CN111599035A

CN111599035A - 一种弹载数据采集存储装置

Info

Publication number: CN111599035A
Application number: CN202010426348.2A
Authority: CN
Inventors: 胡泽雄; 李海军; 胡伟
Original assignee: Hubei Sanjiang Aerospace Honglin Exploration and Control Co Ltd
Current assignee: Hubei Sanjiang Aerospace Honglin Exploration and Control Co Ltd
Priority date: 2020-05-19
Filing date: 2020-05-19
Publication date: 2020-08-28

Abstract

本发明公开了一种弹载数据采集存储装置，包括外壳，其从上至下通过两个隔热板分隔成三个腔室，依次为电源室、控制室和存储室；内壳，其设于所述外壳的存储室内；其中，所述电源室内设有电池，所述控制室内设有电路板，所述外壳与所述电池、电路板及所述内壳之间的区域填充有缓冲介质，所述内壳内设有第一存储板和第二存储板，所述内壳与所述第一存储板、第二存储板之间的区域也填充有缓冲介质。本发明具有模块简单、体积小、重量轻、记录流程控制简单、抗大过载能力强的特点，因此特别适用于弹载数据存储。

Description

一种弹载数据采集存储装置

技术领域

本发明属于信息存储技术领域，特别涉及一种弹载数据采集存储装置。

背景技术

弹载数据记录装置作为飞行器的“黑匣子”可实时地记录飞行器飞行过程中的遥测数据或模拟量采集数据，待导弹触地后将其回收即可读出已经记录的数据。而携带数据记录器的飞行器在发射升空到落地过程中，会产生10个g(g是加速度的单位，为重力加速度)以上的过载、几百个g的振动、上千个g的冲击等极端环境，可能会极大的损坏数据存储模块的电路元器件，尤其是飞行器落地瞬间会产生几千甚至上万个g的冲击，这对数据存储模块可能会产生不可修复的破坏，随着技术的发展，数据记录器整体可以抵抗一定程度的过载，振动和冲击完成数据的采集和存储，但如果在最后的落地冲击导致已经记录下了的数据存储模块被硬性破坏，那对此次航天的项目会产生不可估量的损失。因此亟需一种可以抵抗高过载、大冲击的数据存储器防护结构来更可靠地保护数据存储模块，完善数据记录器系统，保证数据的可靠性，完整性。

但目前数据存储模块硬回收技术的设计不能满足测试环境需求，因不可修复的损坏而不能保证数据的可靠回收。因此，可靠的硬回收式数据存储器几乎处于空白。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明提供一种弹载数据采集存储装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种弹载数据采集存储装置，包括：

外壳，其从上至下通过两个隔热板分隔成三个腔室，依次为电源室、控制室和存储室；

内壳，其设于所述外壳的存储室内；

其中，所述电源室内设有电池，所述控制室内设有电路板，所述外壳与所述电池、电路板及所述内壳之间的区域填充有缓冲介质，所述内壳内设有第一存储板和第二存储板，所述内壳与所述第一存储板、第二存储板之间的区域也填充有缓冲介质。

优选的是，所述外壳上设有供电接口和数据接口，且所述供电接口和数据接口位于所述电源室顶端；其中，所述供电接口和数据接口分别通过导线与所述电路板连接。

优选的是，所述电路板上集成有电源电路、电源转换芯片以及通过所述电源转换芯片与所述电源电路连接的单片机；其中，所述电源电路包括电池电路和外部输入电路，所述单片机未采集到外部采样信号时，所述外部输入电路给所述单片机供电，当所述单片机采集到外部采样信号时，所述单片机控制所述电池电路连通，使得所述电池电路给所述单片机供电。

优选的是，所述电路板上还集成有晶振，且所述电源电路通过给所述晶振供电用于给所述单片机提供时钟信号。

优选的是，所述电池电路包括第一二极管、第一三极管以及第二三极管；其中，所述第一二极管的正极端与所述电池正极端连接，所述第一二极管的负极端与所述第二三极管的b级连接，所述第二三极管的e级连接通过所述电源转换芯片与所述单片机连接，所述单片机通过所述第一三极管与所述第二三极管的c级连接，且所述单片机控制所述第一三极管的导通。

优选的是，所述外部输入电路包括第二二极管；其中，所述第二二极管的正极端通过所述供电接口与外部电源连接，其负极端通过所述电源转换芯片与所述单片机连接。

优选的是，所述第一存储板和第二存储板所存储的数据互为备份且所述第一存储板和所述第二存储板均通过数据总线与所述电路板连接，所述第一存储板或第二存储板上集成有第一存储芯片、第二存储芯片以及逻辑门电路，其中，所述第一存储芯片用于存储外部采样信号的数据，所述第二存储芯片用于存储弹上数据。

优选的是，所述电路板上集成有分压电路，外部采样信号通过分压电路与所述单片机连接，所述分压电路包括第一分压电阻和第二分压电阻；其中，所述第一分压电阻的一端与所述外部采样信号的输出端连接，另一端与所述第二分压电阻的一端连接，所述第二分压电阻的另一端接地；在所述第一分压电阻与所述第二分压电阻之间与所述单片机连接。

优选的是，所述外壳材质为钢，所述内壳材质为铝合金，且所述外壳呈圆柱状，其直径为60mm，高110mm，壁厚5mm。

本发明的有益效果是：

1.本发明采用集成的电路板和存储板，减小了该存储装置的体积；

2.将存储板设于内壳中，通过外壳和内壳的结构保护以及设于外壳和内壳之间的缓冲介质和内壳中的缓冲介质的缓冲保护，使得该存储装置抗大过载能力强；

3.外壳材质为钢，内壳材质为铝合金，这样设置同外壳和内壳均为钢材质的抗过载能力一样，且比均为钢材质的重量更轻；

4.本发明的电路简单，且包括外部输入电路与电池电路，未采集到外部采样信号时，外部输入电路供电，处于低功耗状态，采集到外部采样信号时，恢复正常工作状态，实现该存储装置低功耗。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的原理性结构框架图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在附图中，为清晰起见，可对形状和尺寸进行放大，并将在所有图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部件。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在下列描述中，诸如中心、厚度、高度、长度、前部、背部、后部、左边、右边、顶部、底部、上部、下部等用词是相对于各附图中所示的构造进行定义的，特别地，“高度”相当于从顶部到底部的尺寸，“宽度”相当于从左边到右边的尺寸，“深度”相当于从前到后的尺寸，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化，所以，也不应当将这些或者其他的方位用于解释为限制性用语。

涉及附接、联接等的术语(例如，“连接”和“附接”)是指这些结构通过中间结构彼此直接或间接固定或附接的关系、以及可动或刚性附接或关系，除非以其他方式明确地说明。

参照图1，一种弹载数据采集存储装置，包括：

外壳1，其从上至下通过两个隔热板14分隔成三个腔室，依次为电源室11、控制室12和存储室13；

内壳2，其设于外壳1的存储室13内；

其中，电源室11内设有电池4，控制室12内设有电路板3，外壳1与电池4、电路板3及内壳2之间的区域填充有缓冲介质，内壳2内设有第一存储板5和第二存储板6，内壳2与第一存储板5、第二存储板6之间的区域也填充有缓冲介质。通过上述结构，第一存储板5和第二存储板6设于内壳2中，通过外壳1和内壳2的结构保护以及设于外壳1和内壳2之间的缓冲介质和内壳2中的缓冲介质的缓冲保护，使得该存储装置抗大过载能力强。另外，第一存储板5和第二存储板6互为备份，进一步地保障了数据存储的完整。

进一步地，外壳1材质为钢，内壳2材质为铝合金，且外壳1呈圆柱状，其直径为60mm，高110mm，壁厚5mm，内壳2壁厚为1mm；缓冲介质为灌注胶，其中灌注胶为双组分改性环氧树脂类低粘度液状的胶粘剂，具有良好的韧性及抗冲击性，而且其粘度低、配比宽松、放热少、适用期长，浆液灌注工艺简便。通过上述结构，这样设置同外壳1和内壳2均为钢材质的抗过载能力一样，且比均为钢材质的重量更轻。

继续参照图1，外壳1上设有供电接口15和数据接口16，且供电接口15和数据接口16位于电源室11顶端；其中，供电接口15和数据接口16分别通过导线与电路板3连接。该供电接口15用于与外部电源连接，该数据接口16用于与上位机连接，并且上位机将弹上数据传送到电路板3中。

参照图2，电路板3上集成有电源电路、电源转换芯片31以及通过电源转换芯片31与电源电路连接的单片机32；其中，电源电路包括电池电路和外部输入电路，单片机32未采集到外部采样信号7时，外部输入电路给单片机32供电，当单片机32采集到外部采样信号7时，单片机32控制电池电路连通，使得电池电路给单片机32供电。

进一步地，电路板3上还集成有晶振33，且电源电路通过给晶振33供电用于给单片机32提供时钟信号。

其中，电池电路包括第一二极管D1、第一三极管Q1以及第二三极管Q2，第一二极管D1的正极端与电池4正极端连接，第一二极管D1的负极端与第二三极管Q2的c级连接，第二三极管Q2的e级连接通过电源转换芯片31与单片机32连接，单片机32通过第一三极管Q1与第二三极管Q2的b级连接，且单片机32控制第一三极管Q1的导通；具体地，单片机32与第一三极管Q1的b级和c级并列连接，且单片机32通过一电阻R3与第一三极管Q1的c级连接，第一三极管Q1的e级与第二三极管Q2的b级连接。

另外，外部输入电路包括第二二极管D2；其中，第二二极管D2的正极端通过供电接口15与外部电源连接，其负极端通过电源转换芯片31与单片机32连接。具体地，外部电源为+5V并转换为3.3V输入，且第一二极管D1和第二二极管D2共同使用，使得电池电路与外部输入电路隔离，即单片机32未采集到外部采样信号7时，+5V供电输入使得该装置正常工作；当单片机32采集到外部采样信号7时，单片机32的输出电池4供电开关控制信号使得第一三极管Q1导通，进一步使得第二三极管Q2导通，从而使得该装置转换为电池电路供电工作。通过上述结构，未采集到外部采样信号7时，外部输入电路供电，处于低功耗状态，采集到外部采样信号7时，恢复正常工作状态，实现该存储装置低功耗。

继续参照图2，第一存储板5和第二存储板6所存储的数据互为备份且第一存储板5和第二存储板6均通过数据总线与电路板3连接，第一存储板5或第二存储板6上集成有第一存储芯片、第二存储芯片以及逻辑门电路，其中，第一存储芯片用于存储外部采样信号7的数据，第二存储芯片用于存储弹上数据。第一存储板5和第二存储板6互为备份，以提高导弹飞行试验触地后获取数据的概率。

其中，单片机32上设有至少两个SPI总线接口，第一存储板5与第二存储板6完全一样且均通过SPI总线与单片机32通讯连接。

具体地，以第一存储板5为例，第一存储板5包括用于存储外部采样信号7的数据的第一存储芯片和用于存储弹上数据的第二存储芯片；其中，单片机32产生第一片选信号A₁、第二片选信号A₂以及第一片选信号CS₁，第一片选信号A₁和第一片选信号CS₁经过第一或门U₁后产生第一片选信号B₁，片选信号B₁用于作为第一存储芯片的片选信号；第二片选信号A₂和第一片选信号CS₁经过第二或门U₂后产生第二片选信号B₂。

上述技术方案中，第二存储板包括第三存储芯片和第四存储芯片，且其与第二存储板6运行方式相同。第一存储板5和第二存储板6的数据通信端通过数据总线连接逻辑门电路的数据通信端，第一存储板5和第二存储板6还设有数据回读端口。上述第一存储板5和第二存储板6为两个独立的数据存储单元，互为备份，保证了数据的可靠性。

继续参照图2，电路板3上集成有分压电路，外部采样信号7通过分压电路与单片机32连接，分压电路包括第一分压电阻R1和第二分压电阻R2；其中，第一分压电阻R1的一端与外部采样信号7的输出端连接，另一端与第二分压电阻R2的一端连接，第二分压电阻R2的另一端接地；在第一分压电阻R1与第二分压电阻R2之间与单片机32连接。通过上述设置，使得外部采样信号7经过分压后产生低电压与单片机32连接。

在上述实施例中，电池4、电路板3和第一存储板5、第二存储板6从上至下设计，这样设计进一步保护了第一存储板5和第二存储板6，即上述结构所述的多块存储板通过柔性电缆连接，再将存储电路板3阵列形成层叠结构放置内壳2内，既不会增加整个装置的体积，又能够保证高速大容量数据传输，且抗过载能达到5万个g以上。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims

1.一种弹载数据采集存储装置，其特征在于，包括：

内壳，其设于所述外壳的存储室内；

2.如权利要求1所述的一种弹载数据采集存储装置，其特征在于，所述外壳上设有供电接口和数据接口，且所述供电接口和数据接口位于所述电源室顶端；其中，所述供电接口和数据接口分别通过导线与所述电路板连接。

3.如权利要求2所述的一种弹载数据采集存储装置，其特征在于，所述电路板上集成有电源电路、电源转换芯片以及通过所述电源转换芯片与所述电源电路连接的单片机；其中，所述电源电路包括电池电路和外部输入电路，所述单片机未采集到外部采样信号时，所述外部输入电路给所述单片机供电，当所述单片机采集到外部采样信号时，所述单片机控制所述电池电路连通，使得所述电池电路给所述单片机供电。

4.如权利要求3所述的一种弹载数据采集存储装置，其特征在于，所述电路板上还集成有晶振，且所述电源电路通过给所述晶振供电用于给所述单片机提供时钟信号。

5.如权利要求3所述的一种弹载数据采集存储装置，其特征在于，所述电池电路包括第一二极管、第一三极管以及第二三极管；其中，所述第一二极管的正极端与所述电池正极端连接，所述第一二极管的负极端与所述第二三极管的b级连接，所述第二三极管的e级连接通过所述电源转换芯片与所述单片机连接，所述单片机通过所述第一三极管与所述第二三极管的c级连接，且所述单片机控制所述第一三极管的导通。

6.如权利要求3所述的一种弹载数据采集存储装置，其特征在于，所述外部输入电路包括第二二极管；其中，所述第二二极管的正极端通过所述供电接口与外部电源连接，其负极端通过所述电源转换芯片与所述单片机连接。

7.如权利要求1所述的一种弹载数据采集存储装置，其特征在于，所述第一存储板和第二存储板所存储的数据互为备份且所述第一存储板和所述第二存储板均通过数据总线与所述电路板连接，所述第一存储板或第二存储板上集成有第一存储芯片、第二存储芯片以及逻辑门电路，其中，所述第一存储芯片用于存储外部采样信号的数据，所述第二存储芯片用于存储弹上数据。

8.如权利要求1所述的一种弹载数据采集存储装置，其特征在于，所述电路板上集成有分压电路，外部采样信号通过分压电路与所述单片机连接，所述分压电路包括第一分压电阻和第二分压电阻；其中，所述第一分压电阻的一端与所述外部采样信号的输出端连接，另一端与所述第二分压电阻的一端连接，所述第二分压电阻的另一端接地；在所述第一分压电阻与所述第二分压电阻之间与所述单片机连接。

9.如权利要求1所述的一种弹载数据采集存储装置，其特征在于，所述外壳材质为钢，所述内壳材质为铝合金，且所述外壳呈圆柱状，其直径为60mm，高110mm，壁厚5mm。