專利名稱：用于飛行器的電控隔熱屏控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飛行器電控隔熱屏的溫度調(diào)整與控制技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種用于飛行器的電控隔熱屏控制器。
背景技術(shù)：
太空飛行器(如衛(wèi)星)在太空飛行過程中，其體內(nèi)溫度受軌道光照影響很大，對(duì)于軌道光照條件在一年四季內(nèi)變化波動(dòng)大的飛行器(比如低傾角非太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星)，傳統(tǒng)的被動(dòng)熱控手段就難以滿足飛行器熱控要求。因此，需要提出新的技術(shù)手段對(duì)飛行器溫度進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整與控制?，F(xiàn)有技術(shù)中通常利用加熱器或者通過調(diào)整飛行器姿態(tài)等方式控制飛行器溫度，但加熱器控溫效率低，耗材多，使用代價(jià)太大；而頻繁地調(diào)整飛行器姿態(tài)又帶來很多不便。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員新提出電控隔熱屏系統(tǒng)作為一種主動(dòng)熱控技術(shù)來輔助飛行器熱控，通過調(diào)整飛行器散熱面大小，改善飛行器的熱環(huán)境。電控隔熱屏系統(tǒng)應(yīng)用簡(jiǎn)單，飛行器在軌運(yùn)行過程中，只需每一兩個(gè)月動(dòng)作一次，較之每幾天便調(diào)整一次姿態(tài)的方式簡(jiǎn)單方便又可靠的多。同時(shí)，與百葉窗等比起來，電控隔熱屏系統(tǒng)在智能性與可靠性方面又提高了許多。作為電控隔熱屏系統(tǒng)的一部分，電控隔熱屏控制器起著核心控制的作用，它控制電控隔熱屏系統(tǒng)的所有動(dòng)作，掌握著電控隔熱屏系統(tǒng)的所有接口，已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員研究的主要方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供了一種用于飛行器的電控隔熱屏控制器。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。一種用于飛行器的電控隔熱屏控制器，包括中央處理模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、遙控切換模塊、遙測(cè)采樣模塊、系統(tǒng)狀態(tài)遙測(cè)模塊以及電源處理模塊，其中:-遙測(cè)采樣模塊，用于采集電控隔熱屏的位置信息，并將所采集到的位置信息傳輸?shù)剿鲋醒胩幚砟K；-系統(tǒng)狀態(tài)遙測(cè)模塊，用于對(duì)電控隔熱屏當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行采集，并將采集到的狀態(tài)信息傳輸?shù)剿鲋醒胩幚砟K，同時(shí)對(duì)故障狀態(tài)進(jìn)行修復(fù)處理；-中央處理模塊，從星載計(jì)算機(jī)接收遙控指令，根據(jù)所述遙控指令以及遙測(cè)采樣模塊采集到的電控隔熱屏位置信息，向所述繞組驅(qū)動(dòng)模塊和遙控切換模塊發(fā)出控制信號(hào)，同時(shí)將位置信息與系統(tǒng)狀態(tài)遙測(cè)模塊采集到的狀態(tài)信息組包后發(fā)送至星載計(jì)算機(jī)；-繞組驅(qū)動(dòng)模塊，根據(jù)所述控制信號(hào)對(duì)所述電控隔熱屏進(jìn)行控制；-遙控切換模塊，用于控制所述繞組驅(qū)動(dòng)模塊的通電與斷電；-電源處理模塊，用于向上述用于向上述中央處理模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、遙控切換模塊、遙測(cè)采樣模塊以及系統(tǒng)狀態(tài)遙測(cè)模塊提供電能。
所述中央處理模塊包括單片機(jī)、程序存儲(chǔ)器、1553B總線通信接口芯片以及看門狗電路，其中，所述單片機(jī)分別與程序存儲(chǔ)器和看門狗電路連接，并通過1553B總線通信接口芯片連接到外部的計(jì)算機(jī)。所述中央處理模塊發(fā)出的控制信號(hào)包括:-給繞組驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)送控制脈沖，使隔熱屏開合至目標(biāo)位置；-給遙控切換模塊發(fā)送切換指令，用以完成繞組驅(qū)動(dòng)線路通斷電切換。所述繞組驅(qū)動(dòng)模塊包括相互連接的驅(qū)動(dòng)前綴單元以及功率部分單元，其中:-驅(qū)動(dòng)前綴單元，采用半橋驅(qū)動(dòng)；-功率部分單元，采用H橋電路驅(qū)動(dòng)。所述繞組驅(qū)動(dòng)模塊還包括用于采集驅(qū)動(dòng)模塊中驅(qū)動(dòng)電流的電流遙測(cè)單元，所述電流遙測(cè)單元采用采樣電阻間接遙測(cè)驅(qū)動(dòng)電流。 所述遙控切換模塊包括譯碼器、反相電路、譯碼芯片以及驅(qū)動(dòng)線路開關(guān)，其中，所述中央處理模塊發(fā)出的遙控指令經(jīng)由譯碼器、反相電路、譯碼芯片譯碼后生成開關(guān)驅(qū)動(dòng)指令，所述驅(qū)動(dòng)線路開關(guān)根據(jù)所述開關(guān)驅(qū)動(dòng)指令斷開與閉合。所述遙測(cè)采樣模塊還包括定時(shí)存儲(chǔ)單元，所述定時(shí)存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)位置遙測(cè)信息，等待星載計(jì)算機(jī)的索取后作為地面檢測(cè)用。所述電源處理模塊包括一次電源輸入和二次電源輸入，所述一次電源輸入為+28V電源，所述二次電源輸入包括一路+5V電源以及兩路+12V電源，其中，+5V電源由額定功率為15W的DC / DC轉(zhuǎn)換而得，用于遙控切換模塊供電，第一路+12V電源由一個(gè)5W的DC / DC轉(zhuǎn)換而得，用于繞組驅(qū)動(dòng)模塊中半橋驅(qū)動(dòng)的芯片供電，第二路+12V電源由一個(gè)30W的DC /DC轉(zhuǎn)換而得，用于電控隔熱屏的步進(jìn)電機(jī)供電。所述二次電源輸入中，兩路+12V電源為獨(dú)立電源，其中，15W / +5V輸出的DC /DC與5W / +12V輸出的DC / DC共用一片濾波器，30W / +12V輸出的DC / DC單獨(dú)用一片
濾波器。本發(fā)明提供的用于飛行器的電控隔熱屏控制器，集遙測(cè)、遙控、電機(jī)驅(qū)動(dòng)多種功能于一身，在能夠與星載計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信的前提下，白行采集電控隔熱屏的位置信息，白行控制與切換電控隔熱屏的通電及斷電，并采用了簡(jiǎn)單卻又可靠的電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，具有閉環(huán)、智能等功效。本發(fā)明采用可靠的主備機(jī)冷備份設(shè)計(jì)，可應(yīng)用于光照條件變化波動(dòng)較大的飛行器。


通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:圖1為本發(fā)明內(nèi)部原理框圖；圖2為電控隔熱屏的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理框圖；圖3為遙控切換模塊工作原理框圖；圖4為遙測(cè)采樣模塊示意圖；圖5為電源處理模塊工作原理框圖6為電控隔熱屏控制器連接示意圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明:本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。如圖1所示，本實(shí)施例提供的用于飛行器的電控隔熱屏控制器，包括中央處理模塊、繞組驅(qū)動(dòng)模塊、遙控切換模塊、遙測(cè)采樣模塊、系統(tǒng)狀態(tài)遙測(cè)模塊以及電源處理模塊。其中，所述的中央處理模塊分別向繞組驅(qū)動(dòng)模塊、遙控切換模塊發(fā)出控制信號(hào)，并從所述遙測(cè)采樣模塊接收采集自電控隔熱屏的位置信息；所述遙控切換模塊用來控制所述繞組驅(qū)動(dòng)模塊的通電與斷電；所述系統(tǒng)狀態(tài)遙測(cè)模塊用于對(duì)系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行采集；所述電源處理模塊用來向上述各模塊提供電能。下面對(duì)電控隔熱屏控制器中的上述模塊的功能做進(jìn)一步的說明。一、中央處理模塊中央處理模塊為控制器的核心模塊，主要由單片機(jī)，程序存儲(chǔ)器、1553B總線通信接口芯片、看門狗電路以及其它外圍輔助器件組成。中央處理模塊主要完成以下幾項(xiàng)功倉(cāng)泛:1、接收星載計(jì)算機(jī)送來遙控指令，并向其傳送電控隔熱屏的數(shù)字量遙測(cè)信息。與星載計(jì)算機(jī)間的通信方式為1553B總線。電控隔熱屏所有遙控指令均由星載計(jì)算機(jī)以總線注數(shù)方式傳送給電控隔熱屏控制器，再由電控隔熱屏控制器間接遙控。電控隔熱屏的位置信息也由電控隔熱屏控制器采集，并與電控隔熱屏其它狀態(tài)信息組包后通過1553B總線通信接口芯片發(fā)送給星載計(jì)算機(jī)。2、執(zhí)行星載計(jì)算機(jī)注入的遙控指令，分別為:-給繞組驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)送控制脈沖，使電控隔熱屏開合至目標(biāo)位置；-給遙控切換模塊發(fā)送切換指令，用以完成繞組驅(qū)動(dòng)模塊通斷電切換。3、接收隔熱屏位置遙測(cè)采樣模塊送來的位置遙測(cè)信息，判斷隔熱屏現(xiàn)有位置，結(jié)合目標(biāo)位置控制隔熱屏工作，必要時(shí)轉(zhuǎn)入模糊工作模式或者故障模式。另外定時(shí)存儲(chǔ)位置遙測(cè)信息，等待星載計(jì)算機(jī)的索取。二、繞組驅(qū)動(dòng)模塊中央處理模塊所提供的控制信號(hào)無法直接驅(qū)動(dòng)電控隔熱屏步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，需經(jīng)繞組驅(qū)動(dòng)模塊來放大信號(hào)。為提高可靠性，所述的繞組驅(qū)動(dòng)模塊通過分立器件實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。如圖2所示，所述的繞組驅(qū)動(dòng)模塊包括驅(qū)動(dòng)前綴、功率部分以及電流遙測(cè)，所述繞組供電驅(qū)動(dòng)前綴采用半橋驅(qū)動(dòng)，而所述功率部分采用H橋電路來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，所述電流遙測(cè)選用采樣電阻間接遙測(cè)驅(qū)動(dòng)電流。三、遙控切換模塊遙控切換模塊用來控制所述繞組驅(qū)動(dòng)模塊的通電與斷電，進(jìn)而控制電控隔熱屏。如圖3所示，中央處理模塊接收來自星載計(jì)算機(jī)的間接遙控指令后，向遙控切換模塊輸出相應(yīng)的直接指令，由遙控切換模塊中的譯碼器、反相電路、譯碼芯片譯碼，然后向相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線路開關(guān)發(fā)送指令，通過對(duì)開關(guān)的接通與斷開，實(shí)現(xiàn)對(duì)繞組驅(qū)動(dòng)模塊的通電與斷電。四、遙測(cè)采樣模塊電控隔熱屏具有5個(gè)目標(biāo)位置(I 5)及2個(gè)極限位置(全開、全關(guān))。每個(gè)目標(biāo)位置處都安裝有2個(gè)位置傳感器，互為熱備份。極限位置處安裝開關(guān)，無備份。位置傳感器與極限開關(guān)的有效感應(yīng)信號(hào)均為低電平。位置傳感器失效模式下輸出電平恒為高電平，因此可將同一目標(biāo)位置處主備位置傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行相與。如圖4所示，隔熱屏位置遙測(cè)采用查詢方式。中央處理模塊定時(shí)查詢位置遙測(cè)信號(hào)，用以判斷隔熱屏當(dāng)前運(yùn)行位置，作相應(yīng)處理。同時(shí)將遙測(cè)值存儲(chǔ)于單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)，等待星載計(jì)算機(jī)的索取，作為地面檢測(cè)用。五、電源處理模塊電控隔熱屏控制器的一次電源輸入為+28V，二次電源為一路+5V以及兩路+12V。如圖5所示，其中+5V電源用于遙控切換模塊供電，由額定功率為15W的DC / DC轉(zhuǎn)換而得。兩路+12V電源分別由一個(gè)5W的DC / DC以及一個(gè)30W的DC / DC轉(zhuǎn)換而得:前者輸出的電源用于繞組驅(qū)動(dòng)模塊中的半橋驅(qū)動(dòng)芯片供電，后者輸出的電源用于電控隔熱屏的步進(jìn)電機(jī)供電。由于電機(jī)電源端會(huì)產(chǎn)生較大的干擾，為保證器件工作穩(wěn)定性，兩路+12V單獨(dú)提供。15W / +5V輸出的DC / DC與5W / +12V輸出的DC / DC共用一片濾波器，30W / +12V輸出的DC / DC單獨(dú)用一片濾波器。六、系統(tǒng)狀態(tài)遙測(cè)模塊系統(tǒng)狀態(tài)遙測(cè)模塊用于對(duì)系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行采集，如電控隔熱屏控制器發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)狀態(tài)遙測(cè)模塊一旦采集到當(dāng)前的故障狀態(tài)，就可以進(jìn)行諸如復(fù)位的后續(xù)操作。以上是對(duì)本實(shí)施例提供的用于飛行器的電控隔熱屏控制器中各組成部分的說明，下面結(jié)合圖6就該電控隔熱屏控制器如何在衛(wèi)星上安裝與應(yīng)用做進(jìn)一步描述。將電控隔熱屏控制器分別與星載計(jì)算機(jī)、電控隔熱屏、供電系統(tǒng)以及遙測(cè)系統(tǒng)相連接。單機(jī)加電后，電控隔熱屏控制器采集電控隔熱屏的位置信息，并與其它信息組幀合成電控隔熱屏遙測(cè)數(shù)據(jù)。星載計(jì)算機(jī)根據(jù)內(nèi)部程序與電控隔熱屏控制器進(jìn)行通信，包括:定時(shí)向電控隔熱屏控制器索取電控隔熱屏遙測(cè)數(shù)據(jù)，并視情況向電控隔熱屏發(fā)送指令，指令內(nèi)容包含電控隔熱屏目標(biāo)位置信息。電控隔熱屏控制器對(duì)指令進(jìn)行解析，若認(rèn)為指令符合當(dāng)前情況，則控制電控隔熱屏，帶動(dòng)電控隔熱屏進(jìn)行移動(dòng)；否則向星載計(jì)算機(jī)進(jìn)行反饋，要求其重發(fā)指令。電控隔熱屏控制器在控制電控隔熱屏進(jìn)行移動(dòng)的過程中，實(shí)時(shí)采樣電控隔熱屏當(dāng)前位置信息，直至其移動(dòng)至目標(biāo)位置并停止。若移動(dòng)過程中出現(xiàn)故障，比如觸動(dòng)到限位開關(guān)或發(fā)現(xiàn)電控隔熱屏要移動(dòng)出其安全區(qū)域時(shí)，則停止移動(dòng)。以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種用于飛行器的電控隔熱屏控制器，其特征在于，包括中央處理模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、遙控切換模塊、遙測(cè)采樣模塊、系統(tǒng)狀態(tài)遙測(cè)模塊以及電源處理模塊，其中: -遙測(cè)采樣模塊，用于采集電控隔熱屏的位置信息，并將所采集到的位置信息傳輸?shù)剿鲋醒胩幚砟K； -系統(tǒng)狀態(tài)遙測(cè)模塊，用于對(duì)電控隔熱屏當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行采集，并將采集到的狀態(tài)信息傳輸?shù)剿鲋醒胩幚砟K，同時(shí)對(duì)故障狀態(tài)進(jìn)行修復(fù)處理； -中央處理模塊，從星載計(jì)算機(jī)接收遙控指令，根據(jù)所述遙控指令以及遙測(cè)采樣模塊采集到的電控隔熱屏位置信息，向所述繞組驅(qū)動(dòng)模塊和遙控切換模塊發(fā)出控制信號(hào)，同時(shí)將位置信息與系統(tǒng)狀態(tài)遙測(cè)模塊采集到的狀態(tài)信息組包后發(fā)送至星載計(jì)算機(jī)； -繞組驅(qū)動(dòng)模塊，根據(jù)所述控制信號(hào)對(duì)所述電控隔熱屏進(jìn)行控制； -遙控切換模塊，用于控制所述繞組驅(qū)動(dòng)模塊的通電與斷電； -電源處理模塊，用于向上述中央處理模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、遙控切換模塊、遙測(cè)采樣模塊以及系統(tǒng)狀態(tài)遙測(cè)模塊提供電能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于飛行器的電控隔熱屏控制器，其特征在于，所述中央處理模塊包括單片機(jī)、程序存儲(chǔ)器、1553B總線通信接口芯片以及看門狗電路，其中，所述單片機(jī)分別與程序存儲(chǔ)器和看門狗電路連接，并通過1553B總線通信接口芯片連接到外部的計(jì)算機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于飛行器的電控隔熱屏控制器，其特征在于，所述中央處理模塊發(fā)出的控制信號(hào)包括: -給繞組驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)送控制脈沖，使隔熱屏開合至目標(biāo)位置； -給遙控切換模塊發(fā)送切換指令，用以完成繞組驅(qū)動(dòng)線路通斷電切換。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于飛行器的電控隔熱屏控制器，其特征在于，所述繞組驅(qū)動(dòng)模塊包括相互連接的驅(qū)動(dòng)前綴單元以及功率部分單元，其中: -驅(qū)動(dòng)前綴單元，采用半橋驅(qū)動(dòng)； -功率部分單兀，米用H橋電路驅(qū)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于飛行器的電控隔熱屏控制器，其特征在于，所述繞組驅(qū)動(dòng)模塊還包括用于采集驅(qū)動(dòng)模塊中驅(qū)動(dòng)電流的電流遙測(cè)單元，所述電流遙測(cè)單元采用采樣電阻間接遙測(cè)驅(qū)動(dòng)電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于飛行器的電控隔熱屏控制器，其特征在于，所述遙控切換模塊包括譯碼器。反相電路。譯碼芯片以及驅(qū)動(dòng)線路開關(guān)，其中，所述中央處理模塊發(fā)出的遙控指令經(jīng)由譯碼器、反相電路、譯碼芯片譯碼后生成開關(guān)驅(qū)動(dòng)指令，所述驅(qū)動(dòng)線路開關(guān)根據(jù)所述開關(guān)驅(qū)動(dòng)指令斷開與閉合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于飛行器的電控隔熱屏控制器，其特征在于，所述遙測(cè)采樣模塊還包括定時(shí)存儲(chǔ)單元，所述定時(shí)存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)位置遙測(cè)信息，等待星載計(jì)算機(jī)的索取后作為地面檢測(cè)用。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于飛行器的電控隔熱屏控制器，其特征在于，所述電源處理模塊包括一次電源輸入和二次電源輸入，所述一次電源輸入為+28V電源,所述二次電源輸入包括一路+5V電源以及兩路+12V電源，其中，+5V電源由額定功率為15W的DC/DC轉(zhuǎn)換而得，用于遙控切換模塊供電，第 一路+12V電源由一個(gè)5W的DC/DC轉(zhuǎn)換而得，用于繞組驅(qū)動(dòng)模塊中半橋驅(qū)動(dòng)的芯片供電。第二路+12V電源由一個(gè)30W的DC/DC轉(zhuǎn)換而得，用于電控隔熱屏的步進(jìn)電機(jī)供電。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于飛行器的電控隔熱屏控制器，其特征在于，所述二次電源輸入中，兩路+12V電源為獨(dú)立電源，其中，15W/+5V輸出的DC/DC與5W/+12V輸出的DC/DC共用一片濾波器。30W/+12V輸出 的DC/DC單獨(dú)用一片濾波器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于飛行器的電控隔熱屏控制器，包括中央處理模塊、繞組驅(qū)動(dòng)模塊、遙控切換模塊、遙測(cè)采樣模塊、系統(tǒng)狀態(tài)遙測(cè)模塊以及電源處理模塊。其中，中央處理模塊分別向繞組驅(qū)動(dòng)模塊、遙控切換模塊發(fā)出控制信號(hào)，并從遙測(cè)采樣模塊接收采集自電控隔熱屏的位置信息;遙控切換模塊用來控制繞組驅(qū)動(dòng)模塊的通電與斷電;系統(tǒng)狀態(tài)遙測(cè)模塊用于對(duì)系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行采集;電源處理模塊用來向上述模塊提供電能。本發(fā)明集遙測(cè)、遙控、電機(jī)驅(qū)動(dòng)多種功能于一身。在能夠與星載計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信的前提下，自行采集電控隔熱屏的位置信息，自行控制與切換電控隔熱屏的通電及斷電，并采用了簡(jiǎn)單卻又可靠的電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，具有閉環(huán)、智能等功效。
文檔編號(hào)G05B19/418GK103176482SQ201310066319
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月1日
發(fā)明者李娜, 張威, 韓佳鑫, 王靈, 郁海勇 申請(qǐng)人:上海衛(wèi)星工程研究所