CN110597163A - 一种用于发控系统的编码控制供电电路 - Google Patents

一种用于发控系统的编码控制供电电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于发控系统的编码控制供电电路，包括电磁继电器K1、八通道达林顿管阵列U1、八输入与非门U3和六非门U2、U4、U5、U6、U7，本发明公开的电路受控于发控系统的主控CPU上电运行的工作逻辑，通过与外围设备地面供电电源、地面辅助电源、5V电源转换器匹配工作，能够有效、可靠地保证发控系统在工作时，严格地按照工作流程时序接通地面供电电路。

Description

一种用于发控系统的编码控制供电电路
技术领域
本发明属于导弹发射控制技术领域，具体涉及一种用于发控系统的编码控制供电电路。
背景技术
导弹发射控制系统简称发控系统，其任务是对导弹的发射准备和发射过程进行控制，确保导弹正常顺利地发射，其是导弹武器系统发挥战术技术性能的重要保证，也是武器系统指挥决策的重要依托。在射前检测过程中，发控系统要接收指挥监控系统的命令，完成对弹的各项射前检测，实施对弹的点火发射控制。而所有工作的基础，是发控系统依照工作流程正常且准确无误的将工作用电供至弹上用电设备。故在发控系统电路设计时，必须综合考虑供电控制电路的工作可靠性和安全性，务求准确地将地面电源的输出送至弹上用电设备。
宇航出版社出版的《导弹测试发控系统》，对发控设备电路描述提及：为了能使导弹顺利的发射出去并稳定飞行、准确击中目标，就必须在发射前用测试发控系统对导弹的控制系统、发控电路，以及配合性信号的协调性进行全面检查和测试，以保证待发导弹性能良好。《飞航导弹电气系统设计》提及：电路设计时，需保证在技术阵地和发射阵地，弹上主电池必须与母线断开，电池激活电路必须在按压“发射”按钮后，按照逻辑程序自动进行，从而保证电路的安全性，保证在飞行过程中可靠供电。
以上设计方法虽然经过型号试验证明了一定的可行性，但存在以下问题：
弹上各分系统用电设备的供电是有一定顺序的，并不都是同时工作的，必须根据导弹武器系统的工作程序(含发射程序和飞行程序)以及弹上各分系统用电设备的具体要求，来进行电气系统的工作程序设计。程序的控制方式可以是电的，也可以是机械的。目前应用较多的是机电结合的方式，即由电信号去控制机械结构进行做动，实现供电控制电路的接通或者断开。一般由发控系统的主控CPU发出控制指令，控制电磁继电器进行机械结构做动，实现对供电控制电路的接通或者断开控制。但是该方法的应用存在一定的安全隐患，即在发控系统自身上电后，会有状态初始化过程，在这个阶段，系统主控CPU的DO输出是不受软件控制的，全部为浮空状态，所以会造成后级所有受DO输出控制的接通/断开型电路全部为接通状态，导致在发控系统状态初始化这一个短暂的时间段内，受主控CPU的DO输出控制的后级的地面供电电路会接通，可能会对发控系统及弹上系统的正常工作造成一定的影响。
因此，需深入研究适应未来发射点火控制技术发展的可靠、有效的编码控制供电电路。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种用于发控系统的编码控制供电电路，能够克服以上缺陷，有效、可靠地保证发控系统在工作时，严格地按照工作流程时序接通地面供电电路。
实现本发明的技术方案如下：
一种用于发控系统的编码控制供电电路，接收发控系统主控CPU输出的编码，基于本电路的特性，即可实现通过编码控制对发控系统的地面供电电路的接通或断开控制；包括电磁继电器K1、八通道达林顿管阵列U1、八输入与非门U3和六非门U2、U4、U5、U6、U7；
外围设备包括地面供电电源、地面辅助电源、5V电源转换器；
地面供电电源的正输出信号DMGDDYSC+与电磁继电器K1的常开触点K1-1的公共端COM1-1连接，电磁继电器K1的常开触点K1-1与发控系统对外接口的a点连接；地面供电电源的负输出信号DMGDDYSC-与电磁继电器K1的常开触点K1-2的公共端COM1-2连接，电磁继电器K1的常开触点K1-2与发控系统对外接口的b点连接；
地面辅助电源的负输出信号DMFZDYSC-与5V电源转换器的负输入端SR-连接，地面辅助电源的正输出信号DMFZDYSC+与电磁继电器K1的线包B1的正供电端口、5V电源转换器的正输入端SR+连接；电磁继电器K1的线包B1的负供电端口与八通道达林顿管阵列U1的11点连接；
5V电源转换器的正输出端SC+与八通道达林顿管阵列U1的10点连接，与六非门U2的14点连接，与八输入与非门U3的14点连接，与六非门U4的14点连接，与六非门U5的14点连接，与六非门U6的14点连接，与六非门U7的14点连接；5V电源转换器的负输出端SC-与八通道达林顿管阵列U1的9点连接，与六非门U2的7点连接，与八输入与非门U3的7点连接，与六非门U4的7点连接，与六非门U5的7点连接，与六非门U6的7点连接，与六非门U7的7点连接；
主控CPU发来的DO信号的D7位与八输入与非门U3的1点连接；D6位与六非门U4的1点连接，六非门U4的2点与八输入与非门U3的2点连接；D5位与八输入与非门U3的3点连接；D4位与八输入与非门U3的4点连接；D3位与八输入与非门U3的5点连接；D2位与六非门U5的1点连接，六非门U5的2点与八输入与非门U3的6点连接；D1位与六非门U6的1点连接，六非门U6的2点与八输入与非门U3的11点连接；D0位与六非门U7的1点连接，六非门U7的2点与八输入与非门U3的12点连接；
八输入与非门U3的8点与六非门U2的1点连接，六非门U2的2点与八通道达林顿管阵列U1的8点连接，八通道达林顿管阵列U1的11点与电磁继电器K1的线包B1的负供电端口连接。
进一步地，当发控系统上电初始化时，在这个过程中，系统主控CPU的DO输出是不受软件控制的，全部为浮空状态，即送至编码控制供电电路的1组8位编码为11111111，通过该电路的作用，可控制电磁继电器K1的线包B1的工作用电通路断开，则其常开触点断开，使地面供电电路的通路断开；当发控系统上电初始化完成后，进入稳定工作状态，系统运行正常的工作逻辑；当需要执行地面供电控制时，系统主控CPU依据工作逻辑约定，由DO口输出8位编码10111000，通过该电路的作用，可控制电磁继电器K1的线包B1的工作用电通路接通，则其常开触点闭合，使地面供电电路的通路接通。
有益效果：
(1)本发明在电路设计上，应用六非门U2(SN54LS04)对八输入与非门U3(SN54LS30)的输出进行反向和整形，即利用施密特触发器状态转换过程中的正反馈作用，对八输入与非门U3的输出信号进行整形，可将边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号，使其后级信号能够更加准确的控制地面供电控制继电器的工作用电通路的接通与断开，进而完成对弹上设备的配电。
(2)本发明在电路设计上，应用八通道达林顿管阵列U1(ULN2803)提高了主控CPU的DO信号的驱动能力，实现了主控CPU的小电流DO信号对大工作电流的电磁继电器的可靠驱动，有效降低了发控系统电源设备的参数，为缩小发控系统设备的体积和重量提供了一定的技术途径。
(3)本发明设计了由八通道达林顿管阵列、六非门和八输入与非门组成的编码控制供电电路，即只有从主控CPU输入一组唯一的8位编码，才能输出有效电平信号至后级电路，驱动地面供电控制继电器动作。这样可以有效防止电磁继电器的误动作，确保仅在工作逻辑规定的时刻进行地面供电。该电路不仅大大节省了设计资源，还确保在任意时刻，有且仅有一组主控CPU输出的编码能够有效实施地面供电控制，大大提高了发控系统设备实施对弹上设备进行地面供电控制的可靠性，确保了弹地设备工作的安全性。
附图说明
图1为本发明电路的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种用于发控系统的编码控制供电电路，如图1所示，包括一个电磁继电器K1、一个八通道达林顿管阵列U1、五个六非门U2、U4、U5、U6、U7和一个八输入与非门U3。
外围设备包括地面供电电源、地面辅助电源、5V电源转换器。
对于电磁继电器来说，其包括多组常开触点和常闭触点，每一个公共端对应一组常开触点和一组常闭触点，此处只需按需求在常规电磁继电器的触点及其公共端上选取即可。电磁继电器K1具有线包B1、常开触点K1-1、常闭触点K1-1B及其对应公共端COM1-1，以及常开触点K1-2、常闭触点K1-2B及其对应公共端COM1-2。
本实施例中，电磁继电器选择贵州航天电器股份有限公司的JQX-030M，八通道达林顿管阵列U1选择TI公司的ULN2803，六非门U2选择TI公司的SN54LS04，八输入与非门U3选择TI公司的SN54LS30，六非门U4选择TI公司的SN54LS04，六非门U5选择TI公司的SN54LS04，六非门U6选择TI公司的SN54LS04，六非门U7选择TI公司的SN54LS04。
8位DO控制信号为发控系统的主控CPU上电运行工作逻辑后，依次顺序产生的控制信号中的一组，用于控制地面供电电路的接通与断开，参考地为地面辅助电源负输出信号DMFZDYSC-。这个工作控制逻辑是发控系统依据各逻辑组合形成，依照时间顺序发生，不在本发明介绍范围内。
地面供电电源的正输出信号DMGDDYSC+与电磁继电器K1的常开触点K1-1的公共端COM1-1连接，电磁继电器K1的常开触点K1-1与发控系统对外接口的a点连接。地面供电电源的负输出信号DMGDDYSC-与电磁继电器K1的常开触点K1-2的公共端COM1-2连接，电磁继电器K1的常开触点K1-2与发控系统对外接口的b点连接。
地面辅助电源的负输出信号DMFZDYSC-与5V电源转换器的负输入端SR-连接，地面辅助电源的正输出信号DMFZDYSC+与电磁继电器K1的线包B1的正供电端口、5V电源转换器的正输入端SR+连接。电磁继电器K1的线包B1的负供电端口与八通道达林顿管阵列U1的11点(输出端8)连接；
5V电源转换器的正输出端SC+与八通道达林顿管阵列U1的10点(VCC)连接，与六非门U2的14点(VCC)连接，与八输入与非门U3的14(VCC)点连接，与六非门U4的14点(VCC)连接，与六非门U5的14点(VCC)连接，与六非门U6的14点(VCC)连接，与六非门U7的14点(VCC)连接。5V电源转换器的负输出端SC-与八通道达林顿管阵列U1的9点(GND)连接，与六非门U2的7点(GND)连接，与八输入与非门U3的7点(GND)连接，与六非门U4的7点(GND)连接，与六非门U5的7点(GND)连接，与六非门U6的7点(GND)连接，与六非门U7的7点(GND)连接；
主控CPU发来的DO信号的D7位与八输入与非门U3的1点(输入端1)连接；D6位与六非门U4的1点(输入端1)连接，六非门U4的2点(输出端1)与八输入与非门U3的2点(输入端2)连接；D5位与八输入与非门U3的3点(输入端3)连接；D4位与八输入与非门U3的4点(输入端4)连接；D3位与八输入与非门U3的5点(输入端5)连接；D2位与六非门U5的1点(输入端1)连接，六非门U5的2点(输出端1)与八输入与非门U3的6点(输入端6)连接；D1位与六非门U6的1点(输入端1)连接，六非门U6的2点(输出端1)与八输入与非门U3的11点(输入端7)连接；D0位与六非门U7的1点(输入端1)连接，六非门U7的2点(输出端1)与八输入与非门U3的12点(输入端8)连接。
八输入与非门U3的8点(输出)与六非门U2的1点(输入端1)连接，六非门U2的2点(输出端1)与八通道达林顿管阵列U1的8点(输入端8)连接，八通道达林顿管阵列U1的11点(输出端8)与电磁继电器K1的线包B1的负供电端口连接。
工作过程：当发控系统上电初始化时，在这个过程中，系统主控CPU的DO输出是不受软件控制的，全部为浮空状态，即送至编码控制供电电路的1组8位编码为11111111，经过六非门U4、U5、U6、U7后，8位编码为10111000，依据八输入与非门U3的特性(输入全部为1时，输出为0；输入不全为1时，输出为1)，其输出为高电平信号。这个高电平DO信号顺次经过六非门U2进行反向和整形，以及八通道达林顿管阵列U1驱动放大后，输出为高电平信号。由此，电磁继电器K1的线包B1的工作用电通路断开，电磁继电器K1的常开触点K1-1断开，常闭触点K1-1B闭合，常开触点K1-2断开，常闭触点K1-2B闭合，故地面供电电源的输出无法通过已断开的电磁继电器K1的常开触点K1-1和常开触点K1-2，经过发控系统对外接口的a、b两点送至弹上设备。
当发控系统上电初始化完成后，进入稳定工作状态，系统运行正常的工作逻辑。当需要执行地面供电控制时，系统主控CPU依据工作逻辑约定，由DO口输出8位编码10111000，经过六非门U4、U5、U6、U7后，8位编码为11111111，依据八输入与非门U3的特性(输入全部为1时，输出为0；输入不全为1时，输出为1)，其输出为低电平信号。这个低电平DO信号顺次经过六非门U2进行反向和整形，以及八通道达林顿管阵列U1驱动放大后，输出为低电平信号。由此，电磁继电器K1的线包B1的工作用电通路接通，电磁继电器K1的常开触点K1-1闭合，常闭触点K1-1B断开，常开触点K1-2闭合，常闭触点K1-2B断开，故地面供电电源的输出通过已闭合的电磁继电器K1的常开触点K1-1和常开触点K1-2，经过发控系统对外接口的a、b两点送至弹上设备。
在本电路中，电磁继电器K1的常闭触点K1-1B和常闭触点K1-2B没有进行应用，故在本发明中不再提及。
本发明电路借助系统软件与硬件电路的良好结合，将编码、控制与驱动功能进行集成，可以有效避免系统上电初期，初始化过程中，发控系统的软件无法正常控制发控系统的主控CPU的DO端口的输出状态，造成发控系统的主控CPU的DO端口输出全部为浮空状态，进而导致后级的部分接通/断开类型的控制电路没有按照约定逻辑工作，而是异常接通的现象。即不管是发控系统上电初始化时期，还是由于各种原因导致发控系统的主控CPU的DO端口输出异常的8位编码，基于本编码控制供电电路的特性，都会使八通道达林顿管阵列U1的输出为高电平信号，从而使电磁继电器K1的线包B1的工作用电通路始终处于断开状态，不会出现异常的地面对弹供电现象。
只有发控系统进入稳定工作状态后，系统运行正常的工作逻辑，主控CPU依据软件约定，由DO口输出唯一的一组8位编码10111000，才能基于本编码控制供电电路的特性，使八通道达林顿管阵列U1的输出为低电平，从而使电磁继电器K1的线包B1的工作用电通路变为接通状态。
通过上述电路，即可实现通过编码控制对发控系统的地面供电电路的接通或断开控制。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于发控系统的编码控制供电电路，通过编码控制实现对发控系统的地面供电电路的接通或断开控制；其特征在于，包括电磁继电器K1、八通道达林顿管阵列U1、八输入与非门U3和六非门U2、U4、U5、U6、U7；外围设备包括地面供电电源、地面辅助电源、5V电源转换器；
地面供电电源的正输出信号DMGDDYSC+与电磁继电器K1的常开触点K1-1的公共端COM1-1连接，电磁继电器K1的常开触点K1-1与发控系统对外接口的a点连接；地面供电电源的负输出信号DMGDDYSC-与电磁继电器K1的常开触点K1-2的公共端COM1-2连接，电磁继电器K1的常开触点K1-2与发控系统对外接口的b点连接；
地面辅助电源的负输出信号DMFZDYSC-与5V电源转换器的负输入端SR-连接，地面辅助电源的正输出信号DMFZDYSC+与电磁继电器K1的线包B1的正供电端口、5V电源转换器的正输入端SR+连接；电磁继电器K1的线包B1的负供电端口与八通道达林顿管阵列U1的11点连接；
5V电源转换器的正输出端SC+与八通道达林顿管阵列U1的10点连接，与六非门U2的14点连接，与八输入与非门U3的14点连接，与六非门U4的14点连接，与六非门U5的14点连接，与六非门U6的14点连接，与六非门U7的14点连接；5V电源转换器的负输出端SC-与八通道达林顿管阵列U1的9点连接，与六非门U2的7点连接，与八输入与非门U3的7点连接，与六非门U4的7点连接，与六非门U5的7点连接，与六非门U6的7点连接，与六非门U7的7点连接；
主控CPU发来的DO信号的D7位与八输入与非门U3的1点连接；D6位与六非门U4的1点连接，六非门U4的2点与八输入与非门U3的2点连接；D5位与八输入与非门U3的3点连接；D4位与八输入与非门U3的4点连接；D3位与八输入与非门U3的5点连接；D2位与六非门U5的1点连接，六非门U5的2点与八输入与非门U3的6点连接；D1位与六非门U6的1点连接，六非门U6的2点与八输入与非门U3的11点连接；D0位与六非门U7的1点连接，六非门U7的2点与八输入与非门U3的12点连接；
八输入与非门U3的8点与六非门U2的1点连接，六非门U2的2点与八通道达林顿管阵列U1的8点连接，八通道达林顿管阵列U1的11点与电磁继电器K1的线包B1的负供电端口连接。
2.如权利要求1所述的一种用于发控系统的编码控制供电电路，其特征在于，当发控系统上电初始化时，在这个过程中，系统主控CPU的DO输出是不受软件控制的，全部为浮空状态，即送至编码控制供电电路的1组8位编码为11111111，通过该电路的作用，可控制电磁继电器K1的线包B1的工作用电通路断开，则其常开触点断开，使地面供电电路的通路断开；当发控系统上电初始化完成后，进入稳定工作状态，系统运行正常的工作逻辑。当需要执行地面供电控制时，系统主控CPU依据工作逻辑约定，由DO口输出8位编码10111000，通过该电路的作用，可控制电磁继电器K1的线包B1的工作用电通路接通，则其常开触点闭合，使地面供电电路的通路接通。
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