CN104500233B - 一种便携式航天发动机点火装置 - Google Patents
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Abstract
一种便携式航天发动机点火装置，包括微处理器单元、显示单元、按键单元、继电器单元、保护电路单元、检测电路单元、同步整流单元。本发明实现了多种点火模式，支持多路点火输出，精确控制点火时间，可实现点火时间可调，实时监控点火状态参数，友好的人机交互界面；实现对点火桥丝的电流和电压进行调节，而且有相应的过流和过压保护措施，大大提高了桥丝的使用寿命和点火系统的可靠性和安全性。对于航空发动机点火的智能检测点火达到了很好的控制效果的作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种实验装置，具体涉及一种航天点火器试验台。
背景技术
目前，在航天实验领域的航天发动机点火实验大多是人为手动拨动点火开关进行点火实验测试。按理论要求，航天发动机点火成功的条件是额定电流在点火装置上做功一百毫秒左右。但是，由于人的直观感觉存在有很大程度的延时和误差，当实验人员操作点火开关时，按下去后立即松手，这样整个点火有效时间也会在几百毫秒左右，而且这个点火有效时间是随人的个体的不同导致时间在较大范围内波动。即便是点火成功，但是人为的通断点火开关导致了点火的不确定性，比如，当前点火成功的情况下，由于人为关断延时，导致发热的桥丝已经点火成功后还工作了上百毫秒，这样使得点火的发热桥丝的寿命大打折扣。即点火成功以后点火桥丝还是处于发热工作状态。
在实际的实验运用中，需要点火的设备不止一台，而且要求多台发动机同步点火，这样才能满足实验需要，但是人为的点火是很难做到同步点火的精确度的。若掌握不好点火开关的时间，桥丝的工作寿命将会受到很大的影响，同时也无法满足实验要求，达不到实验效果，甚至无法正常的启动发动机。当桥丝烧坏后，还可能导致电路处于短路状态，电路短路对点火系统是致命的，所以没有任何短路保护措施和电路自检的点火是极其危险的，甚至会导致安全事故的发生。
发明内容
本发明所要解决的问题就是针对现有点火方式所存在的缺陷，提供一种便携式的点火装置，装置操作方便、点火时间精确、系统稳定可靠、带有保护电路、多种模式选择，通过选择控制模式实现手动和自动模式的点火方式，稳定可靠的实现航天发动机的点火实验。
为解决目前使用的点火方式的问题，本发明采用如下的技术方案：一种便携式航天发动机点火装置，包括微处理器单元、显示单元、按键单元、继电器单元、保护电路单元、检测电路单元、同步整流单元。
所述的显示单元是TFT彩色屏，用于显示系统的当前各种实时状态，与所述的微处理器单元连接，实现人机交互。
所述的按键单元由轻触按键、拨动按键、船形按键组成，轻触按键实现点火开关的功能，与所述的微处理器的输入/输出端口连接；拨动开关实现点火模式的选择功能，与所述的微处理器的输入/输出端口连接；船型按键实现电源的开关，与所述的继电器单元的控制端连接。
所述的继电器单元是低电压控制高电压的隔离控制开关模块，其控制端与所述的微处理器单元的输入/输出端口连接，所述的继电器输出端与主干电路的线路串联。所述的继电器模块中的每个继电器输出端对应每个点火发动机。
所述的保护电路单元由过流保护电路和过压保护电路组成，过流保护单元包括电流采样电阻进行电流采样反馈到调整管。所述的采样电阻和稳压管并联接在调整管的基极和发射极。所述的过压保护电路包括晶闸管、稳压管和保险丝共同组成，所述的保险丝串联在主干电路上，串联了限流电阻，后级输出端接了所述的稳压管和晶闸管的并联保护电路。
所述的检测电路单元，包括电阻分压检测电路和霍尔电流感应模块电流检测电路，检测电路单元通过所述的微处理器的ADC功能引脚连接，然后通过所述的微处理器单元运算，检测电路实时检测电路的电流值和电压值，通过所述的微处理器单元处理后，给所述的显示单元进行实时显示。
所述的同步整流单元，包括同步整流芯片、二极管、电容和电感，整流芯片结合外围电路调节流过点火桥丝的电流大小，降压模块结合外围电路调节系统的供电电压大小，二极管接在整流芯片的输出端，与电感并联，起到续流反击穿的作用，电容并联在所述的同步整流单元的输入和输出端，起到储能和滤波的作用，所述的过流保护电路和过压保护电路与同步整流单元是在整个系统中起保护和电压、电流调节作用的。
有益效果，本发明实现了多种点火模式，支持多路点火输出，精确控制点火时间，可实现点火时间可调，实时监控点火状态参数，友好的人机交互界面；实现对点火桥丝的电流和电压进行调节，而且有相应的过流和过压保护措施，大大提高了桥丝的使用寿命和点火系统的可靠性和安全性。对于航空发动机点火的智能检测点火达到了很好的控制效果的作用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，附图中：
图1是本发明的点火系统工作原理示意图；
图2是本发明的点火系统结构示意图；
图中，100——结构图，101——人机交互界面，102——微处理器单元，103——实施电路，104——继电器单元，201——显示单元，202——绿色LED灯，203——红色LED灯，204——模式选择拨动开关，205——点火定时减轻触开关，206——点火定时加轻触开关，207——点火轻触开关，208——点火输出航空接头，209——船型开关一，210——船型开关二
具体实施方式
如图1所示，本发明的本发明的工作原理示意图100，包括人机交互界面101，其中是包括按键单元和显示单元，按键单元有轻触按键、拨动按键、船形按键组成。船型开关由船型开关一209和船型开关二210组成。其中船型开关一209是点火控制盒的总开关，当系统上电以后，船型开关一209拨到打开的位置，其连接的继电器单元104中的继电器一的控制端输入高电平信号，系统进入自检状态，通过实施电路103中的检测电路单元和保护电路单元，自动对系统进行上电的故障自检，如果电路出现故障会有相应的保护措施和LED光提示，LED光提示由绿色LED灯202和红色LED灯203组成，不同的系统故障，对应不同的LED灯报警提示如附录表1所示。当系统上电自检完毕后，点火系统会进入到正常运行的界面，LED光提示中的绿色LED灯202按固定频率1HZ闪烁。系统在人机交互界面101中的显示单元可以读取到各个检测节点的电压和电流实时参数值，电压值是通过电阻分压电路来构成，其电压分压端连接所述的微处理器单元102上的模数转换引脚，而电流值是通过电流霍尔感应模块组成，通过串联在主干电路中感应流过的电流大小，其输出引脚连接在所述的微处理器单元102上的模数转换引脚，所述的微处理器单元102把读取到的数据值显示在所述的人机交互界面101。
本发明的运行模式分为自动和手动模式，通过拨动按键界面上的拨动开关204来选择当前系统点火的模式；把拨动开关204向上拨动到手动模式，点火系统进入到手动点火模式；同理，把拨码开关204向下拨动到自动模式，点火系统进入到手动模式；
当点火系统进入到手动模式后，点火系统的显示单元201显示当前模式为“手动模式”的字样，操作人员观察到在“运行指示灯”的绿色LED灯202运行指示闪烁时，说明点火系统运行正常。在点火之前，把船型开关二拨到打开的位置，可以看到显示单元201的负载电压处的电压显示了当前整流的工作电压，如果当前电压值是在正常范围之内的，实施电路103中的保护电路单元没有工作，即可以对点火系统进行点火实验。对点火轻触按键207操作，按照按键的排列顺序，相应的八个点火轻触按键207就可以对相应的点火器进行点火输出，当按下点火轻触按键207时，微处理器单元102检测到信号，所述的微处理器单元102内部定时器开始定时。同时，与微处理器单元102相连接的继电器单元104的控制端接收到打开的信号，继电器单元104处于开启状态，与继电器单元104的输出端连接的桥丝工作，实施电路单元中的检测电路单元、保护电路单元、同步整流单元也与所述的继电器单元104同步工作，同步整流单元提供的电压与电流由实际的负载决定，当电路出现异常时，检测电路单元能实时获取电路的电流和电压信息到显示单元201，保护电路单元也对电路进行了保护。
当点火系统进入到自动模式后，点火系统的显示单元201显示当前模式为“自动模式”的字样，操作人员观察到在“运行指示灯”的绿色LED灯202运行指示闪烁时，说明点火系统运行正常。在点火之前，把船型开关二拨到打开的位置，可以看到显示单元201的负载电压处的电压显示了当前整流的工作电压，如果当前电压值是在正常范围之内的，实施电路103中的保护电路单元没有工作，即可以对点火系统进行点火实验。点火系统在自动模式下有一个触发信号，该触发信号默认是由点火轻触按键207的第一路触发的，即按下第一个点火轻触按键207，则系统即进入自动点火模式，两路点火输出作为一个单元进行点火输出。
附录表1
| LED报警指示状态 | 红色(闪烁次数/秒) | 绿色(闪烁次数/秒) |
| 正常 | 0 | 1 |
| 过压 | 1 | 1 |
| 欠压 | 2 | 1 |
| 过流 | 3 | 1 |
| 自检失败 | 4 | 1 |
上述实施例仅为本发明的优选实施方案，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。
Claims (5)
1.一种便携式航天发动机点火装置，包括微处理器单元、显示单元、按键单元、继电器单元、保护电路单元、检测电路单元和同步整流单元；
所述的按键单元由轻触按键、拨动按键、船形按键组成，轻触按键实现点火开关的功能，与所述的微处理器单元的输入/输出端口连接；拨动开关实现点火模式的选择功能，与所述的微处理器单元的输入/输出端口连接，点火模式包括自动模式和手动模式；船型按键实现电源的开关，与所述的继电器单元的控制端连接；
所述的继电器单元是低电压控制高电压的隔离控制开关模块，其控制端与所述的微处理器单元的输入/输出端口连接，所述的继电器单元的输出端与主干电路的线路串联；所述的继电器单元中的每个继电器输出端对应一个点火发动机。
2.根据权利要求1所述的便携式航天发动机点火装置，其特征在于：所述的显示单元是TFT彩色屏，用于显示系统的当前各种实时状态，与所述的微处理器单元连接，实现人机交互。
3.根据权利要求2所述的便携式航天发动机点火装置，其特征在于：所述的保护电路单元由过流保护电路和过压保护电路组成，过流保护电路包括电流采样电阻进行电流采样反馈到调整管；所述的电流采样电阻和稳压管并联接在调整管的基极和发射极；所述的过压保护电路包括晶闸管、稳压管和保险丝共同组成，所述的保险丝串联在主干电路上，串联了限流电阻，后级输出端接了所述的稳压管和晶闸管的并联保护电路。
4.根据权利要求3所述的便携式航天发动机点火装置，其特征在于：所述的检测电路单元，包括电阻分压检测电路和霍尔电流感应模块电流检测电路，检测电路单元通过所述的微处理器单元的ADC功能引脚连接，然后通过所述的微处理器单元运算，检测电路单元实时检测电路的电流值和电压值，通过所述的微处理器单元处理后，给所述的显示单元进行实时显示。
5.根据权利要求4所述的便携式航天发动机点火装置，其特征在于：所述的同步整流单元，包括同步整流芯片、二极管、电容和电感，同步整流芯片结合外围电路调节流过点火桥丝的电流大小，降压模块结合外围电路调节系统的供电电压大小,二极管接在整流芯片的输出端，与电感并联，起到续流反击穿的作用，电容并联在所述的同步整流单元的输入和输出端，起到储能和滤波的作用，所述的过流保护电路和过压保护电路与同步整流单元是在整个系统中起保护和电压、电流调节作用的。
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