CN105240346B - 一种针对火箭伺服机构在突发情况下的气源报警电路 - Google Patents

Abstract

一种针对火箭伺服机构在突发情况下的气源报警电路。包括比较、功率放大、执行电路。比较电路含标准电压电路和比较输出电路。标准电压电路可以生成需要检测信号的阈值电压。比较输出电路通过需要检测的信号与标准电压值进行比较并输出控制信号。与常用的计算机作为检测设备时相比，检测和判断速度大大提高。所述的执行电路通过控制信号与稳压电源的组合驱动继电器闭合、使得在报警情况下，执行电路输出执行电压切断气源。本发明采用纯电路设计对试验时需要检测的信号进行检测、判断，并最终控制试验气源的通断。与常用的计算机检测系统相比，该电路检测速度快大大提升，执行能力强，且不受计算机采样频率等相关因素的影响。

Description

一种针对火箭伺服机构在突发情况下的气源报警电路

技术领域

本发明涉及一种针对火箭伺服机构在突发情况下的气源报警电路，特别涉及一种火箭伺服机构在进行高压气体试验时的气源报警电路。

背景技术

火箭伺服机构在研制与验收过程中需要使用高压氢气或氦气(11MP)对火箭伺服机构涡轮泵进行氢吹或氦吹试验，以确定火箭伺服机构涡轮泵是否工作正常。

在此项试验中，高压气体的安全使用异常重要，一旦火箭伺服机构在试验中出现异常，极有可能造成巨大安全事故。因此，快速实时有效的检测火箭伺服机构与氢吹或氦吹相关的重要参数，在事故出现前提前预测，切断气源就显得尤为重要。

目前，处理此类问题大多数应用计算机完成重要参数采集、辨识、发送控制信号从而切断气源等工作。但在试验现场，通常要求试验设备体积较小，计算机及其配套设备(数模转换装置、显示器及相关外设)占用试验场地较大。更为重要的是，在高压气体环境中试验，快速实时的检测才是保证试验安全的关键，计算机受采集频率、传输时间等软硬件指标限制相比纯电路在快速性上相对缓慢。

一种针对火箭伺服机构在突发情况下的气源报警电路可以在氢吹或氦吹试验中，在伺服机构的油箱油面值与涡轮泵转速值两个重要参数出现异常(油面值≤0.5V、转速值≥3.6V)之前切断气源。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服传统测试与诊断模式测试资源重复、检查设备众多的不足，弥补事后数据判读进行故障定位和飞行器状态评估缺陷，提供了一种针对火箭伺服机构在突发情况下的气源报警电路，通过高精度电源与精密电阻配置出所需的阈值电压，与被监测电压值通过比较器进行比较，当被监测电压达到临界值时，比较输出高电平至复合晶体管组件，以驱动大功率继电器切断气源电磁阀电路，从而达到切断气源的目的。

本发明的技术方案是：一种针对火箭伺服机构在突发情况下的气源报警电路，包括电压比较电路、功率放大电路、执行电路；比较电路包括标准电压电路和比较输出电路，标准电压电路通过精密电阻、滤波电容、稳压电源配比出比较输出电路所需的标准电压值；标准电压信号和待检测的电压信号经过比较输出电路中的比较器，产生判断信号；判断信号经功率放大电路驱动执行电路，并由执行电路产生控制电压，控制气源的开闭；所述执行电路包括电磁继电器K1、电磁继电器K2、电阻R7、电阻R8、发光二极管D3、发光二极管D4、二极管D1、二极管D2；电磁继电器K1第一触点与电磁继电器K1供电负端短接，电磁继电器K1第一触点常开触点接地，电磁继电器K1第二触点通过短接插针S1接至外部执行电压，电磁继电器K1第二触点常闭触点接串联电阻R7与发光二极管D3后接地，电磁继电器K1第二触点常开触点接至气源控制执行端，控制气源的开闭；二极管D1的两端分别连接至电磁继电器K1的供电负端和电磁继电器K1第二触点；电磁继电器K2第一触点与电磁继电器K2供电负端短接，电磁继电器K2第一触点常开触点接地，电磁继电器K2第二触点接至外部执行电压，电磁继电器K2第二触点常闭触点接串联电阻R8与发光二极管D4后接地，电磁继电器K2第二触点常开触点接气源控制执行端，控制气源的开闭。

比较电路包括比较器U1、电阻R1-电阻R4、电容C1、电容C2；电阻R1的一端分别接至电源电压高端、电容C1的一端、电容C2的一端，电阻R2的一端分别接至电容C1的另一端、电容C2的另一端和地，电阻R1的另一端和电阻R2的另一端均接至比较器U1的第一输入点正端；电阻R4的一端接地，电阻R3的一端接至电源电压高端，电阻R3的另一端和电阻R4的另一端均接至比较器U1的第二输入点负端；将火箭伺服机构输入的转速与油面信号分别接至比较器U1的第一输入点负端和第二输入点正端；比较器U1的其余管脚均接地；将比较器U1第一输出点和第二输出点对应接入功率放大电路中的复合晶体管组U2的第一输入点和第二输入点；将复合晶体管组U2第一输出点和第二输出点对应接入电磁继电器K1供电负端和电磁继电器K2供电负端；

工作时，火箭伺服机构输入的转速值与比较器U1第一输入点正端的转速标准电压进行比较，低于转速标准电压时，情况正常，电路不动作；当转速值高于转速标准电压时，比较器U1第一输出点输出高电平，并通过复合晶体管组U2第一输入点使复合晶体管组U2第一输出点输出低电平；此时，电磁继电器K1供电负端由高电平变为低电平，电磁继电器K1第二触点常开触点闭合，电磁继电器K1第二触点常开触点与第二触点连通，电磁继电器K1第二触点常开触点输出气源切断执行电压；同时，作为报警的发光二极管D3由于电磁继电器K1第二触点常闭触点断开而熄灭；

同时，火箭伺服机构输入的油面值与比较器U1第二输入点正端的油面标准电压进行比较，高于油面标准电压时，情况正常，电路不动作；当油面值低于油面标准电压时，比较器U1第二输出点输出高电平，并通过复合晶体管组U2第二输入点使复合晶体管组U2第二输出点输出低电平；此时，电磁继电器K2供电负端由高电平变为低电平，电磁继电器K2第二触点常开触点闭合，电磁继电器K2第二触点常开触点与第二触点连通，电磁继电器K2第二触点常开触点输出气源切断执行电压；同时，作为报警的发光二极管D4由于电磁继电器K2第二触点常闭触点断开而熄灭。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1)与之前的监测设备相比，本发明电路解决了当监测值在阈值附近波动时造成气源电路时通时断的现象。本发明由电路逻辑保证了一旦监测值到达临界点时，即使监测值再次回到正常值，气源电路依然处于断开状态，待试验人员彻底排除危险时，报警电路才使得气源电路接通。

2)本发明电路的响应时间取决于电路中主要两个模拟器件即复合晶体管组(响应时间微秒级)与比较器(响应时间纳秒级)，与以计算机为核心的一般检测设备(响应时间毫秒级)相比，响应速度极快。

3)本发明具有响应时间快，性能稳定，报警逻辑安全有效的特点，实现过程简单、有效。在测试、测量、现场监控等领域具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为本发明电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行说明。

如图1所示。在标准电压电路中电阻R1、R2串联，两端接电源电压高端和地，并在电源电压两端接滤波电容C1、C2，配置好的标准电压(转速标准电压)由R1、R2中点引出并接入比较器U1第一输入点正端。

以相同方式连接电阻R3、R4并将配置好的标准电压(油面标准电压)由R3、R4中点引出并接入比较器U1第二输入点负端。

将需要检测的转速与油面信号分别接入比较器U1的第一输入点负端和第二输入点正端。其余悬空的比较器U1输入端可接地。

将比较器U1第一输出点和第二输出点接入复合晶体管组U2第一输入点和第二输入点。将复合晶体管组U2第一输出点和第二输出点分别接入电磁继电器K1、K2供电负端。电磁继电器K1、K2供电正端通过短接插针S1连接电源正端。

电磁继电器K1第一触点与电磁继电器K1供电负端短接，电磁继电器K1第一触点常开触点接地，电磁继电器K1第二触点接执行电压，电磁继电器K1第二触点常闭触点接串联电阻R7与发光二极管D3，K1第二触点常开触点接最终气源控制执行端。

同理，电磁继电器K2第一触点与电磁继电器K2供电负端短接，电磁继电器K2第一触点常开触点接地，电磁继电器K2第二触点接执行电压，电磁继电器K2第二触点常闭触点接串联电阻R8与发光二极管D4，电磁继电器K2第二触点常开触点接最终气源控制执行端。

具体工作时，需要检测的转速值与比较器U1第一输入点正端的转速标准电压进行比较，低于转速标准电压时，情况正常，电路不动作。当转速值高于转速标准电压时，比较器U1第一输出点输出高电平，并通过复合晶体管组U2第一输入点使复合晶体管组U2第一输出点输出低电平。此时，电磁继电器K1供电负端由高电平变为低电平，电磁继电器K1动作，电磁继电器K1第二触点常开触点闭合，电磁继电器K1第二触点常开触点与第二触点连通，电磁继电器K1第二触点常开触点输出气源切断执行电压。同时，作为报警的发光二极管D3由于电磁继电器K1第二触点常闭触点断开而熄灭。

同理，需要检测的油面值与比较器U1第二输入点正端的油面标准电压进行比较，高于油面标准电压时，情况正常，电路不动作。当油面值低于油面标准电压时，比较器U1第二输出点输出高电平，并通过复合晶体管组U2第二输入点使复合晶体管组U2第二输出点输出低电平。此时，电磁继电器K2供电负端由高电平变为低电平，电磁继电器K2动作，电磁继电器K2第二触点常开触点闭合，电磁继电器K2第二触点常开触点与第二触点连通，电磁继电器K2第二触点常开触点输出气源切断执行电压。同时，作为报警的发光二极管D4由于电磁继电器K2第二触点常闭触点断开而熄灭。

当故障排除，即转速、油面值又回到正常状态时，可手动插拔短接插针S1，使电路恢复正常，而无须将电路断电重启，使检测过程全程覆盖。

本电路中U1比较器采用LM139J，响应时间≤300nS。复合晶体管组U2采用ULN2003，响应时间≤1uS。R1、R2分别选用7.25K欧、2.35K欧精密金属膜电阻器，外接15V电压，配比出3.6V转速标准电压。R3、R4分别选用7.25K欧、250欧精密金属膜电阻器，外接15V电压，配比出0.5V转速标准电压。

Claims (2)

1.一种针对火箭伺服机构在突发情况下的气源报警电路，其特征在于：包括电压比较电路、功率放大电路、执行电路；比较电路包括标准电压电路和比较输出电路，标准电压电路通过精密电阻、滤波电容、稳压电源配比出比较输出电路所需的标准电压信号；标准电压信号和待检测的电压信号经过比较输出电路中的比较器，产生判断信号；判断信号经功率放大电路驱动执行电路，并由执行电路产生控制电压，控制气源的开闭；所述执行电路包括电磁继电器K1、电磁继电器K2、电阻R7、电阻R8、发光二极管D3、发光二极管D4、二极管D1、二极管D2；电磁继电器K1第一触点与电磁继电器K1供电负端短接，电磁继电器K1第一触点常开触点接地，电磁继电器K1第二触点通过短接插针S1接至外部执行电压，电磁继电器K1第二触点常闭触点接串联电阻R7与发光二极管D3后接地，电磁继电器K1第二触点常开触点接至气源控制执行端，控制气源的开闭；二极管D1的两端分别连接至电磁继电器K1的供电负端和电磁继电器K1第二触点；电磁继电器K2第一触点与电磁继电器K2供电负端短接，电磁继电器K2第一触点常开触点接地，电磁继电器K2第二触点接至外部执行电压，电磁继电器K2第二触点常闭触点接串联电阻R8与发光二极管D4后接地，电磁继电器K2第二触点常开触点接气源控制执行端，控制气源的开闭。

2.根据权利要求1所述的一种针对火箭伺服机构在突发情况下的气源报警电路，其特征在于：比较电路包括比较器U1、电阻R1-电阻R4、电容C1、电容C2；电阻R1的一端分别接至电源电压高端、电容C1的一端、电容C2的一端，电阻R2的一端分别接至电容C1的另一端、电容C2的另一端和地，电阻R1的另一端和电阻R2的另一端均接至比较器U1的第一输入点正端；电阻R4的一端接地，电阻R3的一端接至电源电压高端，电阻R3的另一端和电阻R4的另一端均接至比较器U1的第二输入点负端；将火箭伺服机构输入的转速与油面信号分别接至比较器U1的第一输入点负端和第二输入点正端；比较器U1的其余管脚均接地；将比较器U1第一输出点和第二输出点对应接入功率放大电路中的复合晶体管组U2的第一输入点和第二输入点；将复合晶体管组U2第一输出点和第二输出点对应接入电磁继电器K1供电负端和电磁继电器K2供电负端；

工作时，火箭伺服机构输入的转速值与比较器U1第一输入点正端的转速标准电压进行比较，低于转速标准电压时，情况正常，电路不动作；当转速值高于转速标准电压时，比较器U1第一输出点输出高电平，并通过复合晶体管组U2第一输入点使复合晶体管组U2第一输出点输出低电平；此时，电磁继电器K1供电负端由高电平变为低电平，电磁继电器K1第二触点常开触点闭合，电磁继电器K1第二触点常开触点与第二触点连通，电磁继电器K1第二触点常开触点输出气源切断执行电压；同时，作为报警的发光二极管D3由于电磁继电器K1第二触点常闭触点断开而熄灭；

同时，火箭伺服机构输入的油面值与比较器U1第二输入点正端的油面标准电压进行比较，高于油面标准电压时，情况正常，电路不动作；当油面值低于油面标准电压时，比较器U1第二输出点输出高电平，并通过复合晶体管组U2第二输入点使复合晶体管组U2第二输出点输出低电平；此时，电磁继电器K2供电负端由高电平变为低电平，电磁继电器K2第二触点常开触点闭合，电磁继电器K2第二触点常开触点与第二触点连通，电磁继电器K2第二触点常开触点输出气源切断执行电压；同时，作为报警的发光二极管D4由于电磁继电器K2第二触点常闭触点断开而熄灭。