CN207550547U - 卫星应用通用型的机构驱动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种卫星应用通用型的机构驱动器，包括：通过印制板接插件连接的至少一个电源模块和至少一个驱动模块所构成的机构驱动器的基本结构；其中，所述印制板接插件中包含有多个接点，所述接点包括：一次电源接点、二次电源接点、地线接点、数据总线接点、地址总线接点；所述电源模块，用于给所述驱动模块提供电能；所述驱动模块，用于驱动卫星的多路机构。本实用新型采用标准功能模块，功能独立；可以根据机构数量不同和功能需求研制和选取不同功能模块，从而能够快速拼接组合成相应驱动器产品。整体产品架构具有小型化、轻量化、集成化的优势；具有良好的可扩展性和互换性；实现了空间机构驱动控制产品研制的快速设计，极大减小了研制成本和周期。

Description

卫星应用通用型的机构驱动器

技术领域

本实用新型涉及卫星控制技术领域，具体地，涉及卫星应用通用型的机构驱动器。

背景技术

目前，现役卫星上存在大量包含转动机构的系统产品，如太阳帆板、雷达天线、光学载荷等，相关任务中需要执行转动动作的机构都有与之配套的机构驱动控制产品，以具备电源转换及输出、通讯、机构健康监测、驱动器健康检测、电机驱动控制等功能。但传统卫星应用的机构驱动控制器及其设计方法还存在许多不足，主要表现在：

1)产品适用性差。产品基本按照需求定制设计，项目需求存在差异，原有产品方案就无法满足使用，产品都需要重新研发；

2)产品扩展性差。机构负载和数据采集对象数量出现增加和变化，设计产品方案必须重新设计；

3)产品集成度差。卫星上的不同机构分属不同应用系统，相应的机构驱动器也都是独立产品；

4)产品研制周期长，成本高，新产品的研制必须投入大量工程验证工作。

在现有宇航产品集成化越来越高、研制任务数量快速增长、研制周期越来越短的情况下，原有的空间机构驱动器设计方案越来越不能适应快速研制的要求。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种卫星应用通用型的机构驱动器。

根据本实用新型提供的卫星应用通用型的机构驱动器，包括：通过印制板接插件连接的至少一个电源模块和至少一个驱动模块所构成的机构驱动器的基本结构；其中，所述印制板接插件中包含有多个接点，所述接点包括：一次电源接点、二次电源接点、地线接点、数据总线接点、地址总线接点；

所述电源模块，用于给所述驱动模块提供电能；

所述驱动模块，用于驱动卫星的多路机构。

可选地，还包括：不同类型的多个驱动模块，或者控制模块，或者综合模块；所述电源模块、控制模块、综合模块，以及不同类型的多个驱动模块之间通过印制板接插件组合连接；其中，

所述电源模块，用于给所述驱动模块、控制模块、综合模块提供电能；

所述控制模块，用于对驱动模块反馈的卫星的多路机构的状态数据进行分析，生成对驱动模块的控制信号；

所述综合模块包括：多路温度采集器、温度调节器、通讯串口，所述综合模块用于：将采集到的多路机构的温度信息通过通讯串口发送给控制模块，并接收所述控制模块发送的温度控制信号，根据所述温度控制信号利用温度调节器调节多路机构的温度。

可选地，在满足二次电源功率15W负载输出条件下，通过在所述基本结构上增加驱动模块的数量，以及增加控制模块和/或综合模块，以构成满足不同机构数量、控制要求的机构驱动器。

可选地，所述电源模块的输入端与印制板接插件的一次电源接点相连，所述电源模块的输出端与印制板接插件的二次电源接点相连，所述驱动模块与印制板接插件的二次电源接点相连；具体的：

所述电源模块接收外部输入的一次电源，并转化为二次电源后传输给所述驱动模块。

可选地，所述电源模块包括：主份电源支路、备份电源支路以及开关机电路，其中：

所述开关机电路用于进行主份电源支路和备份电源支路之间的切换；

主份电源支路包括：依次连接的浪涌抑制电路、电源保护电路、电源转换电路，所述浪涌抑制电路通过主备切换电路与电网连接，所述电源转换电路将经过转化得到的二次电源后通过所述印制板接插件输出；

备份电源支路包括：依次连接的浪涌抑制电路、电源保护电路、电源转换电路，所述浪涌抑制电路通过主备切换电路与电网连接，所述电源转换电路将经过转化得到的二次电源后通过所述印制板接插件输出。

可选地，所述驱动模块包括：并联的主份驱动电路和备份驱动电路，所述主份驱动电路通过主份内总线与所述印制板接插件连接，所述备份驱动电路通过备份内总线与所述印制板接插件连接；其中：

所述主份驱动电路包括：旋转变压器供电及采集电路、到位开关采集电路、电机驱动电路、RS422通讯电路、FPGA电路、信号隔离电路、电源转换电路；所述FPGA电路的一端分别与旋转变压器供电及采集电路、到位开关采集电路、电机驱动电路、RS422通讯电路相连，所述FPGA电路的另一端与信号隔离电路、电源转换电路相连；电源模块通过所述电源转换电路向所述FPGA电路供电；所述信号隔离电路通过主份内总线与所述印制板接插件连接；

所述备份驱动电路包括：旋转变压器供电及采集电路、到位开关采集电路、电机驱动电路、RS422通讯电路、FPGA电路、信号隔离电路、电源转换电路；所述FPGA电路的一端分别与旋转变压器供电及采集电路、到位开关采集电路、电机驱动电路、RS422通讯电路相连，所述FPGA电路的另一端与信号隔离电路、电源转换电路相连；电源模块通过所述电源转换电路向所述FPGA电路供电；所述信号隔离电路通过备份内总线与所述印制板接插件连接。

可选地，所述综合模块包括：并联的主份综合电路和备份综合电路，所述主份综合电路通过主份内总线与所述印制板接插件连接，所述备份综合电路通过备份内总线与所述印制板接插件连接；其中：

所述主份综合电路包括：温度采集电路、温度控制电路、RS422通讯电路、FPGA电路、信号隔离电路、电源转换电路；所述FPGA电路的一端分别与温度采集电路、温度控制电路、RS422通讯电路相连，所述FPGA电路的另一端与信号隔离电路、电源转换电路相连；电源模块通过所述电源转换电路向所述FPGA电路供电；所述信号隔离电路通过主份内总线与所述印制板接插件连接；

所述备份综合电路包括：温度采集电路、温度控制电路、RS422通讯电路、FPGA电路、信号隔离电路、电源转换电路；所述FPGA电路的一端分别与温度采集电路、温度控制电路、RS422通讯电路相连，所述FPGA电路的另一端与信号隔离电路、电源转换电路相连；电源模块通过所述电源转换电路向所述FPGA电路供电；所述信号隔离电路通过主份内总线与所述印制板接插件连接。

可选地，所述控制模块包括：并联的主份控制电路和备份控制电路，所述主份控制电路通过主份内总线与所述印制板接插件连接，所述备份控制电路通过备份内总线与所述印制板接插件连接；其中：

所述主份控制电路包括：1553B通讯电路、RS422通讯电路、中央处理器CPU电路、信号隔离电路，所述中央处理器CPU电路的一端分别与所述1553B通讯电路、RS422通讯电路连接，所述中央处理器CPU电路的另一端通过所述信号隔离电路与所述印制板接插件连接；

所述备份控制电路包括：1553B通讯电路、RS422通讯电路、中央处理器CPU电路、信号隔离电路，所述中央处理器CPU电路的一端分别与所述1553B通讯电路、RS422通讯电路连接，所述中央处理器CPU电路的另一端通过所述信号隔离电路与所述印制板接插件连接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本实用新型提供的卫星应用通用型的机构驱动器，整体产品架构具有小型化、轻量化、集成化的优势；具有良好的可扩展性和互换性。

2、本实用新型提供的卫星应用通用型的机构驱动器，采用标准功能模块，功能独立；可以根据机构数量不同和功能需求研制和选取不同功能模块，从而能够快速拼接组合成相应驱动器产品。

3、本实用新型提供的卫星应用通用型的机构驱动器，能够适应卫星上多台不同机构的驱动控制功能产品的一体化设计或者独立设计的需求，实现了空间机构驱动控制产品研制的快速设计，极大减小了研制成本和周期。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型提供的卫星应用通用型的机构驱动器的结构示意图；

图2为本实用新型提供的卫星应用通用型的机构驱动器的安装结构示意图；

图3为本实用新型提供的卫星应用通用型的机构驱动器的原理结构示意图；

图4为本实用新型中电源模块的原理结构示意图；

图5为本实用新型中驱动模块的原理结构示意图；

图6为本实用新型中综合模块的原理结构示意图；

图7为本实用新型中控制模块的原理结构示意图。

图中：

1-控制模块；

2-综合模块；

3-第一驱动模块；

4-第二驱动模块；

5-电源模块。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

图1是本实用新型提供的卫星应用通用型的机构驱动器的结构示意图，图2是本实用新型提供的卫星应用通用型的机构驱动器的安装结构示意图，产品设计采用标准模块结构叠装拼接组成，模块类型有电源模块、控制模块、驱动模块、综合模块。如图1、图2所示，本实用新型提供的卫星应用通用型的机构驱动器，包括：通过印制板接插件连接的至少一个电源模块和至少一个驱动模块所构成的机构驱动器的基本结构；其中，所述印制板接插件中包含有多个接点，所述接点包括：一次电源接点、二次电源接点、地线接点、数据总线接点、地址总线接点；所述电源模块，用于给所述驱动模块提供电能；所述驱动模块，用于驱动卫星的多路机构。可选地，还可以包括不同类型的多个驱动模块，或者控制模块，或者综合模块；所述电源模块、控制模块、综合模块，以及不同类型的多个驱动模块之间通过印制板接插件组合连接；其中，所述电源模块，用于给所述驱动模块、控制模块、综合模块提供电能；所述控制模块，用于对驱动模块反馈的卫星的多路机构的状态数据进行分析，生成对驱动模块的控制信号。所述综合模块包括：多路温度采集器、温度调节器、通讯串口，所述综合模块用于：将采集到的多路机构的温度信息通过通讯串口发送给控制模块，并接收所述控制模块发送的温度控制信号，根据所述温度控制信号利用温度调节器调节多路机构的温度。

图3为本实用新型提供的卫星应用通用型的机构驱动器的原理结构示意图，如图3所示，各模块之间通过印制板间接插件进行电气连接，板件接插件上包含一次电源、二次电源、地线、数据总线、地址总线。印制板接插件型号为IEH公司的板间接插件HMM404。

具体的，产品设计根据控制的机构种类和数量、控制需求，按照功能选择相应的模块。产品模块选择采用的是1(电源模块/必选)+1(控制模块/可选)+X(驱动模块/多型/必选，类型可选)+Y(综合模块/可选)方式，在满足二次电源功率输出条件下，多模块拼接组合成所需产品；

图4为本实用新型中电源模块的原理结构示意图。如图4所示，电源模块接收外部一次电源，转化为驱动器所用的二次电源，通过内总线接插件向产品内连接在总线上的各模块供电，模块内部有两套互为冷备份电路，可通过外部OC门指令实现驱动控制器开关机和主备机切换；电源模块包含开关机电路、主备切换电路、浪涌抑制电路、电源保护电路、电源转换电路；

图5为本实用新型中驱动模块的原理结构示意图，如图5所示，驱动模块对一般机构控制做了基本功能的包络，包括对外RS422串口通讯、机构状态数据采集、控制逻辑处理、电机控制驱动等；每个模块以FPGA为核心，具有两套互为冷备份的线路，每套线路可驱动两个两相电机，也可以独立驱动一个三相电机；驱动器可以按照外部所控制的电机类型、数量、传感器类型，选择驱动模块的相应配置数量。当电机采取开环控制、电流闭环控制模式时，只需要驱动模块即可完成电机驱动功能；当电机控制采取速度、位置闭环时，需选取控制模块参与控制，驱动模块将旋转变压器的信号经采集电路采集后，输入FPGA进行缓存并通过8位数据总线传输给控制模块，由控制模块CPU根据位置数据对FPGA进行速度和位置闭环控制。驱动模块包括:信号隔离电路、FPGA电路、RS422通讯电路、到位开关采集电路、旋转变压器供电及采集电路、电机驱动电路；其中信号隔离电路对8位数据线和16位地址线进行隔离。

图6为本实用新型中综合模块的原理结构示意图，如图6所示，控制模块由CPU处理器为核心，接受外部1553B或RS422指令并反馈数据，通过内总线与各驱动模块、综合模块数据交互，协助各驱动模块进行控制运算和信息处理，模块由两套互为备份的线路组成，模块与内总线之间采取故障隔离设计措施；控制模块包括CPU电路、RS422通讯电路、1553B通讯电路、内总线故障隔离电路；

图7为本实用新型中控制模块的原理结构示意图，如图7所示，综合模块由FPGA为核心，提供多路机构温度采集、温度控制，具备对外部的RS422串口通讯功能，以及通过内总线和控制模块进行数据交互的功能。综合模块包括FPGA电路、RS422通讯电路、总线故障隔离电路、机构温度采集电路、机构温度控制电路。

应用本实用新型提供的卫星应用通用型的机构驱动器，实现了卫星机构控制产品由不同需求的方案定制，升级为不同标准模块的选取拼接设计成产品，能够适应卫星上多台不同机构的驱动控制功能产品的一体化设计或者独立设计的需求，实现了空间机构驱动控制产品研制的快速设计，极大减小了研制成本和周期。与现有产品技术相比本实用新型具有的优点是：产品架构具有小型化、轻量化、集成化的优势；具有良好的可扩展性和互换性。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (8)

1.一种卫星应用通用型的机构驱动器，其特征在于，包括：通过印制板接插件连接的至少一个电源模块和至少一个驱动模块所构成的机构驱动器的基本结构；其中，所述印制板接插件中包含有多个接点，所述接点包括：一次电源接点、二次电源接点、地线接点、数据总线接点、地址总线接点；

所述电源模块，用于给所述驱动模块提供电能；

所述驱动模块，用于驱动卫星的多路机构。

2.根据权利要求1所述的卫星应用通用型的机构驱动器，其特征在于，还包括：不同类型的多个驱动模块，或者控制模块，或者综合模块；所述电源模块、控制模块、综合模块，以及不同类型的多个驱动模块之间通过印制板接插件组合连接；其中，

所述电源模块，用于给所述驱动模块、控制模块、综合模块提供电能；

所述控制模块，用于对驱动模块反馈的卫星的多路机构的状态数据进行分析，生成对驱动模块的控制信号；

所述综合模块包括：多路温度采集器、温度调节器、通讯串口，所述综合模块用于：将采集到的多路机构的温度信息通过通讯串口发送给控制模块，并接收所述控制模块发送的温度控制信号，根据所述温度控制信号利用温度调节器调节多路机构的温度。

3.根据权利要求1所述的卫星应用通用型的机构驱动器，其特征在于，在满足二次电源功率15W负载输出条件下，通过在所述基本结构上增加驱动模块的数量，以及增加控制模块和/或综合模块，以构成满足不同机构数量、控制要求的机构驱动器。

4.根据权利要求1所述的卫星应用通用型的机构驱动器，其特征在于，所述电源模块的输入端与印制板接插件的一次电源接点相连，所述电源模块的输出端与印制板接插件的二次电源接点相连，所述驱动模块与印制板接插件的二次电源接点相连；具体的：

所述电源模块接收外部输入的一次电源，并转化为二次电源后传输给所述驱动模块。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的卫星应用通用型的机构驱动器，其特征在于，所述电源模块包括：主份电源支路、备份电源支路以及开关机电路，其中：

所述开关机电路用于进行主份电源支路和备份电源支路之间的切换；

主份电源支路包括：依次连接的浪涌抑制电路、电源保护电路、电源转换电路，所述浪涌抑制电路通过主备切换电路与电网连接，所述电源转换电路将经过转化得到的二次电源后通过所述印制板接插件输出；

备份电源支路包括：依次连接的浪涌抑制电路、电源保护电路、电源转换电路，所述浪涌抑制电路通过主备切换电路与电网连接，所述电源转换电路将经过转化得到的二次电源后通过所述印制板接插件输出。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的卫星应用通用型的机构驱动器，其特征在于，所述驱动模块包括：并联的主份驱动电路和备份驱动电路，所述主份驱动电路通过主份内总线与所述印制板接插件连接，所述备份驱动电路通过备份内总线与所述印制板接插件连接；其中：

所述主份驱动电路包括：旋转变压器供电及采集电路、到位开关采集电路、电机驱动电路、RS422通讯电路、FPGA电路、信号隔离电路、电源转换电路；所述FPGA电路的一端分别与旋转变压器供电及采集电路、到位开关采集电路、电机驱动电路、RS422通讯电路相连，所述FPGA电路的另一端与信号隔离电路、电源转换电路相连；电源模块通过所述电源转换电路向所述FPGA电路供电；所述信号隔离电路通过主份内总线与所述印制板接插件连接；

所述备份驱动电路包括：旋转变压器供电及采集电路、到位开关采集电路、电机驱动电路、RS422通讯电路、FPGA电路、信号隔离电路、电源转换电路；所述FPGA电路的一端分别与旋转变压器供电及采集电路、到位开关采集电路、电机驱动电路、RS422通讯电路相连，所述FPGA电路的另一端与信号隔离电路、电源转换电路相连；电源模块通过所述电源转换电路向所述FPGA电路供电；所述信号隔离电路通过备份内总线与所述印制板接插件连接。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的卫星应用通用型的机构驱动器，其特征在于，综合模块包括：并联的主份综合电路和备份综合电路，所述主份综合电路通过主份内总线与所述印制板接插件连接，所述备份综合电路通过备份内总线与所述印制板接插件连接；其中：

所述主份综合电路包括：温度采集电路、温度控制电路、RS422通讯电路、FPGA电路、信号隔离电路、电源转换电路；所述FPGA电路的一端分别与温度采集电路、温度控制电路、RS422通讯电路相连，所述FPGA电路的另一端与信号隔离电路、电源转换电路相连；电源模块通过所述电源转换电路向所述FPGA电路供电；所述信号隔离电路通过主份内总线与所述印制板接插件连接；

所述备份综合电路包括：温度采集电路、温度控制电路、RS422通讯电路、FPGA 电路、信号隔离电路、电源转换电路；所述FPGA电路的一端分别与温度采集电路、温度控制电路、RS422通讯电路相连，所述FPGA电路的另一端与信号隔离电路、电源转换电路相连；电源模块通过所述电源转换电路向所述FPGA电路供电；所述信号隔离电路通过主份内总线与所述印制板接插件连接。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的卫星应用通用型的机构驱动器，其特征在于，控制模块包括：并联的主份控制电路和备份控制电路，所述主份控制电路通过主份内总线与所述印制板接插件连接，所述备份控制电路通过备份内总线与所述印制板接插件连接；其中：

所述主份控制电路包括：1553B通讯电路、RS422通讯电路、中央处理器CPU电路、信号隔离电路，所述中央处理器CPU电路的一端分别与所述1553B通讯电路、RS422通讯电路连接，所述中央处理器CPU电路的另一端通过所述信号隔离电路与所述印制板接插件连接；

所述备份控制电路包括：1553B通讯电路、RS422通讯电路、中央处理器CPU电路、信号隔离电路，所述中央处理器CPU电路的一端分别与所述1553B通讯电路、RS422通讯电路连接，所述中央处理器CPU电路的另一端通过所述信号隔离电路与所述印制板接插件连接。