发动机过载试验测试系统设计方法研究(8)
超高压(代号U)容器 ≥100MPa。
本测试台架钢管均为低压容器。在满足压力条件下，现设计钢管厚度为6mm,高压室钢管厚度为8mm。
3.3 电磁阀电路设计
在试验中，电磁阀电路设计也是一个重要的任务。电磁阀由控制仪所控制，在试验中，控制仪首先控制高压区进气管上电磁阀的打开，使高压气体充满高压室，其次控制辅助区进气管处电磁阀的打开，同时测量系统开始工作。其电路可设计为图3.6:
图3.6 电磁阀电路
1-24V开关电源，2-双刀开关，3-电磁阀
具体原理为：双刀开关其中一个开关与开关电源相连接，输出电磁阀工作时所需的24V电压，来控制电磁阀的开闭；另一个开关一边与5V电压相连，另一边通过电阻接地，且与计算机触发输入端相连。当双刀开关闭合时，计算机触发端输入信号达到预设电平，触发测量系统开始工作，同时电磁阀通电打开。本文开关电源采用上海电源厂家生产的24V开关电源，型号为S-50-24，即输出电压为24V,输出功率为50W，有短路过载保护功能。
由于炮管尾部封闭，故应考虑防撞击及过压保护。可在炮管尾部安装安全阀及压力传感器，设计一定的电路，使炮管尾部气压达到一定程度时，电磁阀打开，压力卸去，起安全保护作用，图3.7为其安装示意图：
图3.7 炮管尾部安全阀及压力传感器安装示意图
1-安全阀，2-控制仪，3-压力传感器
压力传感器所输出的信号首先经过放大电路之后与比较器相连，若输出电压值大于所设定的电压值则所连接的常开继电器闭合，安全阀通电打开，气压泄去。原理示意图为图3.8：
图3.8 安全阀工作原理示意图
放大电路主要用来将传感器输出的测量信号进行放大，为测试系统提供高精度的模拟输入信号，其设计可以为两个方案:
方案一，直接采用单端输入，单端输出方式的差分式放大电路，如图3.9所示
图3.9 差分式放大电路
其差模电压增益如式3.5，可通过调节电阻值来改变电压增益。
式3.5
方案二，也可采用仪表放大器来实现测量放大功能，目前，仪表放大器电路的实现方法主要分为两大类：第一类由分立元件组合而成；另一类由单片集成芯片直接实现。现考虑以AD620测量放大器为主来实现放大功能。
AD620是Analog Device 公司生产的低成本、低功耗集成仪用放大器，一个典型的三运放同相并联差动放大器的集成，它的特点是电路结构简单：一个AD620，一个增益设置电阻R，外加工作电源就可以使电路工作，因此设计效率最高。其主要性能如下：
（1）输入失调电压≤50µV；
（2）输入失调电压漂移≤0.6µV/℃；
（3）输入失调电流≤1.0nA；
（4）共模抑制比CMRR≥100dB；
其芯片的引脚图如下图3.10所示：
图3.10 AD620芯片引脚图
引脚说明：
1,8——RG：外部电阻RG接入端；
2——IN-：负电压输入端；
3——IN+：正电压输入端；
4——V-：负电源端；
5——REF：参考端；
6——OUT：输出端；
7——V+:正电源端。
具体电路图如图3.11：
图3.11 放大电路原理图
在基本连接方式下，可通过改变外部电阻RG来调节增益。
比较电路原理示意图如图3.12所示，可通过调节电阻值来改变参考电压：
图3.12 比较电路原理图