Tổng quan
Tiêu chuẩn ARINC 429 "Hệ thống truyền tin kỹ thuật số- Digital Information Transfer System (DITS)" được đưa ra lần đầu năm 1977 và trở thành tiêu chuẩn ARINC được các hãng hàng không sử dụng nhiều nhất cho bus dữ liệu. Mặc dù được thiết kế để truyền dữ liệu trên phương tiện giao thông nhưng nó không được phù hợp cho việc truyền dữ liệu thông thường. Bus dữ liệu thông thường bao giờ cũng truyền nhiều hướng giữa nhiều điểm bằng một cặp sợi dây. ARINC 429 chỉ truyền một chiều dữ liệu là hạn chế lớn, tuy nhiên do chi phí thấp và tính toàn vẹn lắp đặt giúp đảm bảo dịch vụ xuất sắc cho các hãng hàng không trong vài thập kỷ qua.
Lịch sử ra đời
Vào những năm 1970 ngành hàng không nhận ra ưu điểm việc triển khai các hệ thống số. Một số thiết bị số đã được triển khai ở mức nhất định trên máy bay. Ba loại máy bay vận tải mới đang chuẩn bị đưa vào sử dụng là Airbus A-310, Boeing B-757 và B-767. Các hãng hàng không cùng nhà sản xuất khung máy bay, thiết bị quyết định tạo ra hệ thống điện tử hàng không mới sử dụng hoàn toàn kỹ thuật số.
Với hệ thống điện tử hàng không mới xuất hiện nhu cầu kết nối giữa các thiết bị điện tử hàng không. Ngành hàng không cũng biết quân đội đang đang ở giai đoạn đầu phát triển bus dữ liệu giữa các thiết bị điện tử hàng không quân sự. Cơ hội thiết lập chương trình kết hợp tạo ra bus truyền dữ liệu giữa ngành hàng không dân sự và quân sự đã tạo ra lợi ích kinh tế to lớn.
Việc phát triển bus truyền dữ liệu quân sự do Hiệp hội Kỹ sư Ô tô (Society of Automotive Engineers - SAE) thực hiện. Tham gia nhóm SAE có các nhân viên đến từ các bộ phận quân đội khác nhau và từ các hãng hàng không tư nhân. Bus dữ liệu được thiết kế đáp ứng cả các nhu cầu dân sự và quân sự. Kết quả công việc đã tạo nên chuẩn Mil-Std 1553 phiên bản đầu tiên.
Ngay trong quá trình phát triển tiêu chuẩn Mil-Std 1553, đại diện của ngàng hàng không dân sự đã nhận ra các yêu cầu nghiêm ngặt và trải rộng của Mil-Std 1553 sẽ khiến phức tạp cho người dùng thương mại và không linh hoạt cho các ứng dụng khác nhau của máy bay vận tải. hó khăn trong việc chứng nhận cũng là một vấn đề lớn. Quyết định được đưa ra là từ bỏ chương trình phát triển chung hợp tác với quân đội và phát triển bus dữ liệu riêng đáp ứng phù hợp cho yêu cầu máy bay vận tải thương mại. Hệ thống truyền dữ liệu một máy phát nhiều máy thu sử dụng trên máy bay được đưa ra vào những năm 1970. Hệ thống chứng tỏ độ tin cậy và hiệu quả hơn so với các bus dữ liệu cùng thời điểm. Hệ thống này, với miêu tả trong tiêu chuẩn ARINC Specification 419, là ứng cử viên cho máy bay kỹ thuật số mới.
Thiết kế cơ bản
Liên kết thiết bị
Một bộ phát kết nối được tối đa 20 bộ thu qua cặp dây vặn xoắn và được bọc chống nhiễu. Lớp chống nhiễu sợi dây được nối đất tại cả 2 đầu và không được đứt dọc theo sợi cáp. Lớp chống nhiễu được giữ càng ngắn càng tốt.
Điều chế
Sử dụng kiểu điều chế Return-To-Zero (RZ). Mức điện thế được dùng mã hóa tín hiệu.
Mức điện áp
Mức điện áp tín hiệu phát ra ở trạng thái không tải được miêu tả theo bảng sau
| Mức cao (HI(V)) | Mức không (NULL(V)) | Mức thấp (LO(V)) | |
| Dây A với dây B | +10+-1.0 | 0+-0.5 | -10+-1.0 |
| Dây A với đất | 5+-0.5 | 0+-0.25 | -5+-0.5 |
| Dây B với đất | -5+-0.5 | 0+-0.25 | +5+-0.5 |
Điện áp sai lệch tại bộ thu sẽ phu thuộc chiều dài dây, tải, sơ đồ đấu nối ... Nếu không có nhiễu trên đường tín hiệu, mức điện áp danh định tại bộ thu giữa hai đầu A và B sẽ là:
| Mức cao (HI) |
+7.25 V đến 11 V |
| Mức không (NULL) | +0.5 V đến - 0.5 V |
| Mức thấp (LO) | -7.25 V đến - 11 V |
Nhưng thực tế qua quá trình lắp đặt luôn có nhiễu. Bảng dưới đây là điện áp điển hình thu được
| Mức cao (HI) |
+6.5 V đến 13 V |
| Mức không (NULL) | +2.5 V đến - 2.5 V |
| Mức thấp (LO) | -6.5 V đến - 13 V |
Điện áp giữa chân A và B với đất không được quy định.
Máy thu phải chịu được điện áp ổn định lâu dài 30 VAC RMS giữa hai cực A và B mà không bị hư hỏng, hoặc điện áp -2:29 VDC giữa chân A hoặc B với đất.
Mức trở kháng
Trở kháng đầu ra máy phát
Trở kháng đầu ta máy phát từ 70 cho đến 80 Ohm (danh định 75 Ohm) và được chia đều giữa hai đường A, B cho tất cả trạng thái logic và chuyển tiếp giữa các trạng thái.
Trở kháng đầu vào máy thu
Đặc tính đầu vào điển hình như sau:
Trở kháng đầu vào vi sai (Differential Input Resistance) tối thiểu R1 = 12,000 ohms.
Điện dung đầu vào vi sai (Differential Input Capacitance) tối đa C1 = 50 pF.
Trở kháng với đất ( RH và R G ) >= 12.000 ohm.
Điện trở với đất ( Ch và CG) <= 50 pF.
Tổng điện trở đầu vào máy thu bao gồm cả các hiệu ứng RI, RH, RG đấu song song tối thiểu 8000 Ohm (tối thiểu 400 Ohm cho 20 bộ thu). Có tối đa 20 bộ thu được lắp cho mỗi kênh phát. Dưới đây là sơ đồ mạch tiêu chuẩn.
Điện trở cáp
Cáp sử dụng cỡ dây 20 đến 26 AWG tùy theo đặc tính và trọng lượng cáp lựa chọn. Điện trở đặc tính sẽ từ 60 đến 08 Hm. Trở kháng đầu ra máy phát được chọn định danh 75 Ohm để phù hợp với khoảng điện trở này.
Khả năng chịu lỗi
Điện trên máy bay được cung cấp bởi máy phát trên mỗi động cơ. Hệ thống điện trên máy bay được thiết kế để ổn định tính đến sự thay đổi tốc độ động cơ, lệch pha, chuyển mạch ... Tuy nhiên không thể đảm bảo nguồn điện luôn ổn định. Sự cố trong hệ thống cũng gây ra công suất thất thường. Thiết kế thành phần của ARINC 429 chịu được sự thay đổi công suất và không dễ bị hư hại do các sự cố khi xuất hiện các hoạt động bất thường. Các sự cố bất thường bao gồm:
Chập điện áp bên ngoài bộ phát
Chập điện áp bên ngoài máy phát sẽ không làm hư hỏng máy phát cũng như mạch điện bên trong, làm ảnh hưởng đến sự hoạt động máy phát ra.
Máy phát chịu được chập tải bên ngoài
Máy phát phải chịu được tải vô thời hạn mà không hư hỏng do chập mạch:
a. Giữa hai chân A và B.
b. Giữa chân A với mát.
c. Giữa chân B với mát.
d. Đồng thời cả trường hợp b và c.
Cách ly sự cố
Cách ly sự cố bộ thu
Bộ thu được trang bị bộ cách ly để đảm bảo khi có xảy ra chập mạch bên trong hoặc bus bộ thu không làm bus đầu vào tạo tín hiệu đầu ra quá giới hạn cho phép (cả thấp áp và quá áp).
Cách ly sự cố máy phát.
Máy phát được trang bị bộ cách ly để đảm bảo trong bất kỳ trường hợp nào có sự cố thiết bị cũng không làm điện áp đầu ra vượt quá:
a. Điện áp 30 VAC RMS giữa chân A và B.
b. lớn hơn -2:29VDC giữa chân A và mát.
c. lớn hơn -2:29 VDC giữa chân B và mát.
Các thành phần logic
Phần này sẽ miêu tả các phần tử hệ thống truyền số liên quan đến logic mạch tín hiệu.
Ngôn ngữ kỹ thuật số
Dữ liệu số - ARINC 429 cung cấp dữ liệu số được mã hóa theo 2 ngôn ngữ số: BNR và BCD.