CN103176482B - 用于飞行器的电控隔热屏控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于飞行器的电控隔热屏控制器，包括中央处理模块、绕组驱动模块、遥控切换模块、遥测采样模块、系统状态遥测模块以及电源处理模块。其中，中央处理模块分别向绕组驱动模块、遥控切换模块发出控制信号，并从遥测采样模块接收采集自电控隔热屏的位置信息;遥控切换模块用来控制绕组驱动模块的通电与断电;系统状态遥测模块用于对系统当前状态进行采集;电源处理模块用来向上述模块提供电能。本发明集遥测、遥控、电机驱动多种功能于一身。在能够与星载计算机进行通信的前提下，自行采集电控隔热屏的位置信息，自行控制与切换电控隔热屏的通电及断电，并采用了简单却又可靠的电机驱动方式，具有闭环、智能等功效。

Description

用于飞行器的电控隔热屏控制器

技术领域

本发明涉及飞行器电控隔热屏的温度调整与控制技术领域，具体是一种用于飞行器的电控隔热屏控制器。

背景技术

太空飞行器(如卫星)在太空飞行过程中，其体内温度受轨道光照影响很大，对于轨道光照条件在一年四季内变化波动大的飞行器(比如低倾角非太阳同步轨道卫星)，传统的被动热控手段就难以满足飞行器热控要求。因此，需要提出新的技术手段对飞行器温度进行适应性调整与控制。

现有技术中通常利用加热器或者通过调整飞行器姿态等方式控制飞行器温度，但加热器控温效率低，耗材多，使用代价太大；而频繁地调整飞行器姿态又带来很多不便。因此，本领域技术人员新提出电控隔热屏系统作为一种主动热控技术来辅助飞行器热控，通过调整飞行器散热面大小，改善飞行器的热环境。电控隔热屏系统应用简单，飞行器在轨运行过程中，只需每一两个月动作一次，较之每几天便调整一次姿态的方式简单方便又可靠的多。同时，与百叶窗等比起来，电控隔热屏系统在智能性与可靠性方面又提高了许多。作为电控隔热屏系统的一部分，电控隔热屏控制器起着核心控制的作用，它控制电控隔热屏系统的所有动作，掌握着电控隔热屏系统的所有接口，已成为本领域技术人员研究的主要方向。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，提供了一种用于飞行器的电控隔热屏控制器。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种用于飞行器的电控隔热屏控制器，包括中央处理模块、驱动模块、遥控切换模块、遥测采样模块、系统状态遥测模块以及电源处理模块，其中：

-遥测采样模块，用于采集电控隔热屏的位置信息，并将所采集到的位置信息传输到所述中央处理模块；

-系统状态遥测模块，用于对电控隔热屏当前状态进行采集，并将采集到的状态信息传输到所述中央处理模块，同时对故障状态进行修复处理；

-中央处理模块，从星载计算机接收遥控指令，根据所述遥控指令以及遥测采样模块采集到的电控隔热屏位置信息，向所述绕组驱动模块和遥控切换模块发出控制信号，同时将位置信息与系统状态遥测模块采集到的状态信息组包后发送至星载计算机；

-绕组驱动模块，根据所述控制信号对所述电控隔热屏进行控制；

-遥控切换模块，用于控制所述绕组驱动模块的通电与断电；

-电源处理模块，用于向上述用于向上述中央处理模块、驱动模块、遥控切换模块、遥测采样模块以及系统状态遥测模块提供电能。

所述中央处理模块包括单片机、程序存储器、1553B总线通信接口芯片以及看门狗电路，其中，所述单片机分别与程序存储器和看门狗电路连接，并通过1553B总线通信接口芯片连接到外部的计算机。

所述中央处理模块发出的控制信号包括：

-给绕组驱动模块发送控制脉冲，使隔热屏开合至目标位置；

-给遥控切换模块发送切换指令，用以完成绕组驱动线路通断电切换。

所述绕组驱动模块包括相互连接的驱动前缀单元以及功率部分单元，其中：

-驱动前缀单元，采用半桥驱动；

-功率部分单元，采用H桥电路驱动。

所述绕组驱动模块还包括用于采集驱动模块中驱动电流的电流遥测单元，所述电流遥测单元采用采样电阻间接遥测驱动电流。

所述遥控切换模块包括译码器、反相电路、译码芯片以及驱动线路开关，其中，所述中央处理模块发出的遥控指令经由译码器、反相电路、译码芯片译码后生成开关驱动指令，所述驱动线路开关根据所述开关驱动指令断开与闭合。

所述遥测采样模块还包括定时存储单元，所述定时存储单元用于存储位置遥测信息，等待星载计算机的索取后作为地面检测用。

所述电源处理模块包括一次电源输入和二次电源输入，所述一次电源输入为+28V电源，所述二次电源输入包括一路+5V电源以及两路+12V电源，其中，+5V电源由额定功率为15W的DC／DC转换而得，用于遥控切换模块供电，第一路+12V电源由一个5W的DC／DC转换而得，用于绕组驱动模块中半桥驱动的芯片供电，第二路+12V电源由一个30W的DC／DC转换而得，用于电控隔热屏的步进电机供电。

所述二次电源输入中，两路+12V电源为独立电源，其中，15W／+5V输出的DC／DC与5W／+12V输出的DC／DC共用一片滤波器，30W／+12V输出的DC／DC单独用一片滤波器。

本发明提供的用于飞行器的电控隔热屏控制器，集遥测、遥控、电机驱动多种功能于一身，在能够与星载计算机进行通信的前提下，白行采集电控隔热屏的位置信息，白行控制与切换电控隔热屏的通电及断电，并采用了简单却又可靠的电机驱动方式，具有闭环、智能等功效。

本发明采用可靠的主备机冷备份设计，可应用于光照条件变化波动较大的飞行器。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明内部原理框图；

图2为电控隔热屏的步进电机驱动原理框图；

图3为遥控切换模块工作原理框图；

图4为遥测采样模块示意图；

图5为电源处理模块工作原理框图；

图6为电控隔热屏控制器连接示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例提供的用于飞行器的电控隔热屏控制器，包括中央处理模块、绕组驱动模块、遥控切换模块、遥测采样模块、系统状态遥测模块以及电源处理模块。其中，所述的中央处理模块分别向绕组驱动模块、遥控切换模块发出控制信号，并从所述遥测采样模块接收采集自电控隔热屏的位置信息；所述遥控切换模块用来控制所述绕组驱动模块的通电与断电；所述系统状态遥测模块用于对系统当前状态进行采集；所述电源处理模块用来向上述各模块提供电能。

下面对电控隔热屏控制器中的上述模块的功能做进一步的说明。

一、中央处理模块

中央处理模块为控制器的核心模块，主要由单片机，程序存储器、1553B总线通信接口芯片、看门狗电路以及其它外围辅助器件组成。中央处理模块主要完成以下几项功能：

1、接收星载计算机送来遥控指令，并向其传送电控隔热屏的数字量遥测信息。与星载计算机间的通信方式为1553B总线。

电控隔热屏所有遥控指令均由星载计算机以总线注数方式传送给电控隔热屏控制器，再由电控隔热屏控制器间接遥控。电控隔热屏的位置信息也由电控隔热屏控制器采集，并与电控隔热屏其它状态信息组包后通过1553B总线通信接口芯片发送给星载计算机。

2、执行星载计算机注入的遥控指令，分别为：

-给绕组驱动模块发送控制脉冲，使电控隔热屏开合至目标位置；

-给遥控切换模块发送切换指令，用以完成绕组驱动模块通断电切换。

3、接收隔热屏位置遥测采样模块送来的位置遥测信息，判断隔热屏现有位置，结合目标位置控制隔热屏工作，必要时转入模糊工作模式或者故障模式。另外定时存储位置遥测信息，等待星载计算机的索取。

二、绕组驱动模块

中央处理模块所提供的控制信号无法直接驱动电控隔热屏步进电机的运转，需经绕组驱动模块来放大信号。为提高可靠性，所述的绕组驱动模块通过分立器件实现对步进电机的驱动。如图2所示，所述的绕组驱动模块包括驱动前缀、功率部分以及电流遥测，所述绕组供电驱动前缀采用半桥驱动，而所述功率部分采用H桥电路来驱动步进电机，所述电流遥测选用采样电阻间接遥测驱动电流。

三、遥控切换模块

遥控切换模块用来控制所述绕组驱动模块的通电与断电，进而控制电控隔热屏。如图3所示，中央处理模块接收来自星载计算机的间接遥控指令后，向遥控切换模块输出相应的直接指令，由遥控切换模块中的译码器、反相电路、译码芯片译码，然后向相应的驱动线路开关发送指令，通过对开关的接通与断开，实现对绕组驱动模块的通电与断电。

四、遥测采样模块

电控隔热屏具有5个目标位置(1～5)及2个极限位置(全开、全关)。每个目标位置处都安装有2个位置传感器，互为热备份。极限位置处安装开关，无备份。位置传感器与极限开关的有效感应信号均为低电平。位置传感器失效模式下输出电平恒为高电平，因此可将同一目标位置处主备位置传感器的输出信号进行相与。如图4所示，隔热屏位置遥测采用查询方式。中央处理模块定时查询位置遥测信号，用以判断隔热屏当前运行位置，作相应处理。同时将遥测值存储于单片机的数据存储区内，等待星载计算机的索取，作为地面检测用。

五、电源处理模块

电控隔热屏控制器的一次电源输入为+28V，二次电源为一路+5V以及两路+12V。如图5所示，其中+5V电源用于遥控切换模块供电，由额定功率为15W的DC／DC转换而得。两路+12V电源分别由一个5W的DC／DC以及一个30W的DC／DC转换而得：前者输出的电源用于绕组驱动模块中的半桥驱动芯片供电，后者输出的电源用于电控隔热屏的步进电机供电。由于电机电源端会产生较大的干扰，为保证器件工作稳定性，两路+12V单独提供。15W／+5V输出的DC／DC与5W／+12V输出的DC／DC共用一片滤波器，30W／+12V输出的DC／DC单独用一片滤波器。

六、系统状态遥测模块

系统状态遥测模块用于对系统当前状态进行采集，如电控隔热屏控制器发生故障时，系统状态遥测模块一旦采集到当前的故障状态，就可以进行诸如复位的后续操作。

以上是对本实施例提供的用于飞行器的电控隔热屏控制器中各组成部分的说明，下面结合图6就该电控隔热屏控制器如何在卫星上安装与应用做进一步描述。

将电控隔热屏控制器分别与星载计算机、电控隔热屏、供电系统以及遥测系统相连接。单机加电后，电控隔热屏控制器采集电控隔热屏的位置信息，并与其它信息组帧合成电控隔热屏遥测数据。星载计算机根据内部程序与电控隔热屏控制器进行通信，包括：定时向电控隔热屏控制器索取电控隔热屏遥测数据，并视情况向电控隔热屏发送指令，指令内容包含电控隔热屏目标位置信息。电控隔热屏控制器对指令进行解析，若认为指令符合当前情况，则控制电控隔热屏，带动电控隔热屏进行移动；否则向星载计算机进行反馈，要求其重发指令。电控隔热屏控制器在控制电控隔热屏进行移动的过程中，实时采样电控隔热屏当前位置信息，直至其移动至目标位置并停止。若移动过程中出现故障，比如触动到限位开关或发现电控隔热屏要移动出其安全区域时，则停止移动。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种用于飞行器的电控隔热屏控制器，其特征在于，包括中央处理模块、绕组驱动模块、遥控切换模块、遥测采样模块、系统状态遥测模块以及电源处理模块，其中：

-遥测采样模块，用于采集电控隔热屏的位置信息，并将所采集到的位置信息传输到所述中央处理模块；

-系统状态遥测模块，用于对电控隔热屏当前状态进行采集，并将采集到的状态信息传输到所述中央处理模块，同时对故障状态进行修复处理；

-中央处理模块，从星载计算机接收遥控指令，根据所述遥控指令以及遥测采样模块采集到的电控隔热屏位置信息，向所述绕组驱动模块和遥控切换模块发出控制信号，同时将位置信息与系统状态遥测模块采集到的状态信息组包后发送至星载计算机；

-绕组驱动模块，根据所述控制信号对所述电控隔热屏进行控制；

-遥控切换模块，用于控制所述绕组驱动模块的通电与断电；

-电源处理模块，用于向上述中央处理模块、绕组驱动模块、遥控切换模块、遥测采样模块以及系统状态遥测模块提供电能；

所述绕组驱动模块包括相互连接的驱动前缀单元以及功率部分单元，其中：

-驱动前缀单元，采用半桥驱动；

-功率部分单元，采用H桥电路驱动；

所述绕组驱动模块还包括用于采集驱动模块中驱动电流的电流遥测单元，所述电流遥测单元采用采样电阻间接遥测驱动电流。

2.根据权利要求1所述的用于飞行器的电控隔热屏控制器，其特征在于，所述中央处理模块包括单片机、程序存储器、1553B总线通信接口芯片以及看门狗电路，其中，所述单片机分别与程序存储器和看门狗电路连接，并通过1553B总线通信接口芯片连接到外部的计算机。

3.根据权利要求2所述的用于飞行器的电控隔热屏控制器，其特征在于，所述中央处理模块发出的控制信号包括：

-给绕组驱动模块发送控制脉冲，使隔热屏开合至目标位置；

-给遥控切换模块发送切换指令，用以完成绕组驱动线路通断电切换。

4.根据权利要求1所述的用于飞行器的电控隔热屏控制器，其特征在于，所述遥控切换模块包括译码器、反相电路、译码芯片以及驱动线路开关，其中，所述中央处理模块发出的遥控指令经由译码器、反相电路、译码芯片译码后生成开关驱动指令，所述驱动线路开关根据所述开关驱动指令断开与闭合。

5.根据权利要求1所述的用于飞行器的电控隔热屏控制器，其特征在于，所述遥测采样模块还包括定时存储单元，所述定时存储单元用于存储位置遥测信息，等待星载计算机的索取后作为地面检测用。

6.根据权利要求1所述的用于飞行器的电控隔热屏控制器，其特征在于，所述电源处理模块包括一次电源输入和二次电源输入，所述一次电源输入为+28V电源，所述二次电源输入包括一路+5V电源以及两路+12V电源，其中，+5V电源由额定功率为15W的DC/DC转换而得，用于遥控切换模块供电，第一路+12V电源由一个5W的DC/DC转换而得，用于绕组驱动模块中半桥驱动的芯片供电，第二路+12V电源由一个30W的DC/DC转换而得，用于电控隔热屏的步进电机供电。

7.根据权利要求6所述的用于飞行器的电控隔热屏控制器，其特征在于，所述二次电源输入中，两路+12V电源为独立电源，其中，15W/+5V输出的DC/DC与5W/+12V输出的DC/DC共用一片滤波器，30W/+12V输出的DC/DC单独用一片滤波器。