CN114020070B - 一种用于兼容两型惯性平台的温控系统 - Google Patents
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Abstract
一种用于兼容两型惯性平台的温控系统，适用于两型兼容的测发控系统。本发明包括EMI电源滤波器、两种升压隔离电源模块、网络控制模块、温控模块，采用高速以太网接口与测发控系统连接，通过两个DSP协同工作实现两种惯性平台温控系统在同一个测发控系统中的兼容工作，增强了温控系统的数字化程度和灵活性，同时具有设备自检、故障诊断、状态监测以及超温保护等功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于兼容两型惯性平台的温控系统，适用于两型兼容的测发控系统。
背景技术
国内用于测发控系统的惯性平台温控装置一般采用两种温控方式，方式1：对于自带温控装置的惯性平台，测发控系统仅需要提供平台快速加温用的升压电源，升压电源一般为独立设计，与测发控系统其他电源不共地，通过电源开关手动控制通断，测发控系统无法对电源的状态进行监控。方式2：对于自身不带温控系统的惯性平台，需要设计外部独立温控系统。这种温控系统一般不具备通信功能，无法进行指令控制和状态监测，温控回路多采用模拟控制回路，温度点和回路参数的调整都需更改硬件，温控精度也不高。新一代测发控系统需要同时对两种不同的惯性平台进行兼容测试，要求平台温控系统具备高速以太网通信、设备自检、故障诊断、智能控制等多种要求。在这种情况下，已有的惯性平台温控系统已无法满足需求。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种用于兼容两型惯性平台的温控系统，实现了两种惯性平台在测发控系统中的混装混用，自监测和自诊断功能增强了系统的智能性和可靠性。
本发明的技术解决方案是：一种用于兼容两型惯性平台的温控系统，包括EMI电源滤波器、至少两种的升压隔离电源模块、网络控制模块和温控模块；
所述EMI电源滤波器安装在电源入口端，用于抑制地面电源的电磁干扰；
所述电源模块包括60V电源模块和86V电源模块，分别将地面输入28V电源转换为60V和86V，为两种惯性平台提供加温电源；
所述网络控制模块通过以太网接口与测发控系统连接，根据指令执行设备自检、平台加温、断加温、温度查询操作，通过异步全双工隔离串口与温控模块进行通信，控制和监测温控模块的状态，并通过隔离复位控制接口电路对温控模块异常情况进行处理；
所述温控模块由网络控制模块控制上电状态，通过异步全双工隔离串口接收指令并上传平台温度及监测状态量，完成86V电源模块输出控制、温度采集、风扇控制、超温检测以及PWM输出，实现其中一个惯性平台的温度控制。
进一步地，每个升压隔离电源模块功能一致，均包括输入滤波电路、电压变换电路、隔离电压输出电路和遥控电路；每个升压隔离电源模块在物理上完全隔离，将地面28V电源电压分别提升至60V和86V，最大输出功率800W，具有输出使能控制、过流保护、输入欠压保护功能。
进一步地，所述网络控制模块包括网络控制DSP模块、以太网通信接口电路、异步全双工隔离串口电路、电源模块加电/使能控制电路、阈值监测电路、DCDC电源模块、延时上电控制电路、隔离复位控制接口、加温开关电路；
网络控制DSP模块为包括DSP电路、供电电路、时钟和JATG调试接口的最小系统电路，用以完成设定的工作流程；
以太网通信接口电路由以太网控制器、网络变压器和时钟组成，以太网控制器通过并行总线与DSP电路连接，通过网络隔离变压器与测发控系统连接，实现与测发控系统之间的网络通信；
异步全双工隔离异步串口电路采用驱动器+高速光耦+RS485控制器的电路形式，实现网络控制DSP和温控DSP之间的数据传输；
电源模块加电/使能控制电路包括两组继电器、光耦和信号驱动器，网络控制DSP模块通过GPIO输出控制信号，经过光耦隔离后控制继电器开关和电源模块使能；
阈值监测电路将电源模块输出电压与预设值进行比较，产生的TTL电平信号由GPIO接入网络控制DSP模块；DCDC电源模块输出+5V，用以为网络控制模块供电；
延时上电控制电路控制DCDC电源模块禁止端，用于减小系统加电瞬间引起的浪涌电流；
隔离复位控制接口用于对温控DSP进行复位操作，当温控DSP出现故障时，网络控制DSP输出一个低电平复位信号，通过隔离复位控制接口对其进行硬件复位；
加温开关电路用于控制60V电源模块正端输出，DSP控制信号驱动器放大，经过光耦隔离后驱动功率MOS管的通断。
进一步地，所述网络控制模块和温控模块通过协同工作的方式完成两种惯性平台的加温和温度控制，对于不同惯性平台采取不同的工作方式；具体包括：
对于第一惯性平台，网络控制DSP模块接收到第一惯性平台的加温指令，默认温控模块不上电，同时使能60V电源模块，并通过平台加温开关电路输出60V加温电源，实现第一惯性平台的加温控制；
对于第二惯性平台，网络控制模块的网络控制DSP模块接收到第二惯性平台的加温指令，默认60V电源模块不上电，同时使能温控模块和86V电源模块上电，通过隔离串口给温控模块发送加温指令，温控模块将温度传感器输出信号经电桥、I/V转换电路处理后送入A/D转换器进行采样，网络控制DSP模块读出数字温度值，并生成PWM控制指令，控制功率放大器驱动加热片加温，实现第二惯性平台的温度控制。
进一步地，所述以太网通信接口电路采用双端口通信模式，即非周期和周期两种消息的发送接收；其中，
非周期消息发送接收站点端口为10000，为测发控系统下发的指令消息，温控系统收到消息后立即回复确认消息，随后执行指令，并回复执行结果；
周期性消息接收站点端口为12000，温控系统上电后按照1s的周期向测发控系统发送状态监测数据。
进一步地，所述电源模块加电/使能控制电路用于两种电源模块和温控模块的上电和使能控制，根据不同加温指令控制两组继电器通断和模块使能；电源模块供电线路接通后，利用网络控制DSP模块的GPIO控制其禁止输出端，断电时采取反向操作，即先禁止电源模块，再断开供电线路，避免继电器带电切换，提高其寿命的同时，也达到串并联冗余的目的；
两组继电器均采用串并冗余形式；具体为：
A组继电器控制60V电源模块电源正端，继电器K1和K2采用并联方式，控制信号K1ON#和K2ON#控制两个继电器线包的负端，当控制信号为低，PP28+与PP28+A导通，60V电源模块上电，使能控制信号XDISA#经过D5A门电路驱动后控制光耦B1输出开关信号DISA#，控制60V电源模块的输出使能；
B组继电器控制86V电源模块和温控模块电源正端，继电器K3和K4采用并联方式，控制信号K3ON#和K4ON#控制两个继电器线包的负端，当控制信号为低，PP28+与PP28+B导通；PP28+B一端接入温控模块，一端接入86V电源模块，使能控制信号XDISB#经过D6A门电路驱动后控制光耦B2输出开关信号DISB#，控制86V电源模块的输出使能。
进一步地，所述设备自检是指温控系统上电后自动执行自检程序，按照预设软件流程对两种电源模块的输出电压、平台风扇电压、超温保护、平台温度进行定性检测；测发控系统发送自检查询命令后，网络控制DSP模块按照下表格式回复自检结果和详细信息，具体包括：
进一步地，所述温控模块包括温控DSP模块、两种温度传感器、测温电桥电路、AD转换电路、加温功率级电路、风扇电源输出及电压监测电路；
温控DSP模块用以完成设定的工作流程；
两种温度传感器包括一种电流型温度传感器AD590和一种热电偶温度传感器；AD590用于平台温度控制和监测，热电偶用于超温检测；
测温电桥的测温范围为-20℃～80℃，共两种形式：一种是将测温电流转换为电压后经过滤波放大后接入AD转换电路，一种是将测温电阻信号转换为电压后经过滤波放大后接入AD转换电路；
AD转换电路最高分辩率为14位，采用SPI接口与温控DSP连接，采集到的温度数据经过数字滤波处理，并生成PWM调宽信号接入加温功率级电路；
加温功率级电路采用高速光耦控制功率MOS管，驱动加热片使第二惯性平台加温；
风扇电源输出电路由DCDC模块产生+12V电源，供第二惯性平台内散热风扇使用，同时通过电压监测电路将其电压与阈值电压进行比较，产生的电平通过GPIO接入温控DSP模块。
进一步地，所述温控模块采用平滑均值滤波+4阶IIR低通数字滤波的方式对采集的平台温度数据进行处理；具体为：首先温控DSP模块连续采集10个温度值，去掉2个最大值和2个最小值，然后计算温度平均值，再对温度平均值进行4阶IIR低通滤波。
进一步地，所述超温检测电路通过热敏电阻采集第二惯性平台的温度，热敏电阻温度信号由电桥转换为电压信号RT+，一路经过AD转换后输入温控DSP模块，另一路与R72、R75、R77三个精密电阻分压产生的超温设定电压值接入N10比较器进行比较，输出电平经过R70、R71、V22、R73和L18组成滤波电路产生超温保护信号MRT输入到温控DSP模块，由其将采集到的RT温度值和超温状态量上传测发控系统；若系统判断超温则执行断加温指令，若系统不进行处理，则温控模块自动关闭加热功率，以实现惯性平台的超温保护。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明可实现高速以太网通信，通过10/100M以太网通信电路实现高速网络物理层传输、UDP协议解码和数据格式转换，获取设备自检、任务标识、动作控制指令，向上级系统回传自检结果、自监测状态和平台温度数据等信息；
(2)本发明通过双DSP协同工作，实现两种惯性平台的兼容使用；
(3)本发明可实现设备自检，并根据自检测结果进行系统故障诊断；
(4)本发明通过数字滤波技术，提高测温精度，将惯性平台监测及温控精度显著提高。
附图说明
图1为本发明系统架构示意图；
图2为本发明隔离升压电源模块示意图；
图3为本发明电源模块加电/使能控制电路示意图；
图4为本发明超温检测电路示意图；
图5为本发明网络控制软件流程图；
图6为本发明温控软件流程图。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
以下结合说明书附图对本申请实施例所提供的一种用于兼容两型惯性平台的温控系统做进一步详细的说明，具体实现方式可以包括(如图1～图6所示)：
在本申请实施例所提供的方案中，采用模块化设计方案，通过设计5种功能模块满足系统要求。功能模块包括：EMI电源滤波器、60V电源模块(60V电源模块)、86V电源模块(86V电源模块)、网络控制模块和温控模块。所述EMI电源滤波器安装在电源入口端，用于抑制地面电源的电磁干扰；所述电源模块包括60V电源模块和86V电源模块，分别将地面输入28V电源转换为60V和86V，为两种惯性平台提供加温电源；所述网络控制模块通过以太网接口与测发控系统连接，根据指令执行设备自检、平台加温、断加温、温度查询操作，通过异步全双工隔离串口与温控模块进行通信，控制和监测温控模块的状态，并通过隔离复位控制接口电路对温控模块异常情况进行处理；所述温控模块由网络控制模块控制上电状态，通过异步全双工隔离串口接收指令并上传平台温度及监测状态量，完成86V电源模块输出控制、温度采集、风扇控制、超温检测以及PWM输出，实现其中一个惯性平台的温度控制。
具体为：
EMI电源滤波器主要用于地面28V电源的滤波处理，提高系统电磁兼容性。电源信号经过EMI滤波器滤波后，为其他功能模块供电。
60V电源模块可提供800W加温功率，为第一惯性平台提供60V加温电压。输入电源首先经过滤波电路处理，再通过电压变换模块将28V电压隔离并提升至60V，最后根据外部使能信号控制电源输出。
86V电源模块可提供200W输出功率，为第二惯性平台提供86V加温电压。输入电源首先经过滤波电路处理，再通过电压变换模块将28V电压隔离并提升至86V，最后根据外部使能信号控制电源输出。
网络控制模块用于实现与测发控系统的数据交换，智能上级识别指令并实现相应操作。通过以太网接口电路接收测发控系统指令，首先完成系统自检，然后根据指令控制继电器开关完成不同电源模块的通断，并通过电压监测电路采集该电源模块电压状态反馈给上级系统。隔离异步串口电路实现网络控制DSP与温控DSP的数据传输。电源转换电路为DSP及接口电路提供电源。
温控模块主要用于实现第二惯性平台的温度采集和精密温控。温控DSP通过隔离异步串口电路接收网络控制DSP指令，根据指令完成数据采集和加温控制，通过测温电路完成第二惯性平台的温度采集，温控DSP根据采集的温度数据，通过温控算法软件生成PWM，控制功率输出电路驱动加热片使平台加温。超温监测电路产生超温信号传给温控DSP，断开平台加温，实现平台超温保护。电源转换电路分别为DSP、接口电路、测温电路和散热风扇提供电源。
在一种可能实现的方式中，每个升压隔离电源模块功能一致，均包括输入滤波电路、电压变换电路、隔离电压输出电路和遥控电路；每个升压隔离电源模块在物理上完全隔离，将地面28V电源电压分别提升至60V和86V，最大输出功率800W，具有输出使能控制、过流保护、输入欠压保护功能。
进一步，所述网络控制模块和温控模块通过协同工作的方式完成两种惯性平台的加温和温度控制，对于不同惯性平台采取不同的工作方式；具体包括：
对于第一惯性平台，网络控制DSP模块接收到第一惯性平台的加温指令，默认温控模块不上电，同时使能60V电源模块，并通过平台加温开关电路输出60V加温电源，实现第一惯性平台的加温控制；
对于第二惯性平台，网络控制模块的网络控制DSP模块接收到第二惯性平台的加温指令，默认60V电源模块不上电，同时使能温控模块和86V电源模块上电，通过隔离串口给温控模块发送加温指令，温控模块将温度传感器输出信号经电桥、I/V转换电路处理后送入A/D转换器进行采样，网络控制DSP模块读出数字温度值，并生成PWM控制指令，控制功率放大器驱动加热片加温，实现第二惯性平台的温度控制。
可选的，所述以太网通信接口电路采用双端口通信模式，即非周期和周期两种消息的发送接收；其中，
非周期消息发送接收站点端口为10000，为测发控系统下发的指令消息，温控系统收到消息后立即回复确认消息，随后执行指令，并回复执行结果；
周期性消息接收站点端口为12000，温控系统上电后按照1s的周期向测发控系统发送状态监测数据。
进一步，本发明提供了一种用于兼容两型惯性平台的温控系统，用于测发控系统试验流程中，为两种不同的惯性平台提供加温策略，使得测发控系统能够兼容两种不同惯性平台。如图1所示为本发明的系统组成，主要由以下模块组成：EMI滤波器、电源模块、网络控制模块、温控模块。
本发明采用双DSP控制模式，两款DSP均为中电58所的32位定点数字信号处理器CMDSPF2812。其工作主频可达150MHz，内部集成了256KB的Flash存储器和18K的RAM存储器。DSP的时钟由外部30M晶振给出。
本发明可实现100M/10M自适应高速以太网通信，接口芯片采用WIZNET公司生产的W5300，支持TCP/IP、UDP等多种网络协议，采用16位数据总线和10位地址总线，芯片时钟由外部25M晶振给出。
在一种可能实现的方式中，所述网络控制模块包括网络控制DSP模块、以太网通信接口电路、异步全双工隔离串口电路、电源模块加电/使能控制电路、阈值监测电路、DCDC电源模块、延时上电控制电路、隔离复位控制接口、加温开关电路；
网络控制DSP模块为包括DSP电路、供电电路、时钟和JATG调试接口的最小系统电路，用以完成设定的工作流程；
以太网通信接口电路由以太网控制器、网络变压器和时钟组成，以太网控制器通过并行总线与DSP电路连接，通过网络隔离变压器与测发控系统连接，实现与测发控系统之间的网络通信；
异步全双工隔离异步串口电路采用驱动器+高速光耦+RS485控制器的电路形式，实现网络控制DSP和温控DSP之间的数据传输；
电源模块加电/使能控制电路包括两组继电器、光耦和信号驱动器，网络控制DSP模块通过GPIO输出控制信号，经过光耦隔离后控制继电器开关和电源模块使能；
阈值监测电路将电源模块输出电压与预设值进行比较，产生的TTL电平信号由GPIO接入网络控制DSP模块；DCDC电源模块输出+5V，用以为网络控制模块供电；
延时上电控制电路控制DCDC电源模块禁止端，用于减小系统加电瞬间引起的浪涌电流；
隔离复位控制接口用于对温控DSP进行复位操作，当温控DSP出现故障时，网络控制DSP输出一个低电平复位信号，通过隔离复位控制接口对其进行硬件复位；
加温开关电路用于控制60V电源模块正端输出，DSP控制信号驱动器放大，经过光耦隔离后驱动功率MOS管的通断。
网络控制DSP实现的功能为：
a、通过以太网接口与上位机通信，实现温控指令发送和平台温控数据的传输，通过隔离异步串口实现与温控DSP的数据传输；
b、电源控制指令输出，控制两种电源输出；
c、电源电压监控，采集平台电源电压信息。
温控DSP实现的功能为：
a、采用带有抗积分饱和的PID控制算法，实现惯性平台精密温控；
b、通过采集电路，获取惯性平台温度数据；
c、通过隔离异步串口接收网络控制DSP的加温指令，并回传监测数据。
两种电源模块输出电压分别为86V和60V，为不同惯性平台提供加温电源。以太网接口实现网络控制DSP和上位机之间的数据交换和传输，隔离异步串口实现网络控制DSP和温控DSP的数据交换和传输。
进一步，所述电源模块加电/使能控制电路用于两种电源模块和温控模块的上电和使能控制，根据不同加温指令控制两组继电器通断和模块使能；电源模块供电线路接通后，利用网络控制DSP模块的GPIO控制其禁止输出端，断电时采取反向操作，即先禁止电源模块，再断开供电线路，避免继电器带电切换，提高其寿命的同时，也达到串并联冗余的目的；
两组继电器均采用串并冗余形式；具体为：
A组继电器控制60V电源模块电源正端，继电器K1和K2采用并联方式，控制信号K1ON#和K2ON#控制两个继电器线包的负端，当控制信号为低，PP28+与PP28+A导通，60V电源模块上电，使能控制信号XDISA#经过D5A门电路驱动后控制光耦B1输出开关信号DISA#，控制60V电源模块的输出使能；
B组继电器控制86V电源模块和温控模块电源正端，继电器K3和K4采用并联方式，控制信号K3ON#和K4ON#控制两个继电器线包的负端，当控制信号为低，PP28+与PP28+B导通；PP28+B一端接入温控模块，一端接入86V电源模块，使能控制信号XDISB#经过D6A门电路驱动后控制光耦B2输出开关信号DISB#，控制86V电源模块的输出使能。
本发明中，网络控制模块根据测发控系统指令执行设备自检、电源模块输出、温控模块上电等操作；使用隔离异步通信接口隔离异步串口与温控模块实现数据的接收与发送；温控模块实现第二惯性平台的温度采集、精密温控、超温保护等功能，并将温度、加温功率等信息回传给网络控制模块。
如图2所示，地面28V电源信号经过滤波电路处理后，60V电源模块通过电压变换电路将输入电压提升至60V，86V电源模块通过电压变换电路将输入电压提升至86V，通过电压输出模块将电压隔离后输出到惯性平台；遥控模块通过网络控制DSP的使能信号控制电源模块输出。
如图1所示，网络控制模块中的DCDC将地面28V电源转换为5V，为接口电路、DSP最小系统和其他功能电路供电。以太网接口实现与测发控系统之间的网络物理层传输、UDP协议解码和数据格式转换。网络控制DSP与太网芯片之间采用并行总线连接，实现网络配置和数据交换，再通过网络变压完成与测发控系统之间的数据交换；网络控制DSP与温控DSP之间的数据传输采用隔离异步串口，可实现三种工作模式：
模式1：自检模式，电源模块和温控模块分别上电，采集电源模块电压、平台温度等自检信息，并回传测发控系统；
模式2:第一惯性平台加温模式，电源模块上电输出60V，86V电源模块和温控模块不上电；
模式3:第二惯性平台温控模式，模块1不上电，86V电源模块和温控模块上电，温控模块实现第二惯性平台温度控制。
进一步，所述设备自检是指温控系统上电后自动执行自检程序，按照预设软件流程对两种电源模块的输出电压、平台风扇电压、超温保护、平台温度进行定性检测；测发控系统发送自检查询命令后，网络控制DSP模块按照下表格式回复自检结果和详细信息，具体包括：
网络控制DSP根据指令控制两个电源模块和温控模块上电。如图3所示，电源模块加电/使能控制电路包括两组继电器开关，A组接通则60V电源模块供电，B组接通则86V加温电源和温控模块加电。供电线路接通后(开关闭合)，利用网络控制DSP的GPIO控制电源模块的使能端，断电时采取反向操作，即先禁止电源模块，再断开供电线路。开关选用大功率电磁继电器2JT40-2，触点形式为2组动合，负载40A，接触电阻≤0.15Ω，动作时间≤25ms，释放时间≤25ms。对每条供电线路都采用并联设计，与电源模块使能端一起构成串并联冗余。
如图1所示，温控模块共使用两种DCDC，一种DCDC产生+5V和±12V，为DSP最小系统、测温电桥、AD转换、超温检测和接口电路供电，另一种DCDC为平台风扇提供+12V电源。温控DSP通过串口接收指令，根据指令完成温度采集和加温控制。第二惯性平台上使用两种温度传感器，电流型温度传感器AD590用于回路控制和温度监测，热敏电阻用于超温检测，测温范围为-20℃～+80℃。温度信号通过测温电桥转换为电压信号，再经过14位AD转换后通过SPI接口与温控DSP连接。温控DSP根据采集的温度数据，通过温控算法软件生成PWM，控制功率输出电路驱动加热片使平台加温。
进一步，所述温控模块包括温控DSP模块、两种温度传感器、测温电桥电路、AD转换电路、加温功率级电路、风扇电源输出及电压监测电路；
温控DSP模块用以完成设定的工作流程；
两种温度传感器包括一种电流型温度传感器AD590和一种热电偶温度传感器；AD590用于平台温度控制和监测，热电偶用于超温检测；
测温电桥的测温范围为-20℃～80℃，共两种形式：一种是将测温电流转换为电压后经过滤波放大后接入AD转换电路，一种是将测温电阻信号转换为电压后经过滤波放大后接入AD转换电路；
AD转换电路最高分辩率为14位，采用SPI接口与温控DSP连接，采集到的温度数据经过数字滤波处理，并生成PWM调宽信号接入加温功率级电路；
加温功率级电路采用高速光耦控制功率MOS管，驱动加热片使第二惯性平台加温；
风扇电源输出电路由DCDC模块产生+12V电源，供第二惯性平台内散热风扇使用，同时通过电压监测电路将其电压与阈值电压进行比较，产生的电平通过GPIO接入温控DSP模块。
可选的，所述温控模块采用平滑均值滤波+4阶IIR低通数字滤波的方式对采集的平台温度数据进行处理；具体为：首先温控DSP模块连续采集10个温度值，去掉2个最大值和2个最小值，然后计算温度平均值，再对温度平均值进行4阶IIR低通滤波。
在一种可能实现的方式中，所述超温检测电路通过热敏电阻采集第二惯性平台的温度，热敏电阻温度信号由电桥转换为电压信号RT+，一路经过AD转换后输入温控DSP模块，另一路与R72、R75、R77三个精密电阻分压产生的超温设定电压值接入N10比较器进行比较，输出电平经过R70、R71、V22、R73和L18组成滤波电路产生超温保护信号MRT输入到温控DSP模块，由其将采集到的RT温度值和超温状态量上传测发控系统；若系统判断超温则执行断加温指令，若系统不进行处理，则温控模块自动关闭加热功率，以实现惯性平台的超温保护。
为防止平台超温，温控模块对热敏电阻进行阈值判别。如图4所示，超温检测电路独立于AD转换电路，使用另一基准源、电压比较器和超温点选取电路，比较器输出经电平转换后由温控DSP采样。
如图5所示，网络控制模块主要用于设备自检、数据传输、指令识别和执行。网络通信采用双端口模式，指令等非周期消息发送接收站点端口为10000，周期消息发送接收站点端口为12000。具体软件流程为：首先程序启动两个中断，以太网数据接收中断为外部中断，用于接收、解析测发控系统指令，根据指令执行相应操作。指令包括：自检查询、任务编码、温度查询、第一惯性平台加温、第二惯性平台加温、断加温；1s定时中断为CPU定时中断，用来产生中断标志；然后执行设备自检，自检内容包括两个电源模块电源电压、第二惯性平台风扇电源电压、温度值以及超温保护功能，若自检则记录自检结果后进入下一步，若自检异常则重新检查，最多重复三次，记录自检结果。最后进入程序主循环，查询1s中断标志，向测发控系统发送电压、温度等监测数据。
如图6所示，温控模块主要用于第二惯性平台的温度控制，整体温控算法由温控DSP完成，控制周期为0.5s，由定时器实现定时。具体软件流程为：在主程序中采集2通道平台温度，一路温度值用于回路控制和数据监测，另一路温度值用于超温保护判定，对数字温度量进行实时滑动平均滤波和IIR低通滤波处理，将滤波后的数据通过隔离异步串口发送给网络控制DSP；主程序通过接收网络控制DSP指令，执行自检和加温；在0.5s的定时中断服务程序中与试验得到的温控点A/D值进行比较，若实际温度和温控点相差2度以上，则全功率加热，否则进行带有遇限削弱积分法的无静差PID控制算法运算，得出控制量后输出相应的PWM脉冲，进而控制MOS管输出到加热片的电流量，从而实现台体和各惯性仪表温度的自动调节控制。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (6)
1.一种用于兼容两型惯性平台的温控系统，其特征在于：包括EMI电源滤波器、至少两种的升压隔离电源模块、网络控制模块和温控模块；
所述EMI电源滤波器安装在电源入口端，用于抑制地面电源的电磁干扰；
所述电源模块包括60V电源模块和86V电源模块，分别将地面输入28V电源转换为60V和86V，为两种惯性平台提供加温电源；
所述网络控制模块通过以太网接口与测发控系统连接，根据指令执行设备自检、平台加温、断加温、温度查询操作，通过异步全双工隔离串口与温控模块进行通信，控制和监测温控模块的状态，并通过隔离复位控制接口电路对温控模块异常情况进行处理；
所述温控模块由网络控制模块控制上电状态，通过异步全双工隔离串口接收指令并上传平台温度及监测状态量，完成86V电源模块输出控制、温度采集、风扇控制、超温检测以及PWM输出，实现其中一个惯性平台的温度控制；
每个升压隔离电源模块功能一致，均包括输入滤波电路、电压变换电路、隔离电压输出电路和遥控电路；每个升压隔离电源模块在物理上完全隔离，将地面28V电源电压分别提升至60V和86V，最大输出功率800W，具有输出使能控制、过流保护、输入欠压保护功能；
所述网络控制模块包括网络控制DSP模块、以太网通信接口电路、异步全双工隔离串口电路、电源模块加电/使能控制电路、阈值监测电路、DCDC电源模块、延时上电控制电路、隔离复位控制接口、加温开关电路；
网络控制DSP模块为包括DSP电路、供电电路、时钟和JATG调试接口的最小系统电路，用以完成设定的工作流程；
以太网通信接口电路由以太网控制器、网络变压器和时钟组成，以太网控制器通过并行总线与DSP电路连接，通过网络隔离变压器与测发控系统连接，实现与测发控系统之间的网络通信；
异步全双工隔离异步串口电路采用驱动器+高速光耦+RS485控制器的电路形式，实现网络控制DSP和温控DSP之间的数据传输；
电源模块加电/使能控制电路包括两组继电器、光耦和信号驱动器，网络控制DSP模块通过GPIO输出控制信号，经过光耦隔离后控制继电器开关和电源模块使能；
阈值监测电路将电源模块输出电压与预设值进行比较，产生的TTL电平信号由GPIO接入网络控制DSP模块；DCDC电源模块输出+5V，用以为网络控制模块供电;
延时上电控制电路控制DCDC电源模块禁止端，用于减小系统加电瞬间引起的浪涌电流；
隔离复位控制接口用于对温控DSP进行复位操作，当温控DSP出现故障时，网络控制DSP输出一个低电平复位信号，通过隔离复位控制接口对其进行硬件复位；
加温开关电路用于控制60V电源模块正端输出，DSP控制信号驱动器放大，经过光耦隔离后驱动功率MOS管的通断；
所述网络控制模块和温控模块通过协同工作的方式完成两种惯性平台的加温和温度控制，对于不同惯性平台采取不同的工作方式；具体包括：
对于第一惯性平台，网络控制DSP模块接收到第一惯性平台的加温指令，默认温控模块不上电，同时使能60V电源模块，并通过平台加温开关电路输出60V加温电源，实现第一惯性平台的加温控制；
对于第二惯性平台，网络控制模块的网络控制DSP模块接收到第二惯性平台的加温指令，默认60V电源模块不上电，同时使能温控模块和86V电源模块上电，通过隔离串口给温控模块发送加温指令，温控模块将温度传感器输出信号经电桥、I/V转换电路处理后送入A/D转换器进行采样，网络控制DSP模块读出数字温度值，并生成PWM控制指令，控制功率放大器驱动加热片加温，实现第二惯性平台的温度控制；
所述以太网通信接口电路采用双端口通信模式，即非周期和周期两种消息的发送接收；其中，
非周期消息发送接收站点端口为10000，为测发控系统下发的指令消息，温控系统收到消息后立即回复确认消息，随后执行指令，并回复执行结果；
周期性消息接收站点端口为12000，温控系统上电后按照1s的周期向测发控系统发送状态监测数据。
2.根据权利要求1所述的一种用于兼容两型惯性平台的温控系统，其特征在于：所述电源模块加电/使能控制电路用于两种电源模块和温控模块的上电和使能控制，根据不同加温指令控制两组继电器通断和模块使能；电源模块供电线路接通后，利用网络控制DSP模块的GPIO控制其禁止输出端，断电时采取反向操作，即先禁止电源模块，再断开供电线路，避免继电器带电切换，提高其寿命的同时，也达到串并联冗余的目的；
两组继电器均采用串并冗余形式；具体为：
A组继电器控制60V电源模块电源正端，继电器K1和K2采用并联方式，控制信号K1ON#和K2ON#控制两个继电器线包的负端，当控制信号为低，PP28+与PP28+A导通，60V电源模块上电，使能控制信号XDISA#经过D5A门电路驱动后控制光耦B1输出开关信号DISA#，控制60V电源模块的输出使能；
B组继电器控制86V电源模块和温控模块电源正端，继电器K3和K4采用并联方式，控制信号K3ON#和K4ON#控制两个继电器线包的负端，当控制信号为低，PP28+与PP28+B导通；PP28+B一端接入温控模块，一端接入86V电源模块，使能控制信号XDISB#经过D6A门电路驱动后控制光耦B2输出开关信号DISB#，控制86V电源模块的输出使能。
3.根据权利要求1所述的一种用于兼容两型惯性平台的温控系统，其特征在于：所述设备自检是指温控系统上电后自动执行自检程序，按照预设软件流程对两种电源模块的输出电压、平台风扇电压、超温保护、平台温度进行定性检测。
4.根据权利要求1所述的一种用于兼容两型惯性平台的温控系统，其特征在于：所述温控模块包括温控DSP模块、两种温度传感器、测温电桥电路、AD转换电路、加温功率级电路、风扇电源输出及电压监测电路；
温控DSP模块用以完成设定的工作流程；
两种温度传感器包括一种电流型温度传感器AD590和一种热电偶温度传感器；AD590用于平台温度控制和监测，热电偶用于超温检测；
测温电桥的测温范围为-20℃~80℃，共两种形式：一种是将测温电流转换为电压后经过滤波放大后接入AD转换电路，一种是将测温电阻信号转换为电压后经过滤波放大后接入AD转换电路；
AD转换电路最高分辩率为14位，采用SPI接口与温控DSP连接，采集到的温度数据经过数字滤波处理，并生成PWM调宽信号接入加温功率级电路；
加温功率级电路采用高速光耦控制功率MOS管，驱动加热片使第二惯性平台加温；
风扇电源输出电路由DCDC模块产生+12V电源，供第二惯性平台内散热风扇使用，同时通过电压监测电路将其电压与阈值电压进行比较，产生的电平通过GPIO接入温控DSP模块。
5.根据权利要求4所述的一种用于兼容两型惯性平台的温控系统，其特征在于，所述温控模块采用平滑均值滤波+4阶IIR低通数字滤波的方式对采集的平台温度数据进行处理；具体为：首先温控DSP模块连续采集10个温度值，去掉2个最大值和2个最小值，然后计算温度平均值，再对温度平均值进行4阶IIR低通滤波。
6.根据权利要求5所述的一种用于兼容两型惯性平台的温控系统，其特征在于：所述超温检测电路通过热敏电阻采集第二惯性平台的温度，热敏电阻温度信号由电桥转换为电压信号RT+，一路经过AD转换后输入温控DSP模块，另一路与R72、R75、R77三个精密电阻分压产生的超温设定电压值接入N10比较器进行比较，输出电平经过R70、R71、V22、R73和L18组成滤波电路产生超温保护信号MRT输入到温控DSP模块，由其将采集到的RT温度值和超温状态量上传测发控系统；若系统判断超温则执行断加温指令，若系统不进行处理，则温控模块自动关闭加热功率，以实现惯性平台的超温保护。
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|---|---|
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Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101863233A (zh) * | 2009-04-17 | 2010-10-20 | 南京步进电机厂 | 低功耗智能电动汽车 |
| CN102224779A (zh) * | 2011-06-15 | 2011-10-26 | 浙江大学 | 联合收割机轴温报警器 |
| CN103604445A (zh) * | 2013-12-02 | 2014-02-26 | 天津光电通信技术有限公司 | 惯性导航技术仿真测试系统 |
| CN205252319U (zh) * | 2015-12-23 | 2016-05-25 | 张静波 | 一种经络灸导仪 |
| CN107228952A (zh) * | 2017-06-20 | 2017-10-03 | 南京航空航天大学 | 一种高可靠性转速变送器模块 |
| CN108318028A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-07-24 | 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 | 一种导航系统核心处理电路设计方法 |
| CN109586721A (zh) * | 2018-12-04 | 2019-04-05 | 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 | 一种面向导航系统的传感器数据智能采集系统 |
| WO2019077266A1 (fr) * | 2017-10-16 | 2019-04-25 | Zhor Tech | Boitier electronique miniaturise integrable dans n'importe quelle semelle |
| CN110262331A (zh) * | 2019-06-12 | 2019-09-20 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种适应动基座标定的多模式陀螺加矩及瞄准接口电路 |
| CN110360901A (zh) * | 2019-07-08 | 2019-10-22 | 北京星际荣耀空间科技有限公司 | 箭载综合电子系统 |
| CN110989427A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-04-10 | 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 | 一种多处理器计算机的故障检测和健康管理方法 |
| CN211041964U (zh) * | 2019-07-08 | 2020-07-17 | 北京星际荣耀空间科技有限公司 | 箭载综合电子系统 |
| CN112559288A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-03-26 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种基于以太网的分布式惯性平台测试系统 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7481109B2 (en) * | 2005-03-04 | 2009-01-27 | Custom Sensors & Technologies, Inc. | Inertial measurement system and method with bias cancellation |
| US9658665B2 (en) * | 2009-09-29 | 2017-05-23 | Zonit Structured Solutions, Llc | Parallel redundant power distribution |
| US9714548B2 (en) * | 2013-08-23 | 2017-07-25 | Flexit Australia Pty Ltd. | Apparatus for single degree of freedom inertial measurement unit platform rate isolation |
| CN107621271A (zh) * | 2017-10-20 | 2018-01-23 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种惯性平台实时测试系统及测试方法 |
| CN108347187B (zh) * | 2018-03-07 | 2020-05-22 | 中国船舶重工集团公司第七二三研究所 | 一种便携式行波管测试电源 |
| CN110412910B (zh) * | 2019-07-01 | 2020-12-18 | 中国航天空气动力技术研究院 | 一种飞行器无线测发控系统 |
| CN113063965B (zh) * | 2021-03-23 | 2023-06-13 | 西安微电子技术研究所 | 一种石英挠性加速度计伺服电路及石英挠性加速度计 |
-
2021
- 2021-10-15 CN CN202111203383.9A patent/CN114020070B/zh active Active
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101863233A (zh) * | 2009-04-17 | 2010-10-20 | 南京步进电机厂 | 低功耗智能电动汽车 |
| CN102224779A (zh) * | 2011-06-15 | 2011-10-26 | 浙江大学 | 联合收割机轴温报警器 |
| CN103604445A (zh) * | 2013-12-02 | 2014-02-26 | 天津光电通信技术有限公司 | 惯性导航技术仿真测试系统 |
| CN205252319U (zh) * | 2015-12-23 | 2016-05-25 | 张静波 | 一种经络灸导仪 |
| CN107228952A (zh) * | 2017-06-20 | 2017-10-03 | 南京航空航天大学 | 一种高可靠性转速变送器模块 |
| WO2019077266A1 (fr) * | 2017-10-16 | 2019-04-25 | Zhor Tech | Boitier electronique miniaturise integrable dans n'importe quelle semelle |
| CN108318028A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-07-24 | 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 | 一种导航系统核心处理电路设计方法 |
| CN109586721A (zh) * | 2018-12-04 | 2019-04-05 | 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 | 一种面向导航系统的传感器数据智能采集系统 |
| CN110262331A (zh) * | 2019-06-12 | 2019-09-20 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种适应动基座标定的多模式陀螺加矩及瞄准接口电路 |
| CN110360901A (zh) * | 2019-07-08 | 2019-10-22 | 北京星际荣耀空间科技有限公司 | 箭载综合电子系统 |
| CN110631431A (zh) * | 2019-07-08 | 2019-12-31 | 北京星际荣耀空间科技有限公司 | 箭载综合电子系统 |
| CN211041964U (zh) * | 2019-07-08 | 2020-07-17 | 北京星际荣耀空间科技有限公司 | 箭载综合电子系统 |
| CN110989427A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-04-10 | 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 | 一种多处理器计算机的故障检测和健康管理方法 |
| CN112559288A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-03-26 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种基于以太网的分布式惯性平台测试系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 三浮陀螺磁悬浮干扰力矩误差建模;王雪等;《新技术新工艺》(第09期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114020070A (zh) | 2022-02-08 |
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