SIMTEC AG公司HPS-1加熱型空速管
新聞關(guān)鍵詞：SIMTEC AG、空速管、HPS-1
空速管|攻角傳感器|側(cè)滑角傳感器|大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)技術(shù)資料下載
瑞士史密泰克（Simtec AG）公司的HPS-1是一種質(zhì)量輕的全-靜壓空速管。它集成了可調(diào)控溫度的加熱器和排水系統(tǒng)，可以防止冰和水汽聚集。當(dāng)無人飛行器（UAV）、遠(yuǎn)程遙控飛機(jī)（RPA）及其他飛行器需要**的全壓和靜壓時(shí)，HPS-1就是*佳的方案。HPS-1可以與PSS-8ADC大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)或其他大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)一起使用。 集成的加熱電子線路把探頭的溫度調(diào)控在很窄的溫度范圍內(nèi)，通常在+80℃。加熱器的*大功率為30W(@24VDC)?？账俟芴筋^*大溫度和*大功率都可以由工廠或用戶配置。系統(tǒng)有狀態(tài)輸出信號(hào)顯示系統(tǒng)狀態(tài)工作。在飛行過程中，輸入一個(gè)信號(hào)就可以允許飛控計(jì)算機(jī)（或自動(dòng)駕駛儀）開啟和關(guān)閉加熱器。這樣可以在長(zhǎng)時(shí)間的飛行中節(jié)省電源。靜壓孔分布在空速管的不銹鋼探頭部位，可以得到*高精度和*好的加熱性能。
1、HPS-1加熱型空速管主要特點(diǎn)
l 尺寸小、質(zhì)量輕。非常小的探頭直徑（僅9mm）
l 不銹鋼，飛機(jī)級(jí)別的鋁和碳纖維管材質(zhì)
l UAVs, RPAs和其他飛行器*好方案
l 集成的、可調(diào)控的加熱器
l 9-32 VDC 供電電壓（*大30W@24VDC）
l 高精度
l 在風(fēng)洞里設(shè)計(jì)和測(cè)試
2、HPS-1加熱型空速管主要優(yōu)點(diǎn)
l 全靜壓孔加熱
l 排水系統(tǒng)
l 很小的探頭直徑和可調(diào)控的溫度，達(dá)到*小功耗。
l 通過5V的邏輯電平，“開/關(guān)”的功能
l 通過5V的邏輯電平，狀態(tài)顯示
l 電氣插頭，容易安裝和拆卸
l 反極性保護(hù)
3、HPS-1加熱型空速管技術(shù)參數(shù)
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供電電壓
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9~32VDC,標(biāo)稱供電電壓24VDC，加熱器在高于24VDC時(shí)，不能長(zhǎng)時(shí)間工作。
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供電電流
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1.26A@24VDC
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加熱器溫度
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由電子線路和溫度傳感器調(diào)節(jié)溫度，標(biāo)準(zhǔn)的探頭溫度是80℃，并通過狀態(tài)針配置探頭溫度。
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加熱器溫度
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*大的加熱器功率是30W@24VDC,*大功率可以通過狀態(tài)針進(jìn)行配置。用脈沖寬度調(diào)制PWM調(diào)控加熱溫度，PWM頻率是250Hz
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電氣接頭
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Binder 711 Female 4-pole (09 0082 32 04)
-PIN1: 9~32VDC(24VDC)
-PIN2: Ground
-PIN3: 5V on/off (RX 配置)
-PIN4: 5V狀態(tài)顯示(TX 配置)
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精度
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在風(fēng)洞里校準(zhǔn)，詳細(xì)參見空氣動(dòng)力學(xué)特性
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材質(zhì)
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不銹鋼，航空級(jí)鋁，碳纖維管
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工作溫度
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-55℃~+85℃（-40℃~+85℃啟動(dòng)階段）
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安裝
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2-4個(gè)M4螺釘
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質(zhì)量
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95g@300mm
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長(zhǎng)度
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200mm,300mm,400mm或客戶指定
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4、HPS-1加熱型空速管技術(shù)參數(shù)功能
總壓孔在內(nèi)部用分隔板被保護(hù)，從而使水和冰不能進(jìn)入壓力管線。排水系統(tǒng)使水排出空速管外。靜壓孔嵌在不銹鋼探頭上，保證了**的靜壓。集成的電子線路板上有微處理器，傳感器模塊和電源模塊。用一個(gè)小的溫度傳感器調(diào)節(jié)探頭頂端的溫度。加熱器的溫度由一個(gè)成熟的PWM控制算法調(diào)節(jié)。提供精細(xì)的加熱器調(diào)節(jié)，并且減少了功率波動(dòng)對(duì)飛機(jī)的脈沖寬度調(diào)制（PWM）能源系統(tǒng)功率是用來調(diào)節(jié)所需功率。工廠和用戶可以調(diào)節(jié)*大功率和*高溫度。因?yàn)?大功率被配置，系統(tǒng)可以被用在*大功率有限的小型飛機(jī)上。
HPS-1加熱及PWM系統(tǒng)功能圖
5、HPS-1直柄型加熱空速管的總壓和靜壓空氣動(dòng)力學(xué)
以下圖表描述了HPS-1空速管在大AOA和AOS角度下，與動(dòng)壓Qc關(guān)系的空氣動(dòng)力學(xué)誤差。
HPS-1在風(fēng)洞中測(cè)試的空氣動(dòng)力學(xué)特性(初步數(shù)據(jù)!)
HPS-1空速管探頭被設(shè)計(jì)成動(dòng)壓Qc的誤差很小，在很大的攻角(AOA)和側(cè)滑角(AOS)，下，得到很小的空速誤差，這點(diǎn)很重要。對(duì)于慢速飛行器顯得尤為重要，因?yàn)殛囷L(fēng)和側(cè)風(fēng)對(duì)慢速飛行器有很強(qiáng)的影響。由于空速管探頭是在各個(gè)方向（AOA和AOS）是對(duì)稱的，我們可以提供某一方向上有很小的誤差（例如，在正AOA）。
6、HPS-1直柄型加熱空速管加熱器溫度和功率
空速管探頭端的*大溫度可以通過狀態(tài)針來配置。可以通過設(shè)置得到：5℃,
20℃, 35℃, 50℃,
65℃, 80℃。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置是80℃。*大功率也可以由狀態(tài)針來配置。下列功率設(shè)置可以得到：標(biāo)稱功率的10%, 25%,
40%, 55%, 70%, 85%, 100% 。標(biāo)稱功率為30W@24VDC。在20VDC下，*大可得到的功率是21W；在28VDC下，*大功率是41W( P=U2/19) 。*大功率和*大溫度可以通過狀態(tài)線來配置。用一個(gè)5VDC的TTL信號(hào)，1200波特率來設(shè)置這兩個(gè)值。加熱器設(shè)計(jì)在低于24VDC下長(zhǎng)時(shí)間工作。超過24VDC情況下，不能長(zhǎng)時(shí)間工作。在飛行中，平均功率消耗依賴于空速，外部大氣溫度和探頭端溫度。
舉例計(jì)算
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CAS
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30
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m/s
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UAV空速值
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p
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0.33
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W/℃
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根據(jù)圖表在30m/s下
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Toat
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-15
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℃
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在特定高度下，外部大氣溫度
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Ttip
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20
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℃
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探頭端溫度（根據(jù)配置的值）
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ph
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568
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hPa
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在一定高度下的氣壓
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po
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1013
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hPa
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海平面的壓力
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Ptot
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8.6
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W
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7、HPS-1直柄型加熱空速管在紅外相機(jī)下熱像圖
8、HPS-1直柄型加熱空速管狀態(tài)顯示
空速管狀態(tài)針提供以下信息
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LOW-TEMP
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5
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VDC
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空速管探頭端溫度低于參考溫度，有3種原因LOW-TEMP可能發(fā)生：
1-在上電過程中，直到加熱器達(dá)到正確的溫度
2-假如外部溫度非常低，飛機(jī)飛的非?？?，以致于加熱器沒有足夠的功率把探頭加熱到參考溫度。
3-加熱器工作不正常或有故障，探頭溫度根本達(dá)不到正確的參考溫度。
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HIGH-TEMP
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0/5
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VDC
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空速管探頭端溫度高于參考溫度，狀態(tài)顯示在0和5VDC以1Hz交替顯示。有2種原因HIGH-TEMP可能發(fā)生：
1-在上電過程中或在一個(gè)快速溫度變化過程中，加熱器過沖到參考溫度之后一小段時(shí)間。
2-加熱器工作不正常。
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NORMAL-OP
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0
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VDC
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系統(tǒng)工作正常
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On/Off功能
通過on/off針可以關(guān)閉加熱器。
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ON
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5
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VDC
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如果on/off針不連接，加熱器工作
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OFF
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0
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VDC
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如果0VDC應(yīng)用到on/off針上，加熱器就被關(guān)閉
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如果不需要on/off功能，就保持on/off針開路。電壓一加載到電源針上，加熱器就開始工作。 在干燥的空氣里，如果沒有結(jié)冰出現(xiàn)，飛控計(jì)算機(jī)（FCC）可能決定關(guān)閉加熱器，以便節(jié)省能量。只要飛控計(jì)算機(jī)加載5VDC到on/off針上，HPS-1就關(guān)閉加熱器。
在苛刻和惡劣的飛行環(huán)境下，強(qiáng)烈建議保持加熱器在“ON”的狀態(tài)，阻止水汽和冰晶的聚集。
HPS-1空速管加熱溫度設(shè)置
加熱器可以通過接頭針腳3和針腳4進(jìn)行配置。用1'200波特率，5VDC電平TTL信號(hào)是來配置加熱器。重新設(shè)置空速管探頭加熱溫度時(shí)，電源引腳4用作TX引腳；引腳3用作RX引腳。USB 轉(zhuǎn)TTL串行電纜（例如http://www.ftdichip.com）可與HPS-1配置軟件一起使用。如有要求，USB電纜Simtec可提供PC軟件。
具有以下位格式的數(shù)據(jù)的單個(gè)命令字節(jié)發(fā)送到HPS-1的RX引腳來配置加熱器。成功后，加熱器將新值存儲(chǔ)在非易失性EEPROM中和，同時(shí)應(yīng)答具有相同格式的響應(yīng)字節(jié)在TX管腳上。
字節(jié)格式（8位）： “0pppttt1”
ppp：*大功率設(shè)置，值0..7
ttt： 探頭溫度， 值0..7
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探頭溫度（ttt）
000:
001:
5℃
010:
20℃
011:
35℃
100:
50℃
101:
65℃
110:
80℃
111:
110℃
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*高溫度設(shè)置（ppp）
000: 查詢功率
001:
10%
010:
25%
011:
40%
100:
55%
101:
70%
110:
85%
111:
100%
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如果加熱器接收到一個(gè)1 (0b00000001)字符串，將返回設(shè)定的溫度和功率。
9、可定制加熱型空速管
---L型加熱型空速管
---60W加熱器功率
---其他達(dá)到滿功率的供電電壓
--特定AOA下，*佳的靜壓孔
10、HPS-1直柄型加熱空速管警告
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電子線路雖然有反極性保護(hù)，防止內(nèi)部微處理器和溫度電路等電子模塊損壞。但在反極性保護(hù)的過程中，請(qǐng)注意加熱器不受到控制，加熱器得到滿負(fù)荷功率?？账俟芴筋^將很熱，長(zhǎng)時(shí)間工作將燒毀探頭。
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加熱器設(shè)計(jì)的長(zhǎng)時(shí)間工作的標(biāo)稱電壓為不大于24VDC，不能在高于24VDC時(shí)長(zhǎng)時(shí)間工作。
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在總壓和靜壓管路中加載大于1500
hPa壓力，大于此壓力將會(huì)損壞內(nèi)部管路。
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注意高溫物體，探頭前端會(huì)非常發(fā)燙。
