CN105955347B - 基于硬件滞回电路实现自主热控功能的方法 - Google Patents

基于硬件滞回电路实现自主热控功能的方法 Download PDF

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Abstract

一种基于硬件滞回电路实现自主热控功能的方法，包括：基准信号电路1、2、3，控制电路参考电压电路1、2、3，传感器稳‑压转换电路1、2、3，温度滞回控制电路1、2、3和三取一电路；其中，基准信号电路1、2、3输出端分别与控制电路参考电压电路1、2、3和传感器温‑压转换电路1、2、3的输入端连接；控制电路参考电压电路1、2、3和传感器温‑压转换电路1、2、3的输出端分别与温度滞回控制电路1、2、3的输入端连接；温度滞回控制电路1、2、3输出端分别与三取一电路输入端连接；三取一电路输出端输出温度驱动控制信号。通过本发明实现通过温度信号自身的变化改变温度驱动控制信号的高低变化，控制加热装置的开通与关断，进而实现准确、自主控制温度的目的。

Description

基于硬件滞回电路实现自主热控功能的方法
技术领域
属于电源系统温度调节控制技术领域，尤其涉及一种低飞行轨道、高精度自主热控的舱外超大功率设备。
背景技术
空间站实验舱舱外20kW超大功率设备入轨高度200km~400km，采用内置加热装置自主热控体制，同轨道高度自主热控的卫星电源分系统设备的功率较小。空间站实验舱舱外20kW超大功率设备自主热控体制在我国航天领域属于首次使用。在空间站实验舱舱外20kW超大功率设备在轨运行时，需要保证设备安装面温度在-30℃~+60℃之间；并根据设备自身特点，经过反复验证和计算，确定了设备内部加热装置的温度控制区间为-20℃±2℃~-10℃±2℃，即当设备底板温度低于-20℃时，加热装置开启加热，设备底板温度高于-10℃时，加热装置关闭加热。
温度控制区间为-20℃±2℃~-10℃±2℃，为了提高温度控制精度和可靠性，需要提高温度驱动控制信号的产生电路的精度和可靠性，因此，温度驱动控制信号产生电路的合理选择，直接影响设备温度控制的精度和可靠性，是信号变换技术的难点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对空间站舱外设备单机易受外界恶劣空间环境的影响，温度热冲击较大，尤其对于舱外超大功率单机，一次热耗较大，难以保证产品在轨工作温度，并且间接控制较难实现，要求产品自主热控的的特点，发明了一种基于硬件滞回电路实现自主热控功能的方法。采用基准信号电路和传感器温-压转换电路将-20℃~-10℃的温度值转换为6.408V~6.854V的电压值，并通过控制电路参考电压电路和温度滞回控制电路转换为高电平6.3V、低电平0.7V的电平信号，最后通过采用三取一电路，输出一路中间温度驱动控制信号来控制加热装置，实现准确、自主控制产品温度的功能；该方法降低了产品成品、提高了温度控制的精度和产品的可靠性。
本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：
一种基于硬件滞回电路实现自主热控功能的方法，包括：基准信号电路1、2、3，控制电路参考电压电路1、2、3，传感器稳-压转换电路1、2、3，温度滞回控制电路1、2、3和三取一电路；其中，基准信号电路1、2、3输出端分别与控制电路参考电压电路1、2、3和传感器温-压转换电路1、2、3的输入端连接；控制电路参考电压电路1、2、3和传感器温-压转换电路1、2、3的输出端分别与温度滞回控制电路1、2、3的输入端连接；温度滞回控制电路1、2、3输出端分别与三取一电路输入端连接；三取一电路输出端输出温度驱动控制信号。通过本发明可是实现通过温度信号自身的变化改变温度驱动控制信号的高低变化，控制加热装置的开通与关断，进而实现准确、自主控制温度的目的。
本发明基于硬件滞回电路实现自主热控功能的方法，先将温度信号变换为电压信号，再经过温度滞回比较器和电压基准二极管，产生高精度的温度驱动控制信号。由于温度驱动控制信号的精度高，所以产品温度的稳定性可以得到很高的保证。另外，采用三条相同温度驱动控制信号的产生电路，提高了温度驱动控制信号的一致性。
附图说明
附图1是本发明的一种电路连接框图；
附图2是本发明的基于硬件滞回电路实现自主热控功能方法的电路原理示意图。
图2中：N1~N3、可编程多路电压基准源。N4~N6、运算放大器。V1~V3、电压基准二极管。V4~V12、硅肖特基高速开关检波二极管。ST1~ST3、热敏电阻。*R1~*R6、调试电阻。R1~R21、固定电阻。Vo1、Vo2、Vo3、温度驱动控制信号1、2、3。1、2、3、基准信号电路1、2、3。4、5、6、控制电路参考电压电路1、2、3。7、8、9、传感器稳-压转换电路1、2、3。10、11、12、温度滞回控制电路1、2、3。13、三取一电路。
具体实施方式：
下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明：
附图1所示是电路连接框图。
附图2所示是本发明的基于硬件滞回电路实现自主热控功能的方法电路示意图，包括：基准信号电路1、2、3，控制电路参考电压电路1、2、3，传感器稳-压转换电路1、2、3，温度滞回控制电路1、2、3和三取一电路。
基准信号电路1、2、3采用可编程多路电压基准源完成+7.5V的电压变换输出。可编程多路电压基准源（N1~N3）选用AD584，AD584输出管脚1脚（10.0V）和2脚（5.0V）短接，电源电压输入+12V，实现输出+7.5V。
控制电路参考电压电路1、2、3采用电阻分压实现，电阻分压系数*R1/（R2+*R1）（*R3/（R11+*R3）、*R5/（R17+*R5）设置为0.8533，将+7.5V电压变换为+6.4V输出。固定电阻（R2、R11、R17）选用RJ24-0.25W-20kΩ±1%的固定金属膜电阻；可调电阻（*R1、*R3、*R5）选用选用RJ24-0.25W±1%的金属膜电阻配置为116kΩ。
传感器温-压转换电路1、2、3采用固定电阻和热敏电阻分压后经过电压跟随器来实现将温度-20℃~-10℃转换为6.408V~6.854V电压输出。固定电阻（R2、R11、R17）选用RJ24-0.25W-5.1kΩ±1%的金属膜电阻，热敏电阻（ST1~ST3）选用MF501；电压跟随器主要起到电压隔离和阻抗变换的作用，选用单电源四运算放大器（N4-C~N6-C）F124来实现。
温度滞回控制电路1、2、3采用滞回比较器来实现滞回区间6.408V~6.854V的控制，并通过电压基准二极管保证高电平输出6.3V，低电平输出0.7V。滞回比较器由单电源四运算放大器、固定电阻和可调电阻组成；运算放大器（N4-B~N6-B）选用单电源四运算放大器F124；固定电阻（R3、R4、R12、R13、R18、R19）选用RJ24-0.25W-3kΩ±1%的金属膜电阻；可调电阻（*R2、*R4、*R6）选用RJ24-0.25W±1%的金属膜电阻配置为37.668kΩ；电压基准二极管（V1~V3）选用2DW15D。
三取一电路采用电压跟随器、二极管和上拉电阻来实现三路温度驱动控制信号输入只取中间一路温度驱动控制信号输出的功能。电压跟随器由单电源四运算放大器（N4-A~N6-A）F124和固定电阻（R6、R15、R21）RJ24-0.25W-1MΩ±1%组成；二极管（V4~V12）选用硅肖特基高速开关检波二极管2Dk010；上拉电阻（R7~R9）选用RJ24-0.25W-10kΩ±1%金属膜电阻。
从以上描述可以得知，本发明的基于硬件滞回电路实现自主热控功能的方法具有以下几方面的优点：
1）采用硬件滞回电路实现自主热控的方案可以增加误差容量，避免因温-压转换信号受干扰引起输出异常，造成温度驱动控制信号输出异常，进而造成加热装置误动作的隐患。
2）采用硬件滞回电路实现自主热控的方案可以通过调整滞回比较器的起止翻转点，控制加热装置的开启和关断，进而实现温度的精确控制；并且通过硬件滞回电路实现自主热控的方案不需软件发送指令动作，通过硬件电路自身便可实现温度的精确调节与控制，降低了产品成本，提高了产品价值和资源利用率。
3）基于硬件滞回电路实现自主热控功能的方案将三路相同的温度滞回控制电路输出的温度驱动控制信号输入到三取一电路，实现只输出中间温度驱动控制信号，避免了其中一路温度滞回控制电路输出异常造成加热装置误动作的故障模式，提高了电路的可靠度和产品的可靠性。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于硬件滞回电路实现自主热控功能的方法，其特征在于，该方法包括：基准信号电路1、2、3，控制电路参考电压电路1、2、3，传感器温-压转换电路1、2、3，温度滞回控制电路1、2、3和三取一电路；其中，基准信号电路1、2、3输出端分别与控制电路参考电压电路1、2、3和传感器温-压转换电路1、2、3的输入端连接；控制电路参考电压电路1、2、3和传感器温-压转换电路1、2、3的输出端分别与温度滞回控制电路1、2、3的输入端连接；温度滞回控制电路1、2、3输出端分别与三取一电路输入端连接；三取一电路输出端输出温度驱动控制信号。
2.依据权利要求1所述的基于硬件滞回电路实现自主热控功能的方法，其特征在于，所述的基准信号电路1、2、3由可编程多路电压基准源实现。
3.依据权利要求1所述的基于硬件滞回电路实现自主热控功能的方法，其特征在于，所述的控制电路参考电压电路1、2、3由电阻分压实现。
4.依据权利要求1所述的基于硬件滞回电路实现自主热控功能的方法，其特征在于，所述传感器温-压转换电路1、2、3由固定电阻和热敏电阻分压后经过电压跟随器来实现。
5.依据权利要求1所述的基于硬件滞回电路实现自主热控功能的方法，其特征在于，所述温度滞回控制电路1、2、3由滞回比较电路实现。
6.依据权利要求1所述的基于硬件滞回电路实现自主热控功能的方法，其特征在于，所述三取一电路由运算放大器、二极管和上拉电阻来实现三路温度驱动控制信号输入只取中间一路温度驱动控制信号输出的功能。
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