CN201464768U - 多光谱遥感相机焦面电源遥测电路 - Google Patents

Abstract

多光谱遥感相机焦面电源遥测电路，包括光耦隔离电路、遥测信号放大电路和对外接口保护电路，光耦隔离电路将遥测电路和被遥测电源进行隔离并根据被遥测电源的电压值产生与所述电压值大小成线性关系的正向模拟遥测信号和反向模拟遥测信号送至遥测信号放大电路；遥测信号放大电路利用减法器对光耦隔离电路传来的正向模拟遥测信号和反向模拟遥测信号作减法并将结果进行放大后输出给对外接口保护电路；对外接口保护电路将接收到的经放大后的模拟遥测差值信号输出给后级电路，同时防止接口处出现短路或过电压。本实用新型遥测电路的系统间干扰小、精度高、可靠性好。

Description

多光谱遥感相机焦面电源遥测电路

技术领域

本实用新型涉及一种电源遥测电路，特别是一种空间多光谱资源遥感CCD相机焦面电源遥测电路。

背景技术

目前在可见光遥感领域，CCD器件已经得到了广泛的使用，CCD器件在工作时所需的电源种类多，而且精度要求也比较高，为了对CCD器件的供电状态进行监测，需要遥测各路电源的有无及大小。

现有的空间CCD相机电源遥测电路是将电源信号串连大电阻直接输出给后级的管理电路，不对管理电路和视频电路进行隔离，会使两系统之间相互干扰，影响相机的成像质量。而且现有的电源遥测电路不对电源信号进行变换，输出的遥测信号伏值多种多样，增加了管理电路对遥测信号伏值判断时硬件上的工作量。另外，虽然串连的大电阻可以防止接口处短路对电路造成的损害，但不能保护接口处的过电压或反向电压对电路进行的损害，降低了系统的可靠性。

实用新型内容

本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种系统间干扰小、精度高、可靠性好的多光谱遥感相机焦面电源遥测电路。

本实用新型的技术解决方案是：多光谱遥感相机焦面电源遥测电路，包括光耦隔离电路、遥测信号放大电路和对外接口保护电路，光耦隔离电路将遥测电路和被遥测电源进行隔离并根据被遥测电源的电压值产生与所述电压值大小成线性关系的正向模拟遥测信号和反向模拟遥测信号送至遥测信号放大电路；遥测信号放大电路利用减法器对光耦隔离电路传来的正向模拟遥测信号和反向模拟遥测信号作减法并将结果进行放大后输出给对外接口保护电路；对外接口保护电路将接收到的经放大后的模拟遥测差值信号输出给后级电路，同时防止接口处出现短路、反向电压或过电压。

所述的光耦隔离电路包括光耦、电阻R21～R27以及电容C21；电源正端与光耦的正输入端之间串接电阻R21和R23，电源负端与光耦的负输入端之间串接电阻R22和R24，电阻R25和电容C21并联后接至光耦的正输入端和光耦的负输入端之间；光耦的正输入端和光耦的前接地端之间串接电阻R27，光耦的负输入端和光耦的前接地端之间串接电阻R26，光耦的正输出端和光耦的负输出端分别作为光耦隔离电路的两个输出端。

所述的电阻R21和电阻R22的阻值相等，电阻R23和电阻R24的阻值相等，电阻R26和电阻R27的阻值相等。

所述的遥测信号放大电路为减法器的连接方式，包括运算放大器和电阻R31～R35，光耦隔离电路中光耦的正输出端经电阻R31接至运算放大器的同向输入端，光耦隔离电路中光耦的负输出端经电阻R32接至运算放大器的反向输入端，运算放大器的同向输入端经过电阻R33接参考电位，运算放大器的反向输入端经过电阻R34接运算放大器的输出端，电阻R45的一端接运算放大器的输出端，电阻R45的另一端作为遥测信号放大电路的输出端.

所述的对外接口保护电路包括三极管、二极管D41和D42、电阻R41～R44和电容C41，遥测信号放大电路的输出端经电阻R41接至三极管的基极，三极管的集电极接供电电源，三极管的发射极经电阻R42接参考电位，二极管D41的正极接供电电源，二极管D41的负极同时接二极管D42的正极、三极管的发射极以及电阻R43的一端，电阻R43的另一端作为对外接口保护电路的输出端，二极管D42的负极接参考电位，电阻R44和电容C41串联后接至参考电位与对外接口保护电路的输出端之间。

本实用新型与现有技术相比的优点在于：

1、本实用新型使用模拟光耦作为隔离器件，不仅可以起到系统隔离的作用，克服了现有技术系统间相互干扰的缺点，还可以产生与被遥测电源伏值线性相关的正向和反向两路模拟信号，可以实时精确的遥测出电源信号的大小；

2、本实用新型根据模拟光耦的输入特点，输入端采取对称结构，保证光耦的正向输入端与反向输入端的结构相同，提高模拟光耦的工作效率。选取合适的分压电阻，使得不同的电源信号在光耦的正向和反向输入端之间的压差相等，使产生的遥测信号的伏值在指定的电压范围内，克服了现有技术直接输出电源伏值的缺点。分压电阻采用两个电阻串连的方式，有利于工程应用时电阻值的选取；

3、本实用新型利用运算放大器构成的减法器，对模拟光耦输出的正向和反向信号作减法并放大，这样不仅可以减小信号在传输过程中引入的共模干扰，提高了遥测信号在传输过程中的抗干扰能力，同时放大遥测信号，便于后级电路对遥测信号进行判读和处理；

4、本实用新型在对外接口处采用对外接口保护电路，通过晶体管构成的电压跟随器不仅可以准确的传输遥测信号，还可以提高遥测信号的驱动能力，方便后级电路的使用。同时使用二极管和电阻等器件，保护电路受到来自接口处的短路、过压或反向电压等异常情况的损害。

附图说明

图1为本实用新型电源遥测电路的组成原理图；

图2为本实用新型电源遥测电路中光耦隔离电路的组成原理图；

图3为本实用新型电源遥测电路中遥测信号放大电路的组成原理图；

图4为本实用新型电源遥测电路中对外接口保护电路的组成原理图。

具体实施方式

如图1所示，为实用新型电源遥测电路的组成原理图，包括光耦隔离电路、遥测信号放大电路和对外接口保护电路，具体工作过程为：光耦隔离电路将遥测电路和被遥测电源进行隔离并根据被遥测电源的电压值产生与所述电压值大小成线性关系的正向模拟遥测信号和反向模拟遥测信号送至遥测信号放大电路；遥测信号放大电路利用减法器对光耦隔离电路传来的正向模拟遥测信号和反向模拟遥测信号作减法并将结果进行放大后输出给对外接口保护电路；对外接口保护电路将接收到的经放大后的模拟遥测差值信号输出给后级电路，同时防止接口处出现短路、反向电压或过电压.

光耦隔离电路的组成如图2所示，端口201接被遥测电源的正极，端口202接被遥测电源的负极。光耦231的正向输入端241与反向输入端242采用对称的电路形式，端口201与光耦231的正向输入端241之间串连两个电阻R21与R23，端口202与光耦231的反向输入端242之间串连两个电阻R22和R24，光耦231正向输入端241对地接电阻R27，反向输入端242对地接电阻R26。电阻R26和R27不仅起到了分压的作用，而且还可以使电源信号与遥测电路有共同的参考地层。光耦231正向输入端241与反向输入端242之间并连电阻R25和电容C21，起滤波作用，提高电路的抗干扰性。端口203为光耦231正输出端，端口204为光耦231负输出端，两者分别作为光耦隔离电路的两个输出端。光耦231对其前后的系统进行隔离，端口205为光耦231前的系统的供电电源，端口208为光耦231前的系统的参考地；端口206为光耦231后的系统的供电电源，端口207为光耦231后的系统的参考地。本实用新型中，光耦231采用模拟光耦。

设电源电压为U₁，通过电阻R21～R27分压后，在光耦231正向输入端241和反向输入端242之间产生电压U₂，根据所选择的模拟光耦的输入输出特性曲线，选择合适的U₂，使得在U₁变化范围内光耦231正输出端203电压U₃与U₁成线性关系，同样光耦负输出端204电压U₄也与U₁成线性关系，U₃与U₄的大小与模拟光耦本身的性能有关。本实用新型遥测电路中U₁与U₂的关系式为：

$U_2=\frac{U_{1}R25(R26+R27)}{R25(R26+R27)+(R21+R22+R23+R24)(R25+R26+R27)}$

上式中R21～R27分别代表电路R21～R27的电阻值。为了便于工程实现，也为了模拟光耦正向输入端和反向输入端的电路结构对称，通常取电阻R21和电阻R22的阻值相等，电阻R23和电阻R24的阻值相等，电阻R26和电阻R27的阻值相等。

如图3所示，为遥测信号放大电路的组成原理图，端口301接收光耦隔离电路正输出端203的信号U₃，端口302接收光耦隔离电路负输出端204的信号U₄。本电路采用减法器的连接方式，设运算放大器321的输出端333的电压为U₅，同向输入端331处的电压为U₆，反向输入端332处的电压为U₇，根据减法器电路形式得：

$U_6{=U}_3\·\frac{R33}{R31+R33}$

又根据运算放大器性质有：

U₇＝U₆

由于运算放大器321的同向输入端331与反向输入端332的输入电流近似为0，所以有：

$\frac{U_5-U_7}{R34}=\frac{U_7-U_4}{R32}$

则U₃、U₄和U₅的关系式为：

上式中R31～R34分别代表电路R31～R34的电阻值。

在实际使用中，运算放大器321的同向输入端331与反向输入端332采取对称形式，即选择R31＝R32，R33＝R34，则U₅可简化为：

$U_5=\frac{R34}{R32}(U_3-U_4)$

通过选择R31～R34，可将遥测信号放大到合适的电压值输出。R35为传输线阻抗匹配电阻，其一端接运算放大器321的输出端333，另一端作为遥测信号放大电路的输出端303。

图4所示为对外接口保护电路的组成原理图，端口401接收遥测信号放大电路输出端口303输出的遥测信号，端口402接供电电源。使用NPN型晶体管构成电压跟随电路，端口403为电路输出端，端口403处的电压跟随端口401处的电压变化而变化，电阻R43为输出端的匹配电阻，与传输线阻抗进行匹配。电阻R44与C41串连接在端口403与参考地之间起到了滤波作用。二极管D41起到了过压保护作用，若输出端口403异常引入过大电压，则二极管D41导通，将过压引入电源。二极管D42起到了反向电压保护作用，若输出端口403异常引入反向电压，则二极管D42导通，将反向电压引入参考地。若输出端口403异常短路，则电阻R42与R43起到了短路保护的作用。

本实用新型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 (5)

1.多光谱遥感相机焦面电源遥测电路，其特征在于包括：光耦隔离电路、遥测信号放大电路和对外接口保护电路，光耦隔离电路将遥测电路和被遥测电源进行隔离并根据被遥测电源的电压值产生与所述电压值大小成线性关系的正向模拟遥测信号和反向模拟遥测信号送至遥测信号放大电路；遥测信号放大电路利用减法器对光耦隔离电路传来的正向模拟遥测信号和反向模拟遥测信号作减法并将结果进行放大后输出给对外接口保护电路；对外接口保护电路将接收到的经放大后的模拟遥测差值信号输出给后级电路，同时防止接口处出现短路、反向电压或过电压。

2.根据权利要求1所述的多光谱遥感相机焦面电源遥测电路，其特征在于：所述的光耦隔离电路包括光耦(231)、电阻R21～R27以及电容C21；电源正端(201)与光耦(231)的正输入端(241)之间串接电阻R21和R23，电源负端(202)与光耦(231)的负输入端(242)之间串接电阻R22和R24，电阻R25和电容C21并联后接至光耦(231)的正输入端(241)和光耦(231)的负输入端(242)之间；光耦(231)的正输入端(241)和光耦(231)的前接地端(208)之间串接电阻R27，光耦(231)的负输入端(242)和光耦(231)的前接地端(208)之间串接电阻R26，光耦(231)的正输出端(203)和光耦(231)的负输出端(204)分别作为光耦隔离电路的两个输出端。

3.根据权利要求2所述的多光谱遥感相机焦面电源遥测电路，其特征在于：所述的电阻R21和电阻R22的阻值相等，电阻R23和电阻R24的阻值相等，电阻R26和电阻R27的阻值相等。

4.根据权利要求1或2所述的多光谱遥感相机焦面电源遥测电路，其特征在于：所述的遥测信号放大电路为减法器的连接方式，包括运算放大器(321)和电阻R31～R35，光耦隔离电路中光耦(231)的正输出端(203)经电阻R31接至运算放大器(321)的同向输入端(331)，光耦隔离电路中光耦(231)的负输出端(204)经电阻R32接至运算放大器(321)的反向输入端(332)，运算放大器(321)的同向输入端(331)经过电阻R33接参考电位，运算放大器(321)的反向输入端(332)经过电阻R34接运算放大器(321)的输出端(333)，电阻R45的一端接运算放大器(321)的输出端(333)，电阻R45的另一端作为遥测信号放大电路的输出端(303)。

5.根据权利要求4所述的多光谱遥感相机焦面电源遥测电路，其特征在于：所述的对外接口保护电路包括三极管(451)、二极管D41和D42、电阻R41～R44和电容C41，遥测信号放大电路的输出端(303)经电阻R41接至三极管(451)的基极(441)，三极管(451)的集电极(442)接供电电源(402)，三极管(451)的发射极(443)经电阻R42接参考电位，二极管D41的正极接供电电源(402)，二极管D41的负极同时接二极管D42的正极、三极管(451)的发射极(443)以及电阻R43的一端，电阻R43的另一端作为对外接口保护电路的输出端(403)，二极管D42的负极接参考电位，电阻R44和电容C41串联后接至参考电位与对外接口保护电路的输出端(403)之间。

Images