CN106656147A - 一种遥控接口输出保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种遥控接口输出保护装置，包括数字电路、调理电路、可编程逻辑器件CPLD、NPN型三极管Q2和控制器；数字电路产生电平控制信号，调理电路通过可编程逻辑器件CPLD采集并处理所述电平控制信号，控制器通过调节NPN型三极管Q2对可编程逻辑器件CPLD进行控制，从而保护调理电路；本发明通过可编程逻辑器件CPLD采集并处理进入调理电路的信号，实现了调理电路的多级保护，解决了传统的调理电路三极管失效后，高电平输出不受输入端控制的问题；通过在电路的三个位置设置指示灯，有效反映了输入信号、输出信号和电压通断的情况，达到了故障检测快速定位的效果，弥补了不易发现星上产品异常开关的技术缺陷。

Description

一种遥控接口输出保护装置
技术领域
本发明涉及一种遥控接口输出保护装置，适用于固定脉宽高电平输出的电路接口，属于遥控接口电路保护技术领域。
背景技术
在航天领域，很多产品都使用磁保持继电器来控制电源的接通或者断开，而磁保持继电器的通断通常采用特定电压、特定时长的电平进行控制，因此，在航天产品系统中，有专用的遥控分系统来控制所有单机的通断，而各单机在整星联试前，为了控制产品加断电就需要研制模拟器来实现此功能。
模拟器的遥控接口通常要求输出高电平、固定脉宽的脉冲，而且要有多路信号输出，常见的电路设计架构是数字电路负责产生相应的电平信号并决定输出的具体通道和输出时长，此时，输出电压仅为3.3伏或者5伏，将此信号发送给接口调理电路，经过接口调理电路调整后，输出电压变为28伏或者12伏。
接口调理电路一般使用三极管，常规的接口调理电路如图1所示，图中“电平控制信号0”为数字电路的输出信号，“输出信号”为调理后输出的电平，此类接口电路通常采用单独的高电平输出来驱动三极管，实现电平的调理输出。
然而，上述的接口调理电路存在一个较大的隐患：当图1中的三极管“Q0”或者“Q1”失效之后，会出现高电平输出不受输入端控制而处于常高状态的问题，此问题将会导致星上产品异常开关，而且此问题不容易被发现。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种遥控接口输出保护装置，通过可编程逻辑器件CPLD采集并处理进入调理电路的信号，实现了调理电路的多级保护，解决了传统的调理电路三极管失效后，高电平输出不受输入端控制的问题；通过在电路的三个位置设置指示灯，有效反映了输入信号、输出信号和电压通断的情况，达到了故障检测快速定位的效果，弥补了不易发现星上产品异常开关的技术缺陷。
本发明的技术解决方案是：
一种遥控接口输出保护装置，包括数字电路、调理电路、可编程逻辑器件CPLD、NPN型三极管Q2和控制器；其中：
数字电路产生电平控制信号，作为调理电路的输入；
调理电路通过可编程逻辑器件CPLD采集并处理所述电平控制信号；
控制器通过调节NPN型三极管Q2对可编程逻辑器件CPLD进行控制；当调理电路的输出信号不受所述电平控制信号的控制而处于常高状态时，控制器发出指令关断NPN型三极管Q2，可编程逻辑器件CPLD停止处理所述电平控制信号，从而保护调理电路。
在上述的一种遥控接口输出保护装置中，调理电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、反相器、电阻R4、NPN型三极管Q0、电阻R6、电阻R7、PNP型三极管Q1、二极管D1、指示灯和电阻R8；电阻R1、电阻R2、电阻R3并联后作为调理电路的输入端，电阻R2依次串联反相器、电阻R4、NPN型三极管Q0、电阻R6、PNP型三极管Q1，PNP型三极管Q1的基极与电阻R6相连，PNP型三极管Q1的发射极与控制器的输出端相连，PNP型三极管Q1的集电极与二极管D1串联后作为调理电路的输出端，电阻R7的两端分别与PNP型三极管Q1的基极和发射极相连，电阻R8与二极管D1并联后接地。
调理电路还包括电阻R5、电容、二极管D0和电源VCC；NPN型三极管Q0的基极和发射极之间并联电阻R5和电容后接地，NPN型三极管Q0的集电极与电阻R6相连，电阻R1与可编程逻辑器件CPLD之间设有二极管D0，电阻R1与电源VCC相连，电阻R3接地。
NPN型三极管Q2的基极与电阻R9相连，NPN型三极管Q2的发射极接地，NPN型三极管Q2的集电极分别与二极管D2和控制器的输入端相连，电源VCC连接在二极管D2和控制器的输入端之间，控制器接地。
控制器采用继电器或直流电源模块DC-DC。
数字电路与可编程逻辑器件CPLD之间设有用于检测输入信号的指示灯，调理电路的输出端设有用于检测输出信号的指示灯，电源VCC上设有用于检测电源VCC通断情况的指示灯。
数字电路产生的电平控制信号为多路电平控制信号。
调理电路输出的信号为多路固定脉宽的高电平信号。
控制器与电源VCC的接通时间通过可编程逻辑器件CPLD调节。
控制器的输出电压与可编程逻辑器件CPLD的输出电压相同。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
1、本发明通过可编程逻辑器件CPLD采集并处理进入调理电路的信号，实现了调理电路的多级保护，解决了传统的调理电路三极管失效后，高电平输出不受输入端控制的问题。
2、本发明通过在电路的三个位置设置指示灯，有效反映了输入信号、输出信号和电压通断的情况，达到了故障检测快速定位的效果，弥补了不易发现星上产品异常开关的技术缺陷。
3、本发明架构清晰，电路合理，通过使用可编程逻辑器件CPLD，可以增加数字滤波，避免出现无效脉冲，按照设计状态，可以增加冗余能力。例如设置数字处理电路一次只能输出一路脉冲，即在可编程逻辑器件CPLD中增加此项故障判断，若一次采集的信号超过一路，则判定为信号是错误信息，抛弃处理。
4、本发明简洁高效，易于实施，在传统电路的基础上，增加了可编程逻辑器件CPLD、控制器及配套器件，消除了传统电路的隐患，显著提升了电路功效，满足了模拟器遥控接口的设计需求。
5、本发明实用可靠，适应性强，尤其是指示灯的设置位置精炼巧妙，能够有效反映电路中各个环节的相互管控，利于观察整个电路的运行情况，确保调理电路在单重故障时，不会造成异常输出。
6、本发明所使用的元器件均为常用器件，无需特制，有效节约了生产成本。
附图说明
图1为传统的遥控接口调理电路图
图2为本发明实施例一电路图
图3为本发明实施例二电路图
具体实施方式
下面结合附图说明和具体实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：
如图2所示，一种遥控接口输出保护装置，包括数字电路、调理电路、可编程逻辑器件CPLD、电阻R9、NPN型三极管Q2、二极管D2和继电器；其中：
数字电路产生电平控制信号，作为调理电路的输入；
调理电路通过可编程逻辑器件CPLD采集并处理所述电平控制信号；
继电器通过调节NPN型三极管Q2对可编程逻辑器件CPLD进行控制；当调理电路的输出信号不受所述电平控制信号的控制而处于常高状态时，继电器发出指令关断NPN型三极管Q2，可编程逻辑器件CPLD停止处理所述电平控制信号，从而保护调理电路。
可编程逻辑器件CPLD与电阻R9、NPN型三极管Q2、二极管D2、继电器依次串联，继电器分别与电源VCC和调理电路的输出相连，。
在上述的一种遥控接口输出保护装置中，调理电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、反相器、电阻R4、NPN型三极管Q0、电阻R6、电阻R7、PNP型三极管Q1、二极管D1、指示灯和电阻R8；电阻R1、电阻R2、电阻R3并联后作为调理电路的输入端，电阻R2依次串联反相器、电阻R4、NPN型三极管Q0、电阻R6、PNP型三极管Q1，PNP型三极管Q1的基极与电阻R6相连，PNP型三极管Q1的发射极与继电器的输出端相连，PNP型三极管Q1的集电极与二极管D1串联后作为调理电路的输出端，电阻R7的两端分别与PNP型三极管Q1的基极和发射极相连，电阻R8和指示灯串联后接地并与二极管D1并联。
调理电路还包括电阻R5、电容、二极管D0和电源VCC；NPN型三极管Q0的基极和发射极之间并联电阻R5和电容后接地，NPN型三极管Q0的集电极与电阻R6相连，电阻R1与可编程逻辑器件CPLD之间设有二极管D0，电阻R1与电源VCC相连，电阻R3接地。
NPN型三极管Q2的基极与电阻R9相连，NPN型三极管Q2的发射极接地，NPN型三极管Q2的集电极分别与二极管D2和继电器的输入端相连，电源VCC连接在二极管D2和继电器的输入端之间，继电器接地。
数字电路与可编程逻辑器件CPLD之间设有用于检测输入信号的指示灯，调理电路的输出端设有用于检测输出信号的指示灯，电源VCC上设有用于检测电源VCC通断情况的指示灯。
数字电路产生的电平控制信号为多路电平控制信号，包括电平控制信号0和电平控制信号1。
调理电路输出的信号为多路固定脉宽的高电平信号。
继电器与电源VCC的接通时间通过可编程逻辑器件CPLD调节。
继电器的输出电压与可编程逻辑器件CPLD的输出电压相同，均为28伏。
优选的，电阻R1、电阻R3、电阻R6和电阻R7是分压电阻，阻值关系满足电压需求即可，电阻R2、电阻R4、电阻R8和电阻R9是限流电阻，电阻需要满足特定的要求，避免限流之后电流过大或者过小，电阻R5和电容则是为了能让三极管Q0正常工作，需要匹配选择，在此实例中，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9的阻值分别设为3K、1K、1K、10K、2K、4.7K、3K、1K、10K，电容的容量设为0.1uF。
实施例二：
如图3所示，一种遥控接口输出保护装置，包括数字电路、调理电路、可编程逻辑器件CPLD、电阻R9、NPN型三极管Q2和直流电源模块DC-DC；其中：
数字电路产生电平控制信号，作为调理电路的输入；
调理电路通过可编程逻辑器件CPLD采集并处理所述电平控制信号；
直流电源模块DC-DC通过调节NPN型三极管Q2对可编程逻辑器件CPLD进行控制；当调理电路的输出信号不受所述电平控制信号的控制而处于常高状态时，直流电源模块DC-DC发出指令关断NPN型三极管Q2，可编程逻辑器件CPLD停止处理所述电平控制信号，从而保护调理电路。
可编程逻辑器件CPLD与电阻R9、NPN型三极管Q2、直流电源模块DC-DC依次串联，直流电源模块DC-DC分别与电源VCC和调理电路的输出相连。
在上述的一种遥控接口输出保护装置中，调理电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、反相器、电阻R4、NPN型三极管Q0、电阻R6、电阻R7、PNP型三极管Q1、二极管D1、指示灯和电阻R8；电阻R1、电阻R2、电阻R3并联后作为调理电路的输入端，电阻R2依次串联反相器、电阻R4、NPN型三极管Q0、电阻R6、PNP型三极管Q1，PNP型三极管Q1的基极与电阻R6相连，PNP型三极管Q1的发射极与直流电源模块DC-DC的输出端相连，PNP型三极管Q1的集电极与二极管D1串联后作为调理电路的输出端，电阻R7的两端分别与PNP型三极管Q1的基极和发射极相连，电阻R8和指示灯串联后接地并与二极管D1并联。
调理电路还包括电阻R5、电容、二极管D0和电源VCC；NPN型三极管Q0的基极和发射极之间并联电阻R5和电容后接地，NPN型三极管Q0的集电极与电阻R6相连，电阻R1与可编程逻辑器件CPLD之间设有二极管D0，电阻R1与电源VCC相连，电阻R3接地。
NPN型三极管Q2的基极与电阻R9相连，NPN型三极管Q2的发射极接地，NPN型三极管Q2的集电极与直流电源模块DC-DC的输入端相连，电源VCC与直流电源模块DC-DC相连，直流电源模块DC-DC接地。
数字电路与可编程逻辑器件CPLD之间设有用于检测输入信号的指示灯，调理电路的输出端设有用于检测输出信号的指示灯，电源VCC上设有用于检测电源VCC通断情况的指示灯。
数字电路产生的电平控制信号为多路电平控制信号，包括电平控制信号0和电平控制信号1。
调理电路输出的信号为多路固定脉宽的高电平信号。
直流电源模块DC-DC与电源VCC的接通时间通过可编程逻辑器件CPLD调节。
直流电源模块DC-DC的输出电压与可编程逻辑器件CPLD的输出电压相同，均为28伏。
优选的，电阻R1、电阻R3、电阻R6和电阻R7是分压电阻，阻值关系满足电压需求即可，电阻R2、电阻R4、电阻R8和电阻R9是限流电阻，电阻需要满足特定的要求，避免限流之后电流过大或者过小，电阻R5和电容则是为了能让三极管Q0正常工作，需要匹配选择，在此实施例中，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9的阻值分别设为3.2K、1.1K、1.1K、9.1K、2.2K、5.1K、3.2K、1.1K、9.1K，电容的容量设为0.1uF。
实施例二与实施例一相比，功能相似，去除了二极管D2，降低了生产成本，而且控制器采用直流电源模块DC-DC，使得电路的控制效果更好，稳定性更强。
本发明的工作原理是：
在数字电路中，数字电路部分根据具体指令输出相应的脉冲电平，电平信息一般是高电平5伏，脉宽128毫秒；调理电路部分使用一个可编程逻辑器件CPLD将数字电路产生的信号采集进来，根据采集点获取需要接通的接点，进行滤波和故障预处理，可编程逻辑器件CPLD在处理信号之后，接通继电器，接通时长为133毫秒，在继电器电源接通的同时，将信号发送到相应的输出接口，输出时长为128毫秒，其中，5毫秒的延迟足以输出需要的电平信号(高电平28伏，脉宽128毫秒)。
如果调理电路的三极管失效，但是供电的继电器或者直流电源模块DC-DC没有工作，则不会输出异常电平；如果继电器或者直流电源模块DC-DC失效，但是调理电路没有信号输入，则也不会输出异常电平，以此保障整个电路在工作时，稳定可靠。
本发明说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知技术。

Claims (10)

1.一种遥控接口输出保护装置，其特征在于：包括数字电路、调理电路、可编程逻辑器件CPLD、NPN型三极管Q2和控制器；其中：
数字电路产生电平控制信号，作为调理电路的输入；
调理电路通过可编程逻辑器件CPLD采集并处理所述电平控制信号；
控制器通过调节NPN型三极管Q2对可编程逻辑器件CPLD进行控制；当调理电路的输出信号不受所述电平控制信号的控制而处于常高状态时，控制器发出指令关断NPN型三极管Q2，可编程逻辑器件CPLD停止处理所述电平控制信号，从而保护调理电路。
2.根据权利要求1所述的一种遥控接口输出保护装置，其特征在于：所述调理电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、反相器、电阻R4、NPN型三极管Q0、电阻R6、电阻R7、PNP型三极管Q1、二极管D1和电阻R8；电阻R1、电阻R2、电阻R3并联后作为调理电路的输入端，电阻R2依次串联反相器、电阻R4、NPN型三极管Q0、电阻R6、PNP型三极管Q1，PNP型三极管Q1的基极与电阻R6相连，PNP型三极管Q1的发射极与控制器的输出端相连，PNP型三极管Q1的集电极与二极管D1串联后作为调理电路的输出端，电阻R7的两端分别与PNP型三极管Q1的基极和发射极相连，电阻R8与二极管D1并联后接地。
3.根据权利要求1或2所述的一种遥控接口输出保护装置，其特征在于：所述调理电路还包括电阻R5、电容、二极管D0和电源VCC；NPN型三极管Q0的基极和发射极之间并联电阻R5和电容后接地，NPN型三极管Q0的集电极与电阻R6相连，电阻R1与可编程逻辑器件CPLD之间设有二极管D0，电阻R1与电源VCC相连，电阻R3接地。
4.根据权利要求3所述的一种遥控接口输出保护装置，其特征在于：所述NPN型三极管Q2的基极与电阻R9相连，NPN型三极管Q2的发射极接地，NPN型三极管Q2的集电极分别与二极管D2和控制器的输入端相连，电源VCC连接在二极管D2和控制器的输入端之间，控制器接地。
5.根据权利要求4所述的一种遥控接口输出保护装置，其特征在于：所述控制器采用继电器或直流电源模块DC-DC。
6.根据权利要求4所述的一种遥控接口输出保护装置，其特征在于：所述数字电路与可编程逻辑器件CPLD之间设有用于检测输入信号的指示灯，调理电路的输出端设有用于检测输出信号的指示灯，电源VCC上设有用于检测电源VCC通断情况的指示灯。
7.根据权利要求4所述的一种遥控接口输出保护装置，其特征在于：所述数字电路产生的电平控制信号为多路电平控制信号。
8.根据权利要求4所述的一种遥控接口输出保护装置，其特征在于：所述调理电路输出的信号为多路固定脉宽的高电平信号。
9.根据权利要求4所述的一种遥控接口输出保护装置，其特征在于：所述控制器与电源VCC的接通时间通过可编程逻辑器件CPLD调节。
10.根据权利要求4所述的一种遥控接口输出保护装置，其特征在于：所述控制器的输出电压与可编程逻辑器件CPLD的输出电压相同。
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