一种在轨激活控制电路

摘要

一种在轨激活控制电路，包括：内部电池、DC/DC模块、检测电路、计时电路、自带传感器、控制模块、指令模块、激活信号模块、负载模块、采集模块和遥测模块，通过多元参数检测、比较、判断，采用自感应自主式及测试一体化控制电路设计，实现了在轨控制电路的自主激活和控制电路的检测，简化了在轨控制电路的控制过程，提高了激活的可靠性和自主性，最大程度上满足了在轨自主激活控制的需求。实现了在轨激活控制电路失重状态下的可靠激活，同时提高了可测试性，缩短了测试时间。

权利要求

1.一种在轨激活控制电路，其特征在于包括：内部电池、DC/DC模块、检测电路、计时电路、传感器、控制模块、指令模块、激活信号模块、负载模块、采集模块和遥测模块；

激活信号模块包括第一开关K1和第二开关K2，第一开关K1和第二开关K2并联连接，第一开关K1闭合时，激活信号模块与负载模块实现电连接，第二开关K2闭合时，激活信号模块通过锌银电池组中的激活电路与锌银电池实现电连接；

飞行时，内部电池为激活信号模块提供一次电源，并通过DC/DC模块为检测电路、计时电路、传感器、控制模块、指令模块、采集模块和遥测模块提供二次电源；

地面测试时，地面电源为激活信号模块提供一次电源；并通过DC/DC模块为检测电路、计时电路、传感器、控制模块、指令模块、采集模块和遥测模块提供二次电源；

检测电路接收外部输入信号并将输入信号传输给计时电路，计时电路检测输入信号的时序；

控制模块采集计时电路和传感器的信号，并判断计时电路和传感器的信号是否符合预先设定的激活条件，若符合，则向指令模块发出激活指令；

在地面测试时，通过地面测试设备模拟计时电路及传感器信号，并将模拟的计时电路及传感器信号传输给控制模块；

指令模块接收到控制模块发送的激活指令后，控制激活信号模块中的第一开关K1和第二开关K2闭合，使得激活信号模块开始工作，激活信号模块开始工作后，给负载模块供电同时将锌银电池组激活，负载模块模拟真实的负载，锌银电池组为负载模块供电；

采集模块实时采集负载模块和激活电路的电压信号，并采集激活控制电路中所有模块的信号，然后将采集到的信号发送给遥测模块，遥测模块将接收到的信号下传到地面控制台；

地面控制台比较采集模块实时采集的负载模块和锌银电池组中的激活电路电压信号，判断在轨激活控制电路是否工作正常。

2.根据权利要求1所述的一种在轨激活控制电路，其特征在于：所述地面电源的输出电压高于内部电池的输出电压。

3.根据权利要求1所述的一种在轨激活控制电路，其特征在于：控制模块采集计时电路和传感器的信号，并判断计时电路和传感器的信号是否符合预先设定的激活条件，若符合，则向指令模块发出激活指令；具体为：传感器检测飞行器是否处于失重状态，计时电路检测输入信号的时序，若飞行器处于失重状态且计时电路检测到的输入信号的时序到达预设的控制时刻，则向指令模块发出激活指令；否则，不向指令模块发出激活指令。

4.根据权利要求1所述的一种在轨激活控制电路，其特征在于：所述地面控制台比较采集模块实时采集的负载模块和锌银电池组中的激活电路电压信号，判断在轨激活控制电路是否工作正常，具体为：地面控制台比较采集模块实时采集的负载模块和激活电路电压信号，若两个电压信号之间的差值小于等于预设的误差阈值，则在轨激活控制电路工作正常，若两个电压信号之间的差值大于预设的误差阈值，则在轨激活控制电路工作不正常。

说明书

一种在轨激活控制电路

技术领域

[0001] 本发明涉及一种在轨激活控制电路，实现了在轨激活控制电路失重状态下的可靠激活，同时提高了可测试性，缩短了测试时间，属于电源及配电系统领域。

背景技术

[0002] 目前国内航天领域的在轨控制电路多采用在地面激活电池组、地面发送控制指令的方式。

[0003] 锌银电池组作为航天领域的常用能源，广泛使用，但其湿态存储时间一般不超过3个月，所以一般在地面激活，只能短期使用。例如锌银电池组需在轨相当长一段时间后才使用，如果在地面就将此电池组激活，电池组在使用前处于湿搁置状态，时间有限，不能超过3个月，所以飞行器无法长期在轨工作。

[0004] 飞行器的控制电路多由地面控制台发送控制指令，通过遥控通道，上传到飞行器，控制执行，可靠性低，并且需要大量的人力、物力，造成许多资源的浪费，更容易由于地面控制人员的误操作，造成不必要的错误。

[0005] 随着航天水平的不断发展，在轨工作时间的不断延长，控制电路的不断创新，传统的控制电路已经不适应当前的发展需求。

发明内容

[0006] 本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，本报告提出了一种在轨激活控制电路，通过采用自感应自主式及测试一体化控制电路设计，实现了在轨控制电路的自主激活和控制电路的检测，简化了在轨控制电路的控制过程，提高了激活的可靠性和自主性，最大程度上满足了在轨自主激活控制的需求。

[0007] 本发明的技术解决方案是：一种在轨激活控制电路，包括：内部电池、DC/DC模块、检测电路、计时电路、传感器、控制模块、指令模块、激活信号模块、负载模块、采集模块和遥测模块；

[0008] 激活信号模块包括第一开关K1和第二开关K2，第一开关K1和第二开关K2并联连接，第一开关K1闭合时，激活信号模块与负载模块实现电连接，第二开关K2闭合时，激活信号模块通过锌银电池组中的激活电路与锌银电池实现电连接；

[0009] 飞行时，内部电池为激活信号模块提供一次电源，并通过DC/DC模块为检测电路、计时电路、传感器、控制模块、指令模块、采集模块和遥测模块提供二次电源；

[0010] 地面测试时，地面电源为激活信号模块提供一次电源；并通过DC/DC模块为检测电路、计时电路、传感器、控制模块、指令模块、采集模块和遥测模块提供二次电源；

[0011] 检测电路接收外部输入信号并将输入信号传输给计时电路，计时电路检测输入信号的时序；

[0012] 控制模块采集计时电路和传感器的信号，并判断计时电路和传感器的信号是否符合预先设定的激活条件，若符合，则向指令模块发出激活指令；

[0013] 在地面测试时，通过地面测试设备模拟计时电路及传感器信号，并将模拟的计时电路及传感器信号传输给控制模块；

[0014] 指令模块接收到控制模块发送的激活指令后，控制激活信号模块中的第一开关K1和第二开关K2闭合，使得激活信号模块开始工作，激活信号模块开始工作后，给负载模块供电同时将锌银电池组激活，负载模块模拟真实的负载，锌银电池组为其负载供电；

[0015] 采集模块实时采集负载模块和激活电路的电压信号，并采集激活控制电路中所有模块的信号，然后将采集到的信号发送给遥测模块，遥测模块将接收到的信号下传到地面控制台；

[0016] 地面控制台比较采集模块实时采集的负载模块和锌银电池组中的激活电路电压信号，判断在轨激活控制电路是否工作正常。

[0017] 所述地面电源的输出电压高于内部电池的输出电压。

[0018] 控制模块采集计时电路和传感器的信号，并判断计时电路和传感器的信号是否符合预先设定的激活条件，若符合，则向指令模块发出激活指令的；具体为：

[0019] 传感器检测飞行器是否处于失重状态，计时电路检测输入信号的时序，若飞行器处于失重状态且计时电路检测到的输入信号的时序到达预设的控制时刻，则向指令模块发出激活指令；否则，不向指令模块发出激活指令。

[0020] 所述地面控制台比较采集模块实时采集的负载模块和锌银电池组中的激活电路电压信号，判断在轨激活控制电路是否工作正常，具体为：

[0021] 地面控制台比较采集模块实时采集的负载模块和激活电路电压信号，若两个电压信号之间的差值小于等于预设的误差阈值，则在轨激活控制电路工作正常，若两个电压信号之间的差值大于预设的误差阈值，则在轨激活控制电路工作不正常。

[0022] 本发明与现有技术相比的有益效果是：

[0023] (1)本发明采用利用输入信号时序和传感器信号实现在轨控制电路的自主激活，简化了在轨控制电路的控制过程，提高了激活的实时性和可靠性；

[0024] (2)本发明利用负载模块和激活电路电压信号的比较实时对在轨控制电路的工作状态进行检测，可以实时判断在轨控制电路控制指令和电路闭合是否正确，提高了在轨控制电路的可靠性；

[0025] (3)本发明只需要一个输入接口来输入输入信号，减少了在轨激活控制电路与飞行器之间的接口数量，简化了飞行器电路设计，提高了在轨激活电路和飞行器的安全性；

[0026] (4)本发明中地面电源的电压高于内部电源的电压值，保证在进行地面测试时不消耗在轨激活控制电路内部电池的能量，提高了在轨激活控制电路的安全性。

附图说明

[0027] 图1为本发明电路结构图；

[0028] 图2为本发明计时电路结构图；

[0029] 图3为本发明控制模块示意图；

[0030] 图4为本发明采集模块示意图。

[0031] 图5为本发明遥测模块示意图；

具体实施方式

[0032] 下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细描述。

[0033] 如图1所示为本发明的电路结构图，由图1可知，本发明提供的一种在轨激活控制电路，包括：内部电池、DC/DC模块、检测电路、计时电路、传感器、控制模块、指令模块、激活信号模块、负载模块、采集模块和遥测模块；

[0034] 激活信号模块包括第一开关K1和第二开关K2，第一开关K1和第二开关K2并联连接，第一开关K1闭合时，激活信号模块与负载模块实现电连接，第二开关K2闭合时，激活信号模块通过锌银电池组中的激活电路与锌银电池实现电连接；

[0035] 飞行时，内部电池为激活信号模块提供一次电源，并通过DC/DC模块为检测电路、计时电路、传感器、控制模块、指令模块、采集模块和遥测模块提供二次电源；

[0036] 地面测试时，地面电源为激活信号模块提供一次电源；并通过DC/DC模块为检测电路、计时电路、传感器、控制模块、指令模块、采集模块和遥测模块提供二次电源；

[0037] 所述地面电源的输出电压高于内部电池的输出电压；

[0038] 检测电路接收外部输入信号并将输入信号传输给计时电路，计时电路检测输入信号的时序；

[0039] 控制模块采集计时电路和传感器的信号，并判断计时电路和传感器的信号是否符合预先设定的激活条件，若符合，则向指令模块发出激活指令；具体为：

[0040] 传感器检测飞行器是否处于失重状态，计时电路检测输入信号的时序，若飞行器处于失重状态且计时电路检测到的输入信号的时序到达预设的控制时刻，则向指令模块发出激活指令；否则，不向指令模块发出激活指令；

[0041] 在地面测试时，通过地面测试设备模拟计时电路及传感器信号，并将模拟的计时电路及传感器信号传输给控制模块；

[0042] 指令模块接收到控制模块发送的激活指令后，控制激活信号模块中的第一开关K1和第二开关K2闭合，使得激活信号模块开始工作，激活信号模块开始工作后，给负载模块供电同时将锌银电池组激活，负载模块模拟真实的负载，锌银电池组为其负载供电；

[0043] 采集模块实时采集负载模块和激活电路的电压信号，并采集激活控制电路中所有模块的信号，然后将采集到的信号发送给遥测模块，遥测模块将接收到的信号下传到地面控制台；

[0044] 地面控制台比较采集模块实时采集的负载模块和锌银电池组中的激活电路电压信号，判断在轨激活控制电路是否工作正常。具体为：

[0045] 地面控制台比较采集模块实时采集的负载模块和激活电路电压信号，若两个电压信号之间的差值小于等于预设的误差阈值，则在轨激活控制电路工作正常，若两个电压信号之间的差值大于预设的误差阈值，则在轨激活控制电路工作不正常。

[0046] 本电路的检测电路主要是一个开关量，当检测到输入信号为高电平时，常开触点闭合，信号触发；如图2所示为本发明中的计时电路结构图，由图2可知，本发明中的计时电路包括555定时器构成多谐振荡器，作为时钟源进行计时；

[0047] 如图3所示为本发明控制模块示意图，如图3可知，控制模块包括CPU单元和信号处理单元，信号处理单元检测计时电路计时信号、传感器检测信号及地面测试设备发送的模拟信号等，发送到CPU进行处理，并与预先设定值进行比较，发出控制信号；本发明中采用的CPU为MCU ADUC7020；

[0048] 指令模块由译码单元和驱动单元组成，控制信号经过译码和驱动，发出指令信号；

[0049] 如图4所示为本发明采集模块示意图，由图4可知，采集模块包括信号调理单元、电压跟随单元和存储器单元组成，实时采集电路中的各种信号，经过调理、电压跟随变换后，进行发送到遥测模块，同时存储到存储器内；

[0050] 如图5所示为本发明遥测模块示意图，由图5可知，遥测模块由多路选择开关、模/数转换器、编码和调制发射单元组成，多路选择开关接收到采集模块发送的信号，经过模/数转换、编码、调制后进行发送，信号下传到地面控制台，监控激活控制电路执行状态。

[0051] 本发明中的电路工作原理为：

[0052] 飞行阶段：

[0053] (一)内部电池及DC/DC模块工作，内部电池为激活信号模块提供一次电源，并通过DC/DC模块为检测电路、计时电路、传感器、控制模块、指令模块、采集模块和遥测模块提供二次电源；

[0054] (二)检测电路接收外部输入信号，并将输入信号传输给计时电路，同时计时电路将时间信号实时传输到控制模块；

[0055] (三)传感器检测飞行器是否处于失重状态，计时电路检测输入信号的时序，两者将参数发送给控制模块；

[0056] (四)控制模块接收到的参数，若飞行器处于失重状态且计时电路检测到的输入信号的时序到达预设的控制时刻，则向指令模块发出激活指令；否则，不向指令模块发出激活指令；

[0057] (五)指令模块发出激活指令，激活信号模块第一开关K1和第二开关K2并联连接，第一开关K1闭合时，激活信号模块与负载模块实现电连接，第二开关K2闭合时，激活信号模块通过锌银电池组中的激活电路与锌银电池实现电连接；

[0058] (六)锌银电池组激活电路工作，控制锌银电池供电开关K3闭合，锌银电池电解液注入，锌银电池供电输出；

[0059] (七)采集模块实时采集负载模块和激活电路的电压信号，并采集激活控制电路中所有模块的信号，然后将采集到的信号发送给遥测模块，遥测模块将接收到的信号下传到地面控制台，监控激活控制电路执行状态。

[0060] 地面测试阶段：

[0061] (一)地面电源为激活信号模块提供一次电源；并通过DC/DC模块为检测电路、计时电路、传感器、控制模块、指令模块、采集模块和遥测模块提供二次电源；

[0062] (二)地面测试设备模拟计时电路及传感器信号，并将模拟的计时电路及传感器信号传输给控制模块；

[0063] (三)控制模块接收到的参数，若飞行器处于失重状态且计时电路检测到的输入信号的时序到达预设的控制时刻，则向指令模块发出激活指令；否则，不向指令模块发出激活指令；

[0064] (四)指令模块发出激活指令，激活信号模块第一开关K1和第二开关K2并联连接，第一开关K1闭合时，激活信号模块与负载模块实现电连接，第二开关K2闭合时，激活信号模块通过锌银电池组中的激活电路与锌银电池实现电连接；

[0065] (五)负载模块模拟真实负载，为第一开关K1通路提供完整供电通路，采集模块实时采集负载模块和激活电路的电压信号，并采集激活控制电路中所有模块的信号，然后将采集到的信号发送给遥测模块，遥测模块通过遥测通路送给地面测试设备，实现对激活控制电路功能的闭环测试。

[0066] 本电路采用利用输入信号时序和传感器信号实现在轨控制电路的自主激活，简化了在轨控制电路的控制过程，提高了激活的实时性和可靠性；利用负载模块和激活电路电压信号的比较实时对在轨控制电路的工作状态进行检测，实时判断在轨控制电路控制指令和电路闭合是否正确，提高了在轨控制电路的可靠性；并且只需要一个输入接口来输入输入信号，减少了在轨激活控制电路与飞行器之间的接口数量，简化了飞行器电路设计，提高了在轨激活电路和飞行器的安全性；地面测试接地地面电源的电压高于内部电源的电压值，保证了在进行地面测试时不消耗在轨激活控制电路内部电池的能量，提高了在轨激活控制电路的安全性。本发明电路安全可靠，自主性强，适应于飞行器在轨时间长，电池长期搁置、电池失重状态下的有效激活等环境，给飞行器提供了有效的保障。

[0067] 本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。