CN208233389U - 星载热控*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型所设计的星载热控***，电阻的一端用于连接卫星平台的热敏电阻的一端，电源转换器的电源输入端用于连接卫星平台的供电接口，电源转换器的第一电源输出端用于连接热敏电阻的另一端，电源转换器的第二电源输出端连接FPGA芯片的电源输入端，开关控制器的电源输入端用于连接卫星平台的供电接口，开关控制器的电源输出端用于连接卫星平台的加热片的电源输入端，FPGA芯片的开关控制信号输出端连接开关控制器的开关控制信号输入端，模数采样模块的模拟电压量采集端用于采集卫星平台的热敏电阻模拟电压量，模数采样模块的数字电压量输出端连接FPGA芯片的数字电压量输入端。本实用新型具有可靠性高、抗辐照能力强及精度高的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及卫星相关设备技术领域，具体地指一种星载热控***。
背景技术
卫星在轨运行周期过程中，不仅要承受复杂的辐照环境，还要面对极大的温差等恶劣环境条件，卫星载荷内部器件都有其正常工作的温度范围，尤其对需要高精度工作的载荷(如激光通信***等)，对温度范围都有严格要求。热控***可以对载荷内部温度进行实时监测，并通过控制加热片将载荷内部的温度控制在所设定的温度范围内(如15℃至20℃之间)。
现有的星载热控***采用单片机与8位采样芯片搭建，用查找表方式计算温度，温度控制精度不高、抗辐照能力弱。
实用新型内容
本实用新型的目的就是要提供一种星载热控***，本实用新型具有可靠性高、实时的智能监测、抗辐照能力强及精度高的特点。
为实现此目的，本实用新型所设计的一种星载热控***，它包括电阻、开关控制器、电源转换器、模数采样模块、FPGA芯片，其中，所述电阻的一端用于连接卫星平台的热敏电阻的一端，电阻的另一端接地，电源转换器的电源输入端用于连接卫星平台的供电接口，电源转换器的第一电源输出端用于连接热敏电阻的另一端，电源转换器的第二电源输出端连接FPGA芯片的电源输入端，开关控制器的电源输入端用于连接卫星平台的供电接口，开关控制器的电源输出端用于连接卫星平台的加热片的电源输入端，FPGA芯片的开关控制信号输出端连接开关控制器的开关控制信号输入端，模数采样模块的模拟电压量采集端用于采集卫星平台的热敏电阻模拟电压量，模数采样模块的数字电压量输出端连接FPGA芯片的数字电压量输入端。
本实用新型中热敏电阻采用分压方式与电阻串联，具有结构简单的优点；本实用新型的AD采样电路中的AD采样芯片采用24位的采样芯片，能够实现不低于0.1℃的温度采样精度，具有精度高的优点；本实用新型壳体采用双层金属结构，具有抗辐照能力强的优点；本实用新型还用FPGA芯片电路完成数字信号提取、数据类型转换及热敏电阻温度-电阻曲线的逆运算的实现，具有实时性高的优点。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图中，1—卫星平台、2—热敏电阻、3—加热片、4—供电接口、 5—通信接口、6—电阻、7—通信模块、8—开关控制器、9—电源转换器、10—模数采样模块、11—FPGA芯片、12—壳体。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明：
本实用新型的FPGA芯片11为***的CPU；热敏电阻2和加热片3分布于卫星平台内部温度监测点；热敏电阻的温度监测方式采用分压方式，通过模数采样模块10实时采集热敏电阻2分压的电压值，并将监测的数据传输给FPGA芯片11，FPGA芯片11对数据进行实时处理，将热敏电阻2分压的电压值进行逆运算得到热敏电阻2 监测点的温度，并判断监测点的温度是否在温度区间，根据判断结果，输出加热片3的通断控制信号。
本实用新型设计的一种星载热控***，如图1所示，它包括电阻6、开关控制器8、电源转换器9、模数采样模块10、FPGA芯片 11，其中，所述电阻6的一端用于连接卫星平台1的热敏电阻2的一端，电阻6的另一端接地，所述电阻6与热敏电阻2串联，起到分压的作用，当温度导致热敏电阻2变化时，热敏电阻2两端的电压值变化，电源转换器9的电源输入端用于连接卫星平台1的供电接口4，电源转换器9的第一电源输出端用于连接热敏电阻2的另一端，电源转换器9的第二电源输出端连接FPGA芯片11的电源输入端，开关控制器8的电源输入端用于连接卫星平台1的供电接口4，开关控制器8的电源输出端用于连接卫星平台1的加热片3的电源输入端，FPGA芯片11的开关控制信号输出端连接开关控制器8的开关控制信号输入端，模数采样模块10的模拟电压量采集端用于采集卫星平台1的热敏电阻2模拟电压量，模数采样模块10的数字电压量输出端连接FPGA芯片11的数字电压量输入端。热敏电阻2和加热片3位于卫星平台待测温点。模数采样模块10中采用24位的模数采样芯片，对采集的模拟电压量的采样精度为1mV，使得监测温度精度为0.1℃。FPGA芯片11为星载热控***的处理器，完成 RS422通信数据的解码与组码、数字信号处理及开关控制信号产生的功能。
上述技术方案中，电阻6的阻值为10kΩ。
上述技术方案中，它还包括通信模块7，所述FPGA芯片11的数据通信端用于通过通信模块7连接卫星平台1的通信接口5。
上述技术方案中，所述通信模块7(RS422通信模块)用于将接收的卫星平台1的通信接口5(RS422通信接口)输入的通信模块使能控制信号和指令信号进行电平转换及差分到单端信号的转换，并将转换后的信号传输给FPGA芯片11的数据通信端，完成通信模块使能控制信号和指令信号的接收；通信模块7还用于将FPGA芯片 11输出的实时温度信息的通信数据经电平转换及单端转差分信号的转换后输出到卫星平台1的通信接口5完成实时温度信息的数据接收。
上述技术方案中，所述电阻6、开关控制器8、电源转换器9、模数采样模块10、FPGA芯片11和通信模块7至于壳体12内，壳体12由两层金属组成，内层为铝层，外层铅层，两种金属均具有较强的抗辐照能力，采用两层金属结构，以方面提高了抗辐照能力，还增加了客体的强度，铝层与铅层之间填充导热填充胶(如 GF-1000)，铝层与铅层之间还通过金属铆接的方式固定连接。
上述技术方案中，FPGA芯片11输出控制信号控制开关控制器 8的通断，从而控制卫星平台1的供电接口4输出的电压是否给卫星平台1的加热片3供电，当FPGA芯片11输出的控制信号为高电平时，开关控制器8导通，卫星平台1的供电接口4输出的电压给卫星平台1的加热片3供电，加热片3工作；当FPGA芯片11输出的控制信号为低电平时，开关控制器8断开，卫星平台1的供电接口4 不给加热片3供电，加热片3不工作。
上述技术方案中，所述模数采样模块10用于采集热敏电阻2的模拟分压量，并进行模数转换，得到对应的数字分压量，模数采样模块10将上述数字分压量传输给FPGA芯片11。
上述方案中的电源转换器9将接收的供电接口4电压转换为***芯片工作电压(如5V、3.3V、2.5V及1.2V，5V电压给开光控制电路，3.3V电路给AD采样电路和FPGA芯片电路供电，2.5V及1.2V 给FPGA芯片电路供电)。
上述技术方案中，在卫星平台待测温点的温度变化时，热敏电阻2的阻值也跟随变化，热敏电阻2两端的电压值也发生变化，热敏电阻2两端的电压值与卫星平台待测温点的温度呈对应的曲线关系，模数采样模块10将模数采样模块10采样的热敏电阻2数字电压量传输给FPGA芯片11，FPGA芯片11将热敏电阻2数字电压量代入热敏电阻2的温度与阻值计算公式，通过逆运算，即得到热敏电阻2的电压与温度关系式，再根据模数采样模块10采样的热敏电阻2数字电压量，计算得到卫星平台待测温点的温度值。
本实用新型的工作过程为：
步骤1：模数采样模块10实时采集热敏电阻2上的分压电压值；
步骤2：模数采样模块10将模数采样模块10采样的热敏电阻2 数字电压量传输给FPGA芯片11，FPGA芯片11将热敏电阻2数字电压量代入热敏电阻2的温度与阻值计算公式，通过逆运算，即得到热敏电阻2的电压与温度关系式，再根据模数采样模块10采样的热敏电阻2数字电压量，计算得到卫星平台待测温点的温度值；
热敏电阻2的阻值为Rx，热敏电阻两端电压为Vx，电源转换电路9给电阻6连接段提高供电电压为V0，电阻6阻值为10KΩ，所测温度为T，则有关系式如下：
Rx＝10×Vx/(V0-Vx) (1)；
T＝2c/(-b+(b2-4c(a-In1000Rx))0.5) (2)
其中，a、b、c为热敏电阻2的标定系数，将(1)式代入(2) 式，通过测量得到的热敏电阻2两端的电压值Vx，即可计算得到温度值T。
步骤3：FPGA芯片11将计算得到的卫星平台待测温点的温度值与卫星平台温度监测点的预设值进行比较；
当卫星平台待测温点的温度值小于卫星平台温度监测点的预设值时，FPGA芯片11输出的控制信号为低电平，开关控制器8断开，卫星平台1的供电接口4不给加热片3供电，加热片3不工作；
当卫星平台待测温点的温度值大于等于卫星平台温度监测点的预设值时，FPGA芯片11输出的控制信号为高电平，开关控制器8 导通，卫星平台1的供电接口4输出的电压给卫星平台1的加热片3 供电，加热片3工作；
FPGA芯片11通过开关控制器8对卫星平台温度监测点的温度进行闭环控制，从而使卫星平台温度监测点的温度低于卫星平台温度监测点的预设值。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (7)
1.一种星载热控***，其特征在于：它包括电阻(6)、开关控制器(8)、电源转换器(9)、模数采样模块(10)、FPGA芯片(11)，其中，所述电阻(6)的一端用于连接卫星平台(1)的热敏电阻(2)的一端，电阻(6)的另一端接地，电源转换器(9)的电源输入端用于连接卫星平台(1)的供电接口(4)，电源转换器(9)的第一电源输出端用于连接热敏电阻(2)的另一端，电源转换器(9)的第二电源输出端连接FPGA芯片(11)的电源输入端，开关控制器(8)的电源输入端用于连接卫星平台(1)的供电接口(4)，开关控制器(8)的电源输出端用于连接卫星平台(1)的加热片(3)的电源输入端，FPGA芯片(11)的开关控制信号输出端连接开关控制器(8)的开关控制信号输入端，模数采样模块(10)的模拟电压量采集端用于采集卫星平台(1)的热敏电阻(2)模拟电压量，模数采样模块(10)的数字电压量输出端连接FPGA芯片(11)的数字电压量输入端。
2.根据权利要求1所述的星载热控***，其特征在于：它还包括通信模块(7)，所述FPGA芯片(11)的数据通信端用于通过通信模块(7)连接卫星平台(1)的通信接口(5)。
3.根据权利要求2所述的星载热控***，其特征在于：所述通信模块(7)用于将接收的卫星平台(1)的通信接口(5)输入的通信模块使能控制信号和指令信号进行电平转换及差分到单端信号的转换，并将转换后的信号传输给FPGA芯片(11)的数据通信端，完成通信模块使能控制信号和指令信号的接收；通信模块(7)还用于将FPGA芯片(11)输出的实时温度信息的通信数据经电平转换及单端转差分信号的转换后输出到卫星平台(1)的通信接口(5)完成实时温度信息的数据接收。
4.根据权利要求2所述的星载热控***，其特征在于：所述电阻(6)、开关控制器(8)、电源转换器(9)、模数采样模块(10)、FPGA芯片(11)和通信模块(7)至于壳体(12)内，壳体(12)由两层金属组成，内层为铝层，外层铅层，铝层与铅层之间填充导热填充胶，铝层与铅层之间还通过金属铆接的方式固定连接。
5.根据权利要求1所述的星载热控***，其特征在于：FPGA芯片(11)用于输出控制信号控制开关控制器(8)的通断，从而控制卫星平台(1)的供电接口(4)输出的电压是否给卫星平台(1)的加热片(3)供电，当FPGA芯片(11)输出的控制信号为高电平时，开关控制器(8)导通，卫星平台(1)的供电接口(4)输出的电压给卫星平台(1)的加热片(3)供电，加热片(3)工作；当FPGA芯片(11)输出的控制信号为低电平时，开关控制器(8)断开，卫星平台(1)的供电接口(4)不给加热片(3)供电，加热片(3)不工作。
6.根据权利要求5所述的星载热控***，其特征在于：所述模数采样模块(10)用于采集热敏电阻(2)的模拟分压量，并进行模数转换，得到对应的数字分压量，模数采样模块(10)将上述数字分压量传输给FPGA芯片(11)。
7.根据权利要求6所述的星载热控***，其特征在于：在卫星平台待测温点的温度变化时，热敏电阻(2)的阻值也跟随变化，热敏电阻(2)两端的电压值也发生变化，热敏电阻(2)两端的电压值与卫星平台待测温点的温度呈对应的曲线关系，模数采样模块(10)将模数采样模块(10)采样的热敏电阻(2)数字电压量传输给FPGA芯片(11)，FPGA芯片(11)将热敏电阻(2)数字电压量代入热敏电阻(2)的温度与阻值计算公式，通过逆运算，即得到热敏电阻(2)的电压与温度关系式，再根据模数采样模块(10)采样的热敏电阻(2)数字电压量，计算得到卫星平台待测温点的温度值。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN109781302A (zh) * | 2019-02-26 | 2019-05-21 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种用于惯性空间观测卫星的载荷温度健康管理方法 |
| CN112198915A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-01-08 | 上海卫星工程研究所 | 卫星双超平台磁浮电驱动温度补偿方法及*** |
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