CN108062037A - 一种小型模块化遥测采编器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小型模块化遥测采编器，包括：包括数块标准模块组合叠加组装而成，标准模块包括电路板、标准化接口、板间连接件及其结构框架，各标准模块间通过板间连接件进行连接，下方标准模块的电路板通过板间连接件插入上方标准模块的电路板。通过本发明的采编器，按功能设计成各标准模块组合叠加组装而成，各标准模块间通过板间连接件进行连接，方标准模块的电路板通过板间连接件插入上方标准模块的电路板，使该采编器结构尺寸小、重量轻，适应各类使用环境；采用模块化设计，功能覆盖全面，可任意组合增减功能；内部软硬件接口采用标准化设计，组合形式灵活多样、通用性好。

Description

一种小型模块化遥测采编器
技术领域
本发明属于遥测测量技术领域，具体涉及一种小型模块化遥测采编器。
背景技术
遥测采编器是火箭等飞行器遥测系统的核心电气设备，包括供电电源、模拟量测量、数字通信和遥测数据编帧等功能模块，其主要功能是为传感器供电、测量传感器模拟量参数、测量电气系统电压参数和接收控制系统总线数据等；对采集的所有数据进行统一编帧，按一定格式对数据进行排列，形成遥测子帧，以串行PCM(脉冲编码调制)码流方式发送到无线发射设备。
通常根据具体遥测任务的系统需求和结构安装要求，定制设计遥测采编器，包括定制设计供电电源、模拟量测量装置、数字通信和遥测数据编帧处理装置，各装置产品结构尺寸大小不一、电气性能相差较大，产品通用性差，设计工作重复性大、效率低下。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种小型模块化遥测采编器，该采编器结构尺寸小、重量轻、功能齐全、通用性好。
为了实现上述目的，本发明提供的一种小型模块化遥测采编器，包括数块标准模块组合叠加组装而成，标准模块包括电路板、标准化接口、板间连接件及其结构框架，各标准模块间通过板间连接件进行连接，下方标准模块的电路板通过板间连接件插入上方标准模块的电路板。
具体地，所述标准模块包括：
电源模块，用于将外部系统供电转换成采编器内部使用的低电压，通过标准模块板间连接件为其他标准模块供电，同时通过其标准化接口为外部传感器提供电源；
信号处理模块，用于通过标准模块间板间连接件接收采编器内部其它功能模块采集的数据，对所有数据进行统一编帧，形成遥测PCM码流，最后以串行方式通过其标准化接口输出给外部无线发射设备进行调制发射；
模拟量采集模块，用于对输入的传感器模拟量电压信号进行采样，将采样数据通过采编器内部标准模块间板间连接件传输给信号处理模块统一处理编帧：
电压量采集模块，用于对输入的系统电压信号进行隔离采样，将采样数据通过采编器内部标准模块间板间连接件传输给信号处理模块统一编帧；
数字通信模块，用于提供各类数字通信标准化接口，与外部设备进行数字通信，将接收到的数据通过采编器内部标准模块间板间连接件传输给信号处理模块统一编帧。
所述板间连接件中包括供电、时钟和数据通信接点，所有接点贯穿采编器各个标准模块；板间连接件接点定义统一，各标准模块可按任意顺序组合叠加；
所述模拟量采集模块、电压量采集模块、数字通信模块均可以是一块或多块。
具体地，所述板间连接件包括插孔和插针两部分，分别设置于各个标准模块的电路板的正面和反面，上方电路板的板间连接件插针或插孔正好与下方电路板的板间连接件插孔或插针配合插入连接，使各个标准模块通过板间连接串联起来；相连的插孔和插针对应连接着一个所述接点。
优选地，所述各标准模块间数据通信采用主从通信方式，信号处理模块按照固定周期分时与其他标准模块进行数据通信，各标准模块按照固定时隙将自身采集的遥测数据传输给信号处理模块进行统一编帧。
优选地，各标准模块的软件独立设计，所述采编器使用于不同任务功能时，各标准模块组合叠加组装而成后，在进行软件设计时，根据不同任务功能的不同需求，仅需对信号处理模块的数据排列顺序进行简单设置，其他各标准模块的软件无需进行修改，使用于不同任务功能时均能通用。
本发明的采编器，按功能设计成各标准模块组合叠加组装而成，各标准模块间通过板间连接件进行连接，方标准模块的电路板通过板间连接件插入上方标准模块的电路板，使该采编器结构尺寸小、重量轻，适应各类使用环境；采用模块化设计，功能覆盖全面，可任意组合增减功能；内部软硬件接口采用标准化设计，组合形式灵活多样、通用性好。
附图说明
图1为本发明采编器的结构示意图前视图；
图2为本发明采编器的结构示意图顶视图；
图3为图2的A-A面剖视图；
图4为本发明采编器的功能示意图；
图5为本发明采编器各标准模块间固定周期分时数据通信示意图。
图中，1-电源模块，2-信号处理模块，3-模拟量采集模块，4-电压量采集模块，5-数字通信模块，6-顶盖板，7-安装支耳，8-长螺钉，9-标准化接口，10-产品铭牌，12-电路板，13-板间连接件，14-结构框架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
实施例，如图1～3为本发明采编器的结构示意图，是本发明的一种小型模块化遥测采编器，包括的标准模块有一块电源模块1、一块信号处理模块2、一块模拟量采集模块3、电压量采集模块4、数字通信模块5，组合叠加组装成本发明采编器，其中，电源模块1的结构件四角伸出安装支耳7，用于采编器的安装固定；还包括一块顶盖板6，顶盖板6上装有产品铭牌10，记录采编器的出厂序号、制造年月、生产厂家和状态标记；所有标准模块加上顶盖板6呈笼屉结构叠加，通过安装在四角的长螺钉8紧固为一体；各标准模块通过各自侧面的标准化接口9与外部电缆连接，实现电气信号的输入输出。各标准模块包括电路板12、标准化接口9、板间连接件13及其结构框架14，采用标准化设计，各标准模块相互之间通过标准化的板间连接13层叠紧扣连接，板间连接件13包括插孔和插针两部分，分别设置于各个标准模块的电路板12的正面和反面，本实施例定义电路板12的上方的一面为正面，下方的一面为反面，上方电路板12反面的板间连接件13插针正好与下方电路板12正面的板间连接件13插孔配合插入连接，以适应导弹或火箭上复杂的振动、冲击环境，提高产品可靠性。各标准模块的标准化接口9各不相同，将在每一个不同标准模块中具体叙述。
电源模块1的主要功能是将外部系统输入的±28V供电转换成±15V、5V等低电压，通过采编器内部板间连接件13为其他功能模块供电，同时通过标准化接口9为外部传感器提供±15V和5V供电。电源模块1的外部系统(也即采编器的外部系统)供电输入端采取隔离保护措施，通常采用磁隔离加光耦隔离方式，所述采编器或所述电源模块1自身硬件故障不会对外部系统供电造成影响。电源模块1的标准化接口9为±28V供电输入接口和为外部传感器提供±15V和5V供电输出接口。
信号处理模块2主要功能向板间连接件13输出20MHz时钟和2ms帧同步脉冲，作为采编器内部各标准模块工作的标准时钟和同步信号；并通过板间连接件13与其他标准模块进行数据通信，每2ms对其他标准模块传输来的遥测数据进行一轮汇总，按一定顺序将数据排列组合，统一编辑成遥测数据帧；遥测数据帧以串行PCM码流形式通过标准化接口9输出到无线电发射设备进行调制发射。信号处理模块2的标准化接口9为串行PCM码流输出接口。
模拟量采集模块3主要功能为对传感器模拟量电压信号进行采样。传感器将振动、冲击、温度、压力以及行程等物理量转换为0～5V模拟量信号，模拟量采集模块3对传感器输出模拟量信号进行8bit AD采样；采样数据先缓存于模拟量采集模块3，每2ms固定时隙统一通过板间连接件13传输给信号处理模块2进行统一编帧。电压量采集模块对输入的系统电压信号进行隔离采样，一般采用光耦隔离、磁隔离芯片来隔离，由于对输入信号进行了隔离，模拟量采集模块3自身发生故障不会影响外部系统电压信号正常工作。模拟量采集模块3的标准化接口9为传感器模拟量信号输入接口。
电压量采集模块4主要功能为采集外部各类电压量信号。弹(箭)上各类28V工作电压输入到电压量采集模块4，通过隔离器件隔离后分压至0～5V范围内，采用8bit AD进行采样缓存，每2ms固定时隙统一通过板间连接件13传输给信号处理模块2进行统一编帧。电压量采集模块对输入的系统电压信号进行隔离采样，采用光耦隔离、磁隔离芯片来隔离，由于对输入信号进行了隔离，模块自身发生故障不会影响外部系统电压信号正常工作。电压量采集模块4的标准化接口9为电压量信号输入接口。
数字通信模块5主要功能为与外部系统、设备进行数据通信，提供各类数字通信标准化接口9包括RS232串口、RS422/485串口、CAN总线接口和1553B总线接口等。数字通信模块5接收各标准化接口9的数据并缓存，每2ms固定时隙统一通过板间连接件13传输给信号处理模块2进行统一编帧。数字通信模块的所有数字通信标准化接口9均进行隔离，采用光耦隔离、磁隔离芯片来隔离，模块自身硬件故障不会影响外部设备正常工作。
各个标准模块9通过板间连接件13的插孔和插针串联起来，相连的插孔和插针对应连接着一个接点，板间连接件13接点定义统一，包括±15V供电、5V供电、GND地、20MHz时钟、2ms帧同步脉冲(图5中T＝2ms)以及8bit并行数据通信等接点。同一接点(例如±15V供电接点)贯穿采编器各个标准模块，各标准模块可按任意顺序组合叠加；
如图4所示，各标准模块根据2ms帧同步脉冲实现同步，并在一个通信周期内的固定时隙，将各自采集的遥测数据通过板间连接件13以并行方式传输到信号处理模块2进行统一编帧。
各标准模块间数据通信采用总线式的主从通信方式。信号处理模块2按照固定周期(2ms)向其他标准模块主动发送帧同步脉冲信号，其他标准模块接收该同步脉冲信号以实现与信号处理模块2的通信周期同步；如图4所示，单个通信周期(2ms)被划分为若干时间片(时隙)，各标准模块按照顺序在各自固定时间片将自身采集的遥测数据传输(反馈)给信号处理模块2进行统一编帧。
各标准模块软件独立设计，通用性强。
传统遥测采编器未按照模块化思路进行设计，软件设计时需根据具体遥测任务功能需求和电路接口定制设计，软件无法通用，设计工作重复性大。本发明采编器采用标准模块化设计，各标准模块功能独立、相互间采取总线式的一主(信号处理模块2)多从(模拟量采集模块3、电压量采集模块4和数字通信模块5)通信方式，使得各标准模块软件可独立设计：模拟量采集模块3、电压量采集模块4和数字通信模块5分别对各自所有输入信号(包括传感器模拟量信号、电压量信号和数字通信信号等)进行采样，并将所有采样数据按照各自标准化的数据格式传输给信号处理模块2；信号处理模块2将各标准模块传来的遥测数据进行统一编帧、按一定顺序排列组合，从而形成遥测数据帧。这样，本发明的采编器使用于不同任务功能时，由一块电源模块1、一块信号处理模块2、一块模拟量采集模块3、一块电压量采集模块4和一块数字通信模块5组合叠加组装而成后，在进行软件设计时，根据不同任务功能的不同需求，仅需对信号处理模块2的数据排列顺序进行简单设置即可，其他各标准模块的软件无需进行修改，从而大大减少了采编器软件设计工作量、提高了软件的通用性。
在另一个实施例中，可选地，模拟量采集模块3为三块，电压量采集模块4为三块，数字通信模块5为三块。
本发明的遥测采编器体积小、重量轻，功能覆盖全面、组合形式灵活，其最小构成形式时(含一块电源模块、一块信号处理模块和一块模拟量采集模块)采编器体积仅为100mm×100mm×60mm，重量仅为600g，而以往同样功能的采编器体积为200mm×200mm×100mm，重量达到2kg。
本发明不仅局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其它多种具体实施方式实施本发明，因此，凡是采用本发明的设计结构和思路，做一些简单的变化或更改的设计，都落入本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种小型模块化遥测采编器，其特征在于，包括数块标准模块组合叠加组装而成，标准模块包括电路板、标准化接口、板间连接件及其结构框架，各标准模块间通过板间连接件进行连接，下方标准模块的电路板通过板间连接件插入上方标准模块的电路板。
2.如权利要求书1所述采编器，其特征在于，所述标准模块包括：
电源模块，用于将外部系统供电转换成采编器内部使用的低电压，通过标准模块板间连接件为其他标准模块供电，同时通过其标准化接口为外部传感器提供电源；
信号处理模块，用于通过标准模块间板间连接件接收采编器内部其它功能模块采集的数据，对所有数据进行统一编帧，形成遥测PCM码流，最后以串行方式通过其标准化接口输出给外部无线发射设备进行调制发射；
模拟量采集模块，用于对输入的传感器模拟量电压信号进行采样，将采样数据通过采编器内部标准模块间板间连接件传输给信号处理模块统一处理编帧；
电压量采集模块，用于对输入的系统电压信号进行隔离采样，将采样数据通过采编器内部标准模块间板间连接件传输给信号处理模块统一编帧；
数字通信模块，用于提供各类数字通信标准化接口，与外部设备进行数字通信，将接收到的数据通过采编器内部标准模块间板间连接件传输给信号处理模块统一编帧。
所述板间连接件中包括供电、时钟和数据通信接点，所有接点贯穿采编器各个标准模块；板间连接件接点定义统一，各标准模块可按任意顺序组合叠加；
所述模拟量采集模块、电压量采集模块、数字通信模块均可以是一块或多块。
3.如权利要求书1或2所述采编器，其特征在于，所述板间连接件包括插孔和插针两部分，分别设置于各个标准模块的电路板的正面和反面，上方电路板的板间连接件插针或插孔正好与下方电路板的板间连接件插孔或插针配合插入连接，使各个标准模块通过板间连接串联起来；相连的插孔和插针对应连接一个所述接点。
4.如权利要求书2所述采编器，其特征在于，所述各标准模块间数据通信采用主从通信方式，信号处理模块按照固定周期分时与其他标准模块进行数据通信，各标准模块按照固定时隙将自身采集的遥测数据传输给信号处理模块进行统一编帧。
5.如权利要求书3所述采编器，其特征在于，所述各标准模块间数据通信采用主从通信方式，信号处理模块按照固定周期分时与其他标准模块进行数据通信，各标准模块按照固定时隙将自身采集的遥测数据传输给信号处理模块进行统一编帧。
6.如权利要求2～5中任一项所述采编器，其特征在于，各标准模块的软件独立设计，所述采编器使用于不同任务功能时，各标准模块组合叠加组装而成后，在进行软件设计时，根据不同任务功能的不同需求，仅需对信号处理模块的数据排列顺序进行简单设置，其他各标准模块的软件无需进行修改，使用于不同任务功能时均能通用。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20180522

RA01 Restoration of patent right
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Former decision: deemed withdrawal of patent application after publication

Former decision publication date: 20200508

RA01 Restoration of patent right
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Former decision: After the publication of the patent application, it shall be deemed to have been withdrawn

Former decision publication date: 20200508

RJ01 Rejection of invention patent application after publication
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Application publication date: 20180522