CN111969999B - 一种可靠的运载火箭分离信号隔离检测与自锁电路 - Google Patents

Abstract

一种可靠的运载火箭分离信号隔离检测与自锁电路，包括：滤波整形保护电路用于接收外部输入的分离触点信号，对分离触点信号的抖动噪声进行滤除，获得噪声滤除后的分离触点信号同时输出给光耦驱动电路；光耦隔离电路接收滤波整形保护电路发送的噪声滤除后的分离触点信号，对噪声滤除后的分离触点信号进行隔离检测与信号调理，获得调理后的分离触点信号并发送给自锁输出电路；自锁输出电路接收光耦隔离电路发送调理后的分离触点信号，实现对调理后的分离触点信号的自锁与缓冲输出。本发明通过纯电子元件电路就实现了分离信号的隔离检测和自锁定，电路简单，体积小成本低，相比机械式自锁定系统更可靠。

Description

一种可靠的运载火箭分离信号隔离检测与自锁电路

技术领域

本发明涉及一种可靠的运载火箭分离信号隔离检测与自锁电路，属于信号检测技术领域。

背景技术

分离信号是运载火箭中大量使用且极为关键的一类信号，如运载火箭级间分离信号、助推器分离信号、星罩分离信号等，由于运载火箭分离过程工况复杂，特别是运载火箭热分离时，振动和冲击较大，且发动机的喷火尾焰可能引起分离触点信号短路等，所以分离信号的自锁定检测难以可靠的实现。

为了保证运载火箭能正常的按照特定的时间序列飞行，需要对运载火箭的级间分离、助推器分离、星罩分离等信号进行可靠的检测，为运载火箭控制系统时序输出提供输入参考和时间基准。而目前运载火箭已有的通过继电器自锁定的方式实现分离信号的检测锁定，存在体积较大使用不灵活，对运载火箭热分离的大振动和冲击敏感等问题，因此需要改进检测和自锁定方法，减少机械器件或软件，提高可靠性与使用灵活性，使其满足系统要求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出了一种可靠的运载火箭分离信号隔离检测与自锁电路，能够运载火箭热分离等复杂工况下，使用电子元件电路的方式实现分离信号的可靠检测和自锁定，减少机械器件或软件，提高了可靠性与使用灵活性。

本发明的技术方案是：

一种可靠的运载火箭分离信号隔离检测与自锁电路，包括：滤波整形保护电路、光耦隔离电路和自锁输出电路；

滤波整形保护电路、光耦隔离电路和自锁输出电路依次连接；

所述滤波整形保护电路用于接收外部输入的分离触点信号，对分离触点信号的抖动噪声进行滤除，获得噪声滤除后的分离触点信号同时输出给光耦驱动电路；

所述光耦隔离电路接收滤波整形保护电路发送的噪声滤除后的分离触点信号，对噪声滤除后的分离触点信号进行隔离检测与信号调理，获得调理后的分离触点信号并发送给自锁输出电路；

所述自锁输出电路接收光耦隔离电路发送调理后的分离触点信号，实现对调理后的分离触点信号的自锁与缓冲输出，同时自锁输出电路还包括上电复位电路和复位输入电路，自锁输出电路用于实现上电状态和复位输入状态下的输出复位。

滤波整形保护电路包括：电阻R5、电阻R6、电容电容C1、电容C2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电压调整二极管D1和开关二极管D2；

电阻R5的一端通过设置在外部的开关连接电阻R6的一端，电阻R5的另一端连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接电源VDD，电阻R1的一端连接电阻R4的另一端，电阻R1的另一端连接电压调整二极管D1的负极，电压调整二极管D1的正极连接电阻R2的一端和电阻R3的一端，电阻R2另一端连接开关二极管D2的负极，电阻R3的另一端连接开关二极管D2的正极和电容C1的一端，电容C1的另一端连接电容C2的一端，电容C2的另一端和电阻R6的另一端接地28VGND；

开关二极管D2的两端作为滤波整形保护电路的输出端，连接光耦隔离电路的输入端。

所述光耦隔离电路包括：光电耦合器U1、电阻R7和与非门U2；

光电耦合器U1的发射极正极连接开关二极管D2的负极，光电耦合器U1的发射极负极连接开关二极管D2的正极；光电耦合器U1接收端的C级连接电阻R7的一端，光电耦合器U1的接收端的E级接地5VGND；电阻R7的另一端连接电源VCD，电阻R7的一端与非门U2的两个输入端分别连接，与非门U2的输出端作为光耦隔离电路的输出端，连接自锁输出电路的输入端；

地5VGND和地28VGND互相隔离。

所述自锁输出电路包括：与非门U3、与非门U4、电阻R8、电阻R9和电容C3；

与非门U3的一个输入端连接与非门U2的输出端，与非门U3的另一个输入端连接与非门U4的输出端，与非门U3的输出端连接与非门U4的一个输入端；

电阻R8的一端连接电源VCD，电阻R8的另一端连接与非门U4的另一个输入端；

电阻R9的一端用于接收外部输入的复位信号，电阻R9的另一端连接电容C3的一端和电阻R8的另一端，电容C3的另一端接地5VGND；

与非门U4的输出端作为自锁输出电路的输出端，向外部输出检测结果。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

通过纯电子元件电路就实现了分离信号的隔离检测和自锁定，电路简单，体积小成本低，相比机械式自锁定系统更可靠，且包括复位电路设计，可以在产品不断电的情况下，实现自锁定的复位重置，方便产品测试和使用。

附图说明

图1为本发明运载火箭分离信号隔离检测与自锁电路结构框图；

图2为本发明运载火箭分离信号隔离检测与自锁电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的描述。

如图1所示，本发明一种可靠的运载火箭分离信号隔离检测与自锁电路，包括：滤波整形保护电路1、光耦隔离电路2和自锁输出电路3，滤波整形保护电路1、光耦隔离电路2和自锁输出电路3依次连接。

所述滤波整形保护电路1用于接收外部输入的分离触点信号，对分离触点信号的抖动噪声即接触毛刺进行滤除，获得噪声滤除后的分离触点信号同时输出给带保护的光耦驱动电路；

所述光耦隔离电路2接收滤波整形保护电路1发送的噪声滤除后的分离触点信号，对噪声滤除后的分离触点信号进行隔离检测与信号调理，获得调理后的分离触点信号并发送给自锁输出电路3；

所述自锁输出电路3接收光耦隔离电路2发送调理后的分离触点信号，实现对调理后的分离触点信号的自锁与缓冲输出，同时自锁输出电路3还包括上电复位电路和复位输入电路，自锁输出电路3用于实现上电状态和复位输入状态下的输出复位。

如图2所示，滤波整形保护电路1包括：电阻R5、电阻R6、电容电容C1、电容C2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电压调整二极管D1和开关二极管D2；

电阻R5的一端通过设置在外部的开关即分离触点连接电阻R6的一端，电阻R5的另一端连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接28V电源VDD，电阻R1的一端连接电阻R4的另一端，电阻R1的另一端连接电压调整二极管D1的负极，电压调整二极管D1的正极连接电阻R2的一端和电阻R3的一端，电阻R2另一端连接开关二极管D2的负极，电阻R3的另一端连接开关二极管D2的正极和电容C1的一端，电容C1的另一端连接电容C2的一端，电容C2的另一端和电阻R6的另一端接地28VGND，地28VGND作为输入地；

开关二极管D2的两端作为滤波整形保护电路1的输出端，连接光耦隔离电路2的输入端。

滤波整形保护电路1包括：分离触点信号滤波电路、光耦驱动与保护电路。分离触点信号滤波电路包括：电阻R5、电阻R6、电容电容C1、电容C2。电阻R5和电阻R6的取值均为510Ω，电容C1和电容C2的取值均为1μF，可滤除分离触点信号的接触毛刺，串联的电容C1、电容C2可屏蔽电容的击穿短路故障。光耦驱动与保护电路包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电压调整二极管D1、开关二极管D2。电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电压调整二极管D1实现光耦驱动的限流和限压保护，电阻R1取值1kΩ，电阻R2取值150Ω，电阻R3取值2kΩ，电阻R4取值2.2kΩ，电压调整二极管D1选型为6V电压调整二极管，开关二极管D2选型耐压60V、正向压降小于1V的开关二极管，开关二极管D2实现光耦的反向电压保护。

所述光耦隔离电路2包括：光电耦合器U1、电阻R7和与非门U2；

光电耦合器U1的发射极正极连接开关二极管D2的负极，光电耦合器U1的发射极负极连接开关二极管D2的正极；光电耦合器U1接收端的C级连接电阻R7的一端，光电耦合器U1的接收端的E级接地5VGND；电阻R7的另一端连接5V电源VCD，电阻R7的一端与非门U2的两个输入端分别连接，与非门U2的输出端作为光耦隔离电路2的输出端，连接自锁输出电路3的输入端。其中，光耦隔离电路2中的地5VGND作为内部参考地。

地5VGND和地28VGND互相隔离。

光电耦合器U1选型前向驱动不大于电流20mA、最高开关频率10MHz的光电耦合器，电阻R7取值510Ω，与非门U2选型TTL电平与非门器件，光电耦合器U1、上拉电阻R7完成分离触点信号的隔离检测与输出，与非门U2用于完成隔离检测输出的信号调理，当分离触点信号初始状态为短路状态时，此处使用与非门，当分离触点信号初始状态为开路状态时，此处与非门去除。

所述自锁输出电路3包括：与非门U3、与非门U4、电阻R8、电阻R9和电容C3；

与非门U3的一个输入端连接与非门U2的输出端，与非门U3的另一个输入端连接与非门U4的输出端，与非门U3的输出端连接与非门U4的一个输入端；

电阻R8的一端连接5V电源VCD，电阻R8的另一端连接与非门U4的另一个输入端；

电阻R9的一端用于接收外部输入的复位信号，电阻R9的另一端连接电容C3的一端和电阻R8的另一端，电容C3的另一端接地5VGND即输出地，内部参考地和输出地的电位相同。

与非门U4的输出端作为自锁输出电路3的输出端，向外部输出检测结果。

与非门U3、与非门U4选型TTL电平与非门器件，电阻R8取值4.7kΩ，电阻R9取值100Ω，电容C3取值0.1μF；其中与非门U3、与非门U4通过互连形成RS触发器电路实现光耦隔离电路2输出信号的自锁定；电阻R8与电容C3通过互连形成RC复位电路，接入与非门U4，实现整个电路的上电复位，保证上电状态下Vout输出为高电平；电阻R9与电容C3通过互连形成输入复位电路，可以实现在整个电路不断电的情况下对自锁定输出进行复位重置。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种可靠的运载火箭分离信号隔离检测与自锁电路，其特征在于，包括：滤波整形保护电路(1)、光耦隔离电路(2)和自锁输出电路(3)；

滤波整形保护电路(1)、光耦隔离电路(2)和自锁输出电路(3)依次连接；

所述滤波整形保护电路(1)用于接收外部输入的分离触点信号，对分离触点信号的抖动噪声进行滤除，获得噪声滤除后的分离触点信号同时输出给光耦驱动电路；

所述光耦隔离电路(2)接收滤波整形保护电路(1)发送的噪声滤除后的分离触点信号，对噪声滤除后的分离触点信号进行隔离检测与信号调理，获得调理后的分离触点信号并发送给自锁输出电路(3)；

所述自锁输出电路(3)接收光耦隔离电路(2)发送调理后的分离触点信号，实现对调理后的分离触点信号的自锁与缓冲输出，同时自锁输出电路(3)还包括上电复位电路和复位输入电路，自锁输出电路(3)用于实现上电状态和复位输入状态下的输出复位。

2.根据权利要求1所述的一种可靠的运载火箭分离信号隔离检测与自锁电路，其特征在于，滤波整形保护电路(1)包括：电阻R5、电阻R6、电容C1、电容C2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电压调整二极管D1和开关二极管D2；

电阻R5的一端通过设置在外部的开关连接电阻R6的一端，电阻R5的另一端连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接电源VDD，电阻R1的一端连接电阻R4的另一端，电阻R1的另一端连接电压调整二极管D1的负极，电压调整二极管D1的正极连接电阻R2的一端和电阻R3的一端，电阻R2另一端连接开关二极管D2的负极，电阻R3的另一端连接开关二极管D2的正极和电容C1的一端，电容C1的另一端连接电容C2的一端，电容C2的另一端和电阻R6的另一端接地28VGND；

开关二极管D2的两端作为滤波整形保护电路(1)的输出端，连接光耦隔离电路(2)的输入端。

3.根据权利要求2所述的一种可靠的运载火箭分离信号隔离检测与自锁电路，其特征在于，所述光耦隔离电路(2)包括：光电耦合器U1、电阻R7和与非门U2；

光电耦合器U1的发射极正极连接开关二极管D2的负极，光电耦合器U1的发射极负极连接开关二极管D2的正极；光电耦合器U1接收端的C级连接电阻R7的一端，光电耦合器U1的接收端的E级接地5VGND；电阻R7的另一端连接电源VCD，电阻R7的一端与非门U2的两个输入端分别连接，与非门U2的输出端作为光耦隔离电路(2)的输出端，连接自锁输出电路(3)的输入端；

地5VGND和地28VGND互相隔离。

4.根据权利要求3所述的一种可靠的运载火箭分离信号隔离检测与自锁电路，其特征在于，所述自锁输出电路(3)包括：与非门U3、与非门U4、电阻R8、电阻R9和电容C3；

与非门U3的一个输入端连接与非门U2的输出端，与非门U3的另一个输入端连接与非门U4的输出端，与非门U3的输出端连接与非门U4的一个输入端；

电阻R8的一端连接电源VCD，电阻R8的另一端连接与非门U4的另一个输入端；

电阻R9的一端用于接收外部输入的复位信号，电阻R9的另一端连接电容C3的一端和电阻R8的另一端，电容C3的另一端接地5VGND；

与非门U4的输出端作为自锁输出电路(3)的输出端，向外部输出检测结果。

5.根据权利要求4所述的一种可靠的运载火箭分离信号隔离检测与自锁电路，其特征在于，光电耦合器U1选型前向驱动不大于电流20mA、最高开关频率10MHz的光电耦合器。

6.根据权利要求4所述的一种可靠的运载火箭分离信号隔离检测与自锁电路，其特征在于，电阻R7取值510Ω。

7.根据权利要求4所述的一种可靠的运载火箭分离信号隔离检测与自锁电路，其特征在于，电阻R8取值4.7kΩ。

8.根据权利要求7所述的一种可靠的运载火箭分离信号隔离检测与自锁电路，其特征在于，电阻R9取值100Ω。

9.根据权利要求8所述的一种可靠的运载火箭分离信号隔离检测与自锁电路，其特征在于，电容C3取值0.1μF。

10.根据权利要求3～9任意之一所述的一种可靠的运载火箭分离信号隔离检测与自锁电路，其特征在于，电源VDD的电压为28V，电源VCD的电压为5V。