CN108536062A - 一种适用于空间电源系统的分离采集模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于空间电源系统的分离采集模块，包含：多通道开关矩阵、数模分离单元、AD转换单元和中央处理单元；中央处理单元用于控制多通道开关矩阵对多通道模拟量信号进行分时选通，进而实现对多通道模拟信号分离的分时采集；数模分离单元用于将中央处理单元的数字量和模拟量的信号地与空间电源系统的功率地分离；AD转换单元用于将选通的空间电源系统的多通道模拟量信号转换为中央处理单元能够处理的数字信号并向中央处理单元传输；中央处理单元对接收到的数字信号进行处理。本发明能够有效提高空间电源系统运行可靠性的优点。

Description

一种适用于空间电源系统的分离采集模块
技术领域
本发明涉及空间电源系统领域，特别涉及一种适用于空间电源系统的分离采集模块。
背景技术
在空间电源系统工作过程中，需要监测电压、电流、温度等多种物理量，电源系统工作环境常会涉及危险级电压、瞬态信号、共模电压及不稳定地电位，可能会损坏测量系统、降低测量精度。为了克服以上缺陷，测量系统设计会加入电气分离。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于空间电源系统的分离采集模块，以提高空间电源系统遥测模拟量精度和安全性。
为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种适用于空间电源系统的分离采集模块，包含：多通道开关矩阵、数模分离单元、AD转换单元和中央处理单元；所述多通道开关矩阵的输出端与所述数模分离单元的输入端连接；所述数模分离单元输出端与所述AD转换单元的输入端连接；所述AD转换单元的输出端与所述中央处理单元连接；所述中央处理单元用于控制所述多通道开关矩阵对多通道模拟量信号进行分时选通，进而实现对多通道模拟信号分离的分时采集；所述数模分离单元用于将所述中央处理单元能够处理的二进制数字量信号和电压模拟量信号分离；所述AD转换单元用于将选通的空间电源系统的多通道模拟量信号转换为所述中央处理单元能够处理的数字信号并向所述中央处理单元传输；所述中央处理单元对接收到的数字信号进行处理。
优选地，所述数模分离单元包括：用于向分离采集模块供电的DCDC分离电源，数字分离器和模拟分离放大器；所述数字隔离器将中央处理单元和AD转换单元与所述多通道开关矩阵输出的多通道模拟量信号进行隔离。
优选地，所述多通道开关矩阵采用型号为CD4067的开关矩阵。
优选地，所述AD转换单元集成在所述中央处理单元上。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明适用于空间环境中，能够适应高轨、中轨、低轨航天器平台的高压电源系统。
本发明利用分离模拟放大器、DCDC分离电源、数字分离器将中央处理单元和AD转换采集子系统与前端的输入信号进行了有效分离，很好的实现了对中央处理单元和ADC转换采集子系统的保护，大大的提高了系统的可靠性，同时利用分离放大器的信号调理功能代替了原来的信号调理电路（AMP），简化电路设计。
本发明相对数字分离方案增加了模拟分离放大器的成本，但省掉了信号调理电路，现在很多中央处理单元都集成了AD转换电路，如果利用中央处理单元内部的AD转换电路，还可以节省AD转换器件的成本，整体来说，成本增加不明显，但可靠性更高。
本发明能够解决电源系统运行环境中常会涉及空间辐射、危险射线、单粒子翻转、瞬态信号、高串扰电压及不稳定地电位，可能会损坏分离采集系统、降低测量精度的问题，能够有效提高空间电源系统运行可靠性。
附图说明
图1为本发明一种适用于空间电源系统的分离采集模块主要组成结构框图；
图2为本发明一种适用于空间电源系统的分离采集模块主要组成电路图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图1所示，本发明一种适用于空间电源系统的分离采集模块，包含：依次连接的多通道开关矩阵、数模分离单元、AD转换单元和中央处理单元。
所述多通道开关矩阵用于对多通道模拟量信号进行分时选通。
所述数模分离单元用于将所述中央处理单元能够处理的二进制数字量信号和电压模拟量信号分离，具体来说是将中央处理单元的数字量信号地与空间电源系统的功率地分离。
所述AD转换单元用于将选通的空间电源系统的多通道模拟量信号转换为中央处理单元能够处理的数字信号。
所述中央处理单元用于控制多通道开关矩阵中各个开关的选通，进而实现对多通道模拟信号分离的分时采集。
如图2所示，在本实施例中，所述多通道开关矩阵包括对应1~N个信号通道的开关。所述多通道开关矩阵的型号为宇航级的CD4067。
所述数模分离单元包括：DCDC分离电源，数字分离器和模拟分离放大器。所述DCDC分离电源用于对数字隔离器，模拟分离放大器，多通道开关矩阵和AD转换单元供电。
所述数字隔离器将中央处理单元和AD转换单元与前端的输入信号进行有效隔离。实现对中央处理单元和AD转换单元的保护，大大的提高了空间电源系统的可靠性。所述模拟分离放大器用于对数字隔离器隔离的前端输入信号进行放大处理。
所述AD转换单元与所述中央处理单元一体化设计，利用中央处理单元内部的AD转换电路，还可以节省AD转换器件的成本，整体来说，成本增加不明显，但可靠性更高。中央处理单元设有的控制单元用于控制多通道开关矩阵、数模分离单元和AD转换单元的正常运行。
空间电源系统多通道模拟信号分离采集模块用于空间电源系统的采样环境，其使用的电子元器件均采用宇航级产品。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (4)

1.一种适用于空间电源系统的分离采集模块，其特征在于，包含：
多通道开关矩阵、数模分离单元、AD转换单元和中央处理单元；
所述多通道开关矩阵的输出端与所述数模分离单元的输入端连接；
所述数模分离单元输出端与所述AD转换单元的输入端连接；
所述AD转换单元的输出端与所述中央处理单元连接；
所述中央处理单元用于控制所述多通道开关矩阵对多通道模拟量信号进行分时选通，进而实现对多通道模拟信号分离的分时采集；
所述数模分离单元用于将所述中央处理单元能够处理的二进制数字量信号和电压模拟量信号分离；
所述AD转换单元用于将选通的空间电源系统的多通道模拟量信号转换为所述中央处理单元能够处理的数字信号并向所述中央处理单元传输；所述中央处理单元对接收到的数字信号进行处理。
2.如权利要求1所述的适用于空间电源系统的分离采集模块，其特征在于，
所述数模分离单元包括：用于对所述分离采集模块供电的DCDC分离电源，数字分离器和模拟分离放大器；所述数字隔离器将中央处理单元和AD转换单元与所述多通道开关矩阵输出的多通道模拟量信号进行隔离。
3.如权利要求1所述的适用于空间电源系统的分离采集模块，其特征在于，
所述多通道开关矩阵采用型号为CD4067的开关矩阵。
4.如权利要求1所述的适用于空间电源系统的分离采集模块，其特征在于，
所述AD转换单元集成在所述中央处理单元上。
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