高度值进行N次等时间间隔采样，并求出N个采样值的平均值。如果某个采样值与该平均值相差较大，可认为是非正常值(奇异值)，予以剔除。将剔除奇异值后的数据再次求平均值，并将该值作为这一点的高度值。
上述软件抗干扰措施对消除瞬态脉冲干扰和噪声干扰非常有效。

4 结语
本设计采取了数据校准和抗干扰措施，使测量精度大大提高。实践表明，该高度接口板满足俄制大气机与国产应答机的接口要求。工作稳定、可靠，转换精度高，其输出高度和大气机的高度指示器读数的误差不大于2 m，满足指标要求。另外，产品的通用性好，只要加载不同的函数电位器数据及编码格式，就可以适应不同的输出源及输入目标产品的要求。

本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/178168.htm

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