CN104567650B - 一种星载r型波导开关的位置状态检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种星载R型波导开关的位置状态检测装置，包括上壳体、下壳体、电路板组件、位置反馈组件和螺钉。电路板组件固定在上壳体上，位置反馈组件与R型波导开关导行转子的悬臂梁连接，R型波导开关导行转子通过轴承固定在下壳体中。电路板组件上安装有两只微动继电器、一只干簧继电器。位置反馈组件设计有触点并安装两对磁钢，形成平行磁场。通过设置三只单刀双掷继电器的逻辑电路，实现星载R型波导开关位置检测功能。本发明中，采用磁感应和接触结合的位置检测开关阵列布置，具有较高的误差容忍能力，极大地提高了星载R型波导开关工作的可靠性。

Description

一种星载R型波导开关的位置状态检测装置

技术领域

本发明涉及一种转角位置检测装置，特别涉及一种磁感应和机械接触相结合的高可靠星载R型波导开关转角位置检测装置，属于机械设计领域。

背景技术

矩形波导是最早应用于传输微波信号的传输线类型之一，传输频率从1GHz至超过220GHz，目前在大型通信工程中仍然大量应用。其中，波导开关是信号通路控制的重要元器件，广泛地用于大功率输出的雷达及通讯发射机的备份通路开关；同时也应用于卫星通讯系统的微波发射设备和微波测控工程中，常用来实现微波功率信号上天线和去负载通道之间的切换，是卫星信号发射系统的关键零件之一。

机械式波导开关主要用于大功率、高频段微波传输，一般有四个对外接口，需要备份的产品通过传输线与四个接口相连接，通过切换四个接口间传输方式，从而实现备份产品的相互切换，以此提高整星的可靠性。

波导开关一般有三部分构成：控制电路部分、驱动电机部分以及射频导行部分。导行部分由定子与转子组成，转子由驱动电机通过传动机构带动转动，对于R型开关，转子在135°转角内往复运动。分别在0°、45°、90°和135°定位，实现开关四种状态。

目前微波开关一般采用45°角电机和定位磁钢来定位，位置检测功能目前没有很好的实现办法，一般通过数只干簧继电器串联实现。这种设计的主要缺陷是干簧继电器的敏感区间较不稳定，不易控制，对于R型开关多状态的开关遥测具有局限性，遥测的指示与开关的状态不具有唯一性。

发明内容

本发明所解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种星载R型波导开关的位置状态检测装置，采用磁场与机械接触相结合的方式，具有较高的误差容忍能力，极大地提高了星载R型波导开关工作的可靠性。

本发明的技术方案是：一种星载R型波导开关的位置状态检测装置，包括上壳体、下壳体、电路板组件、位置反馈组件和螺钉；

电路板组件安装在上壳体中，位置反馈组件与R型波导开关导行转子的悬臂梁连接，所述R型波导开关导行转子通过轴承固定在下壳体中，上壳体与下壳体通过螺钉连接；

电路板组件面向位置反馈组件的一面设置有第一微动继电器、干簧继电器、第二微动继电器和五根引出焊针，且第一微动继电器和第二微动继电器之间的夹角为135度，干簧继电器位于第一微动继电器和第二微动继电器之间；电路板组件的印制电路将第一微动继电器、干簧继电器、第二微动继电器和五根引出焊针连接成电路系统，其中一根引出焊针作为状态位置公共端与第一微动继电器的公共端连接，第一微动继电器的常闭端与干簧继电器的公共端连接，干簧继电器的常闭端与第二微动继电器的公共端连接，第二微动继电器的常闭端、第二微动继电器的常开端、干簧继电器的常开端以及第一微动继电器的常开端分别与另外四根引出焊针连接，形成四个位置状态输出端；

位置反馈组件面向电路板组件的一面设置有第一对磁钢和第二对磁钢；其中第一对磁钢和第二对磁钢磁极方向相反，且第一对磁钢和第二对磁钢能够形成平行于位置反馈组件表面的平行磁场；位置反馈组件一端的两侧设置有突起触点，当位置反馈组件随R型波导开关导行转子转动到0度时，所述突起触点能够触碰到第一微动继电器或第二微动继电器的微动开关；当位置反馈组件随R型波导开关导行转子转动到135度时，所述突起触点能够触碰到第二微动继电器或第一微动继电器的微动开关。

干簧继电器与第一微动继电器或第二微动继电器之间的夹角为112.5度。

本发明与现有技术相比的技术效果是：

(1)本发明的电路板组件是由两只机械接触式微动继电器和一只干簧继电器组成，替代了原有的四只分立的干簧继电器组成的位置检测继电器组，由于接触性微动继电器的可靠性远高于磁钢感应的干簧继电器，因此提高了位置反馈装置的整体可靠性。

(2)本发明通过建立逻辑电路，实现了利用三只继电器检测出四种状态位置，减少了继电器数量，降低成本的同时也减少了元器件数量，增加了产品可靠性。

附图说明

图1为R型波导开关位置状态检测装置总体结构图；

图2为本发明实施例中电路板组件的示意图；

图3为位置反馈组件结构图；

图4为本发明实施例中的位置检测原理图；

图5为本发明实施例中开关状态编码表；

图6为本发明实施例中的逻辑电路图。

具体实施方式

星载R型波导开关包括三部分：控制电路部分、驱动电机部分以及射频导行部分。导行部分由导行定子与导行转子组成，导行转子由驱动电机通过传动机构带动转动，能够在135°转角内往复运动，同时由定位机构实现在0°、45°、90°和135°定位，根据导行转子与导行定子的四种相对位置状态实现开关的四种状态。这里将开关的四个状态位置0°、45°、90°和135°分别定义为状态一、状态二、状态三和状态四。

本发明中的星载R型波导开关位置状态检测装置功能是检测目前导行转子处于何种状态。当星载R型波导开关转动部分进行有限转角转动时，通过转动部分带动位置反馈组件同步转动，位置反馈组件通过平行磁场驱动干簧继电器闭合或打开，通过相应触点触发微动继电器闭合或打开。本发明采用两只微动继电器和一只干簧继电器采集位置反馈组件的位置信息，通过对三只继电器进行逻辑电路设置，实现对位置反馈组件的四种状态位置的检测。

本发明总体结构图如图1所示，包括上壳体1、电路板组件2、位置反馈组件3、下壳体4和螺钉5。

电路板组件2安装在上壳体1中，位置反馈组件3与导行转子的悬臂梁连接，所述导行转子通过轴承固定在下壳体4上，位置反馈组件3随导行转子的转动而转动，反映波导开关导行转子的具体转角状态，因此位置反馈组件3与导行转子一样，可以在135°转角内往复运动，由定位机构实现在0°、45°、90°和135°定位；上壳体1与下壳体4通过螺钉5连接；

电路板组件2面向位置反馈组件3的一面设置有第一微动继电器I、干簧继电器II、第二微动继电器III和五根引出焊针，且第一微动继电器I和第二微动继电器III之间的夹角为135度，干簧继电器II位于第一微动继电器I和第二微动继电器III之间，优选为干簧继电器II与第一微动继电器I或第二微动继电器III之间的夹角为112.5度；电路板组件2的印制电路将第一微动继电器I、干簧继电器II、第二微动继电器III和五根引出焊针连接成电路系统，其中一根引出焊针作为状态位置公共端与第一微动继电器I的公共端连接，第一微动继电器I的常闭端与干簧继电器II的公共端连接，干簧继电器II的常闭端与第二微动继电器III的公共端连接，第二微动继电器III的常闭端、第二微动继电器III的常开端、干簧继电器II的常开端以及第一微动继电器I的常开端分别与另外四根引出焊针连接，形成四个位置状态输出端，通过对输出端的闭合情况检测出开关目前所处的具体状态，实现对开关状态检测的功能。

第一微动继电器I、第二微动继电器III和干簧继电器II均为感应式单刀双掷继电器，其中第一微动继电器I和第二微动继电器III用于感应机械接触，干簧继电器II用于感应磁场方向。

如图3所示，位置反馈组件3面向电路板组件2的一面设置有第一对磁钢V和第二对磁钢IV；其中第一对磁钢V和第二对磁钢IV磁极方向相反，且第一对磁钢V和第二对磁钢IV能够形成平行于位置反馈组件3表面的平行磁场，通过一个转动的平行磁场可以驱动干簧继电器II(当磁场方向与干簧管方向夹角大于55°时，干簧继电器为正常状态，当夹角小于35°时，干簧继电器切换——常开端闭合，常闭端开路)；一对突起触点VI设置在位置反馈组件的一端两侧，安装到位后，位置反馈组件3能够随导行转子在第一微动继电器I和第二微动继电器III之间转动，其突起触点VI能够触碰到第一微动继电器I或第二微动继电器III的微动开关，即一侧的突起触点用来在0°时驱动第一微动继电器I或第二微动继电器III，另一侧的突起触点用来在135°状态时驱动第二微动继电器III或第一微动继电器I。

实施例：

如图2所示给出了电路板组件2的一个具体实施例，其中第一微动继电器I和第二微动继电器III之间的夹角为135度，干簧继电器II与第二微动继电器III之间的夹角为112.5度。

通过调节R型波导开关的驱动机构使得位置反馈组件3一侧的突起触点用来在0°时驱动第二微动继电器III，另一侧的突起触点用来在135°状态时驱动第一微动继电器I。

基于上述实施例，详细说明本发明的工作原理：

位置反馈组件3会随着在波导开关的导行转子在四个状态位置停留，分别是0°、45°、90°和135°。其中用于驱动三只继电器的有效部分可以等效为一对触点和一个磁场方向，如图4所示，将波导开关四个状态位置时位置反馈组件的等效位置简化在电路板组件2的仰视图上，其中触点等效为四组触点VII，磁场方向等效为四个磁场方向VIII。

将干簧继电器II、第一微动继电器I和第二微动继电器III的常闭端导通定义为0，将常开端导通定义为1。当位置反馈组件3处于状态一即0°时，触发第二微动继电器III；当位置反馈组件3处于状态二即45°时，不触发任何继电器；当位置反馈组件3处于状态三即90°时，触发干簧继电器II；当位置反馈组件3处于状态四即135°时，同时触发第一微动继电器I和干簧继电器II。状态编码顺序按照干簧继电器II、第一微动继电器I、第二微动继电器III的顺序排列，可以得到位置状态的对应状态编码如图5所示。状态一时为001，状态二时为000，状态三时为100，状态四时为110。

如图6所示为本发明电路板组件2上的电路连接关系图，通过输出端的闭合情况检测出开关目前所处的具体状态，实现对开关状态检测的功能。根据上述实施例，图6所示的电路连接关系图中四个位置状态输出端分别对应于：第一微动继电器I的常开端与引出焊针连接，形成状态四的输出端，干簧继电器II的常开端与引出焊针连接，形成状态三的输出端，第二微动继电器III的常开端与引出焊针连接，形成状态一的输出端，第二微动继电器III的常闭端与引出焊针连接，，形成状态二的输出端。

在本发明中，如果干簧继电器II与第一微动继电器I之间的夹角为112.5度，或者改变一下位置反馈组件突起触点与第一微动继电器I、第二微动继电器III之间的接触关系，其工作原理类似，不再赘述。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，简单的推演或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (2)

1.一种星载R型波导开关的位置状态检测装置，其特征在于：包括上壳体(1)、下壳体(4)、电路板组件(2)、位置反馈组件(3)和螺钉(5)；

电路板组件(2)安装在上壳体(1)中，位置反馈组件(3)与R型波导开关导行转子的悬臂梁连接，所述R型波导开关导行转子通过轴承固定在下壳体(4)中，上壳体(1)与下壳体(4)通过螺钉(5)连接；

电路板组件(2)面向位置反馈组件(3)的一面设置有第一微动继电器(I)、干簧继电器(II)、第二微动继电器(III)和五根引出焊针，且第一微动继电器(I)和第二微动继电器(III)之间的夹角为135度，干簧继电器(II)位于第一微动继电器(I)和第二微动继电器(III)之间；电路板组件(2)的印制电路将第一微动继电器(I)、干簧继电器(II)、第二微动继电器(III)和五根引出焊针连接成电路系统，其中一根引出焊针作为状态位置公共端与第一微动继电器(I)的公共端连接，第一微动继电器(I)的常闭端与干簧继电器(II)的公共端连接，干簧继电器(II)的常闭端与第二微动继电器(III)的公共端连接，第二微动继电器(III)的常闭端、第二微动继电器(III)的常开端、干簧继电器(II)的常开端以及第一微动继电器(I)的常开端分别与另外四根引出焊针连接，形成四个位置状态输出端；

位置反馈组件(3)面向电路板组件(2)的一面设置有第一对磁钢(V)和第二对磁钢(IV)；其中第一对磁钢(V)和第二对磁钢(IV)磁极方向相反，且第一对磁钢(V)和第二对磁钢(IV)能够形成平行于位置反馈组件(3)表面的平行磁场；位置反馈组件(3)一端的两侧设置有突起触点(VI)，当位置反馈组件(3)随R型波导开关导行转子转动到0度时，其中一侧的突起触点(VI)能够触碰到第一微动继电器(I)或第二微动继电器(III)的微动开关；当位置反馈组件(3)随R型波导开关导行转子转动到135度时，另一侧的突起触点(VI)能够触碰到第二微动继电器(III)或第一微动继电器(I)的微动开关。

2.根据权利要求1所述的一种星载R型波导开关的位置状态检测装置，其特征在于：干簧继电器(II)与第一微动继电器(I)或第二微动继电器(III)之间的夹角为112.5度。