CN213518747U - 一种科普型航天器模拟设备的电控系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种科普型航天器模拟设备的电控系统，航天器模拟设备包括三组自由运动的平台座椅，平台座椅上设有操作杆，平台座椅的一侧设有仿真操作面板，平台座椅的前方设有仿真航天器仪表盘，仿真航天器仪表盘的下方设有用于播放视频的显示屏，显示屏正对平台座椅设置，每个平台座椅前均对应有一个显示屏。所述电控系统应用于科普型航天器模拟设备中，包括MCU模块、串口通讯模块、USB供电通讯模块、电平转换模块和按键模块，串口通讯模块、USB供电通讯模块和按键模块连接MCU模块，电平转换模块为各模块供电。

Description

一种科普型航天器模拟设备的电控系统

技术领域

本实用新型是一种科普型航天器模拟设备的电控系统，属于展示用科技普及器材技术领域。

背景技术

航天活动：包括航天技术（又称空间技术），空间应用和空间科学三大部分。航天技术是指为航天活动提供技术手段和保障条件的综合性工程技术。空间应用是指利用航天技术及其开发的空间资源在科学研究、国民经济、国防建设、文化教育等领域的各种应用技术的总称。空间资源系指地球大气层以外的可为人类开发和利用的各种环境、能源与物质资源，入空间高远位置、高真空、超低温、强辐射、微重力环境、太阳能以及地球以外天体的物质资源等。

市面上现有的出舱训练模拟器很多，有偏重真实的，有偏重娱乐的。

偏重真实的模拟器特点是仿真度高，所有按钮和屏幕的显示参数完全模拟出舱训练流程，优点是真实，缺点是操作极其繁琐，需要长时间专门训练才可以操控自如；偏重娱乐的模拟器优点是画面刺激，缺点同样是操作繁琐，而且难以起到教育作用。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种科普型航天器模拟设备的电控系统，整个过程简化操作步骤，保留飞行的动感体验，营造出一种遨游太空的气氛，适应人群广，操作过程清晰动感，通过娱乐化的方式展现航天器的整个飞行和执行任务过程，解决了相关知识科普的复杂性和乏味性难题，寓教于乐。

为解决以上技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种科普型航天器模拟设备，包括三组自由运动的平台座椅，平台座椅上设有操作杆，平台座椅的一侧设有仿真操作面板，平台座椅的前方设有仿真航天器仪表盘，仿真航天器仪表盘的下方设有用于播放视频的显示屏，显示屏正对平台座椅设置，每个平台座椅前均对应有一个显示屏。

一种科普型航天器模拟设备的电控系统，所述电控系统应用于一种科普型航天器模拟设备中，包括MCU模块、串口通讯模块、USB供电通讯模块、电平转换模块和按键模块，串口通讯模块、USB供电通讯模块和按键模块连接MCU模块，电平转换模块为各模块供电；

所述MCU模块包括芯片U3，芯片U3的型号为STM32F103C8T6。

进一步的，所述芯片U3的5脚连接有晶振U1的一端和电容C8一端，芯片U3的6脚连接有晶振U1的另一端和电容C12一端，电容C12另一端和电容C8另一端接地，芯片U3的7脚连接有电容C6一端和按键开关SW1一端，电容C6另一端和按键开关SW1另一端接地；

所述芯片U3的20脚连接有电阻R30一端，电阻R30另一端接地，芯片U3的28脚连接有电阻R26一端，电阻R26另一端连接有发光二极管LED1一端，发光二极管LED1另一端接地。

进一步的，所述USB供电通讯模块包括USB接口USB1，USB接口USB1的1脚接5V，USB接口USB1的2脚连接有电阻R27一端，电阻R27另一端连接有芯片U3的32脚，USB接口USB1的3脚连接有电阻R28一端和电阻R29一端，电阻R28另一端连接有芯片U3的33脚，电阻R29另一端连接有三极管Q1的3脚，三极管Q1的1脚连接有电阻R31一端，电阻R31另一端连接有芯片U3的28脚，三极管Q1的2脚接VCC电源。

进一步的，所述电平转换模块包括芯片U4，芯片U4的型号为LM2596S；

所述芯片U4的1脚连接有电容C16一端和保险丝FB1一端，电容C16另一端接地，保险丝FB1另一端连接有二极管D14一端，二极管D14另一端连接有接插件J10的1脚，接插件J10的2脚接地。

进一步的，所述芯片U4的2脚连接有二极管D13一端和电感L2一端，二极管D13另一端接地，电感L2另一端连接有芯片U4的4脚和电容C17一端，并输出5V，电容C17另一端接地。

进一步的，所述电平转换模块还包括芯片U5，芯片U5的型号为LM1117，芯片U5的3脚连接有电容C15一端、电容C14一端和接插件J9的1脚，接插件J9的2脚、电容C15另一端、电容C14另一端和芯片U5的1脚接地。

进一步的，所述芯片U5的4脚和2脚连接有电感L1一端和电容C18一端，电容C18另一端接地，电感L1另一端连接有电容C19一端和电容C20一端，并接VCC电源，电容C19另一端和电容C20另一端接地。

进一步的，所述按键模块包括接插件J1，接插件J1的1脚连接有二极管D1一端，二极管D1另一端连接有芯片U3的39脚和电阻R1一端，电阻R1另一端接VCC电源；接插件J1的2脚连接有二极管D2一端，二极管D2另一端连接有芯片U3的40脚和电阻R2一端，电阻R2另一端接VCC电源；接插件J1的3脚连接有二极管D3一端，二极管D3另一端连接有芯片U3的41脚和电阻R3一端，电阻R3另一端接VCC电源；接插件J1的4脚连接有二极管D4一端，二极管D4另一端连接有芯片U3的42脚和电阻R4一端，电阻R4另一端接VCC电源；接插件J1的5脚连接有二极管D5一端，二极管D5另一端连接有芯片U3的43脚和电阻R5一端，电阻R5另一端接VCC电源；接插件J1的6脚连接有二极管D6一端，二极管D6另一端连接有芯片U3的45脚和电阻R6一端，电阻R6另一端接VCC电源。

进一步的，所述接插件J1的7脚连接有二极管D7一端，二极管D7另一端连接有芯片U3的46脚和电阻R7一端，电阻R7另一端接VCC电源；接插件J1的8脚连接有二极管D8一端，二极管D8另一端连接有芯片U3的14脚和电阻R8一端，电阻R8另一端接VCC电源；接插件J1的9脚连接有二极管D9一端，二极管D9另一端连接有芯片U3的15脚和电阻R9一端，电阻R9另一端接VCC电源；接插件J1的10脚连接有二极管D10一端，二极管D10另一端连接有芯片U3的16脚和电阻R10一端，电阻R10另一端接VCC电源；接插件J1的11脚连接有二极管D11一端，二极管D11另一端连接有芯片U3的17脚和电阻R11一端，电阻R11另一端接VCC电源；接插件J1的12脚连接有二极管D12一端，二极管D12另一端连接有芯片U3的18脚和电阻R12一端，电阻R12另一端接VCC电源。

本实用新型采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

整个过程简化操作步骤，保留飞行的动感体验，营造出一种遨游太空的气氛，适应人群广，操作过程清晰动感，通过娱乐化的方式展现航天器的整个飞行和执行任务过程，解决了相关知识科普的复杂性和乏味性难题，寓教于乐。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型中航天器模拟设备的结构示意图；

图2为本实用新型中电控系统的MCU模块的电路图；

图3为本实用新型中电控系统的USB供电通讯模块的电路图；

图4和图5为本实用新型中电控系统的电平转换模块的电路图；

图6为本实用新型中电控系统的按键模块的电路图。

具体实施方式

实施例1，如图1所示，一种科普型航天器模拟设备，包括三组自由运动的平台座椅1，平台座椅1上设有操作杆2，平台座椅1的一侧设有仿真操作面板3，平台座椅1的前方设有仿真航天器仪表盘4，仿真航天器仪表盘4的下方设有用于播放视频的显示屏5，显示屏5正对平台座椅1设置，每个平台座椅1前均对应有一个显示屏5。

三个自由运动平台座椅可以受整体进程控制运动也可由体验者通过操纵操作杆手动操控运动，进程控制运动是指当整体体验进程到达一定场景下，运动平台座椅作出相应的动作，如转弯动作产生的时候平台座椅同时向一侧偏转，模拟相关的动作；手动操控是指当整体进程需要体验者手动控制航天器进行动作时手动控制的动作也会使座椅产生相应的运动。

所述可自由运动的平台座椅现有技术中已经有很多实现方式，此处不再赘述。

每个模拟设备可有3位参与者，每位参与者的工位硬件相同，都包含运动座椅、操作面板、显示屏等，但每个工位承担的任务不同，所以操作时机和操作流程有各自的特色。这3位参与者相互配合，依次完成躲避陨石、流星、太空垃圾等危险状况，冲出太阳系，每个参与者任务不同，操作不同，但是每个人都可以了解整个过程。

本项目简化操作流程，在不同阶段不同任务不同操作均有提示，所以小到小学生，大到老人都可以参与体验，覆盖年龄段很广。

如图2至图6所示，一种科普型航天器模拟设备的电控系统包括MCU模块、串口通讯模块、USB供电通讯模块、电平转换模块和按键模块，串口通讯模块、USB供电通讯模块和按键模块连接MCU模块，电平转换模块为各模块供电。

所述MCU模块包括芯片U3，芯片U3的型号为STM32F103C8T6，芯片U3的5脚连接有晶振U1的一端和电容C8一端，芯片U3的6脚连接有晶振U1的另一端和电容C12一端，电容C12另一端和电容C8另一端接地，芯片U3的7脚连接有电容C6一端和按键开关SW1一端，电容C6另一端和按键开关SW1另一端接地。

所述芯片U3的20脚连接有电阻R30一端，电阻R30另一端接地，芯片U3的28脚连接有电阻R26一端，电阻R26另一端连接有发光二极管LED1一端，发光二极管LED1另一端接地。

所述芯片U3的34脚连接有接插件J4的1脚，芯片U3的37脚连接有接插件J4的2脚，接插件J4的3脚接地，接插件J4的4脚接VCC电源。

所述USB供电通讯模块包括USB接口USB1，USB接口USB1的1脚接5V，USB接口USB1的2脚连接有电阻R27一端，电阻R27另一端连接有芯片U3的32脚，USB接口USB1的3脚连接有电阻R28一端和电阻R29一端，电阻R28另一端连接有芯片U3的33脚，电阻R29另一端连接有三极管Q1的3脚，三极管Q1的1脚连接有电阻R31一端，电阻R31另一端连接有芯片U3的28脚，三极管Q1的2脚接VCC电源。

所述电平转换模块包括芯片U4，芯片U4的型号为LM2596S，芯片U4的1脚连接有电容C16一端和保险丝FB1一端，电容C16另一端接地，保险丝FB1另一端连接有二极管D14一端，二极管D14另一端连接有接插件J10的1脚，接插件J10的2脚接地，芯片U4的6脚、3脚和5脚接地，芯片U4的2脚连接有二极管D13一端和电感L2一端，二极管D13另一端接地，电感L2另一端连接有芯片U4的4脚和电容C17一端，并输出5V，电容C17另一端接地。

所述电平转换模块还包括芯片U5，芯片U5的型号为LM1117，芯片U5的3脚连接有电容C15一端、电容C14一端和接插件J9的1脚，接插件J9的2脚、电容C15另一端、电容C14另一端和芯片U5的1脚接地，芯片U5的4脚和2脚连接有电感L1一端和电容C18一端，电容C18另一端接地，电感L1另一端连接有电容C19一端和电容C20一端，并接VCC电源，电容C19另一端和电容C20另一端接地。

所述按键模块包括接插件J1，接插件J1的1脚连接有二极管D1一端，二极管D1另一端连接有芯片U3的39脚和电阻R1一端，电阻R1另一端接VCC电源；接插件J1的2脚连接有二极管D2一端，二极管D2另一端连接有芯片U3的40脚和电阻R2一端，电阻R2另一端接VCC电源；接插件J1的3脚连接有二极管D3一端，二极管D3另一端连接有芯片U3的41脚和电阻R3一端，电阻R3另一端接VCC电源；接插件J1的4脚连接有二极管D4一端，二极管D4另一端连接有芯片U3的42脚和电阻R4一端，电阻R4另一端接VCC电源；接插件J1的5脚连接有二极管D5一端，二极管D5另一端连接有芯片U3的43脚和电阻R5一端，电阻R5另一端接VCC电源；接插件J1的6脚连接有二极管D6一端，二极管D6另一端连接有芯片U3的45脚和电阻R6一端，电阻R6另一端接VCC电源；接插件J1的7脚连接有二极管D7一端，二极管D7另一端连接有芯片U3的46脚和电阻R7一端，电阻R7另一端接VCC电源；接插件J1的8脚连接有二极管D8一端，二极管D8另一端连接有芯片U3的14脚和电阻R8一端，电阻R8另一端接VCC电源；接插件J1的9脚连接有二极管D9一端，二极管D9另一端连接有芯片U3的15脚和电阻R9一端，电阻R9另一端接VCC电源；接插件J1的10脚连接有二极管D10一端，二极管D10另一端连接有芯片U3的16脚和电阻R10一端，电阻R10另一端接VCC电源；接插件J1的11脚连接有二极管D11一端，二极管D11另一端连接有芯片U3的17脚和电阻R11一端，电阻R11另一端接VCC电源；接插件J1的12脚连接有二极管D12一端，二极管D12另一端连接有芯片U3的18脚和电阻R12一端，电阻R12另一端接VCC电源。

所述MCU模块为整体主控核心，控制整个设备的工作流程；串口通讯模块为对外通信模块，可通过与外部通信实现运行状态信息外传、外部指令信息内收；USB供电通讯模块与工控机相连，使用工控机USB接口供电，同时可以与工控机之间产生通讯；电压转换模块，此控制板可外接12～5V宽电压，并且可将输入电压转换成每个模块需要的电压；按键开关检测模块将模拟设备中可以操作面板上可操作的按键，以及操作杆接入，MCU内部程序根据判断不同按键开关的闭合与打开，产生数据，通过串口发送至计算机。

本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好的说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (9)

1.一种科普型航天器模拟设备的电控系统，其特征在于：所述航天器模拟设备包括三组自由运动的平台座椅（1），平台座椅（1）上设有操作杆（2），平台座椅（1）的一侧设有仿真操作面板（3），平台座椅（1）的前方设有仿真航天器仪表盘（4），仿真航天器仪表盘（4）的下方设有用于播放视频的显示屏（5），显示屏（5）正对平台座椅（1）设置，每个平台座椅（1）前均对应有一个显示屏（5）；

所述电控系统应用于科普型航天器模拟设备中，包括MCU模块、串口通讯模块、USB供电通讯模块、电平转换模块和按键模块，串口通讯模块、USB供电通讯模块和按键模块连接MCU模块，电平转换模块为各模块供电；

所述MCU模块包括芯片U3，芯片U3的型号为STM32F103C8T6。

2.如权利要求1所述的一种科普型航天器模拟设备的电控系统，其特征在于：所述芯片U3的5脚连接晶振U1的一端和电容C8一端，芯片U3的6脚连接晶振U1的另一端和电容C12一端，电容C12另一端和电容C8另一端接地，芯片U3的7脚连接电容C6一端和按键开关SW1一端，电容C6另一端和按键开关SW1另一端接地；

所述芯片U3的20脚连接电阻R30一端，电阻R30另一端接地，芯片U3的28脚连接电阻R26一端，电阻R26另一端连接发光二极管LED1一端，发光二极管LED1另一端接地。

3.如权利要求1所述的一种科普型航天器模拟设备的电控系统，其特征在于：所述USB供电通讯模块包括USB接口USB1，USB接口USB1的1脚接5V，USB接口USB1的2脚连接电阻R27一端，电阻R27另一端连接芯片U3的32脚，USB接口USB1的3脚连接电阻R28一端和电阻R29一端，电阻R28另一端连接芯片U3的33脚，电阻R29另一端连接三极管Q1的3脚，三极管Q1的1脚连接电阻R31一端，电阻R31另一端连接芯片U3的28脚，三极管Q1的2脚接VCC电源。

4.如权利要求1所述的一种科普型航天器模拟设备的电控系统，其特征在于：所述电平转换模块包括芯片U4，芯片U4的型号为LM2596S；

所述芯片U4的1脚连接电容C16一端和保险丝FB1一端，电容C16另一端接地，保险丝FB1另一端连接二极管D14一端，二极管D14另一端连接接插件J10的1脚，接插件J10的2脚接地。

5.如权利要求4所述的一种科普型航天器模拟设备的电控系统，其特征在于：所述芯片U4的2脚连接二极管D13一端和电感L2一端，二极管D13另一端接地，电感L2另一端连接芯片U4的4脚和电容C17一端，并输出5V，电容C17另一端接地。

6.如权利要求1所述的一种科普型航天器模拟设备的电控系统，其特征在于：所述电平转换模块还包括芯片U5，芯片U5的型号为LM1117，芯片U5的3脚连接电容C15一端、电容C14一端和接插件J9的1脚，接插件J9的2脚、电容C15另一端、电容C14另一端和芯片U5的1脚接地。

7.如权利要求6所述的一种科普型航天器模拟设备的电控系统，其特征在于：所述芯片U5的4脚和2脚连接电感L1一端和电容C18一端，电容C18另一端接地，电感L1另一端连接电容C19一端和电容C20一端，并接VCC电源，电容C19另一端和电容C20另一端接地。

8.如权利要求1所述的一种科普型航天器模拟设备的电控系统，其特征在于：所述按键模块包括接插件J1，接插件J1的1脚连接二极管D1一端，二极管D1另一端连接芯片U3的39脚和电阻R1一端，电阻R1另一端接VCC电源；接插件J1的2脚连接二极管D2一端，二极管D2另一端连接芯片U3的40脚和电阻R2一端，电阻R2另一端接VCC电源；接插件J1的3脚连接二极管D3一端，二极管D3另一端连接芯片U3的41脚和电阻R3一端，电阻R3另一端接VCC电源；接插件J1的4脚连接二极管D4一端，二极管D4另一端连接芯片U3的42脚和电阻R4一端，电阻R4另一端接VCC电源；接插件J1的5脚连接二极管D5一端，二极管D5另一端连接芯片U3的43脚和电阻R5一端，电阻R5另一端接VCC电源；接插件J1的6脚连接二极管D6一端，二极管D6另一端连接芯片U3的45脚和电阻R6一端，电阻R6另一端接VCC电源。

9.如权利要求8所述的一种科普型航天器模拟设备的电控系统，其特征在于：所述接插件J1的7脚连接二极管D7一端，二极管D7另一端连接芯片U3的46脚和电阻R7一端，电阻R7另一端接VCC电源；接插件J1的8脚连接二极管D8一端，二极管D8另一端连接芯片U3的14脚和电阻R8一端，电阻R8另一端接VCC电源；接插件J1的9脚连接二极管D9一端，二极管D9另一端连接芯片U3的15脚和电阻R9一端，电阻R9另一端接VCC电源；接插件J1的10脚连接二极管D10一端，二极管D10另一端连接芯片U3的16脚和电阻R10一端，电阻R10另一端接VCC电源；接插件J1的11脚连接二极管D11一端，二极管D11另一端连接芯片U3的17脚和电阻R11一端，电阻R11另一端接VCC电源；接插件J1的12脚连接二极管D12一端，二极管D12另一端连接芯片U3的18脚和电阻R12一端，电阻R12另一端接VCC电源。

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