一種運載段電氣控制組合嵌入式處理電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種運載段電氣控制組合嵌入式處理電路，用于地面測發(fā)控系統(tǒng)對運載器上多發(fā)探測器進行控制，實現(xiàn)多發(fā)探測器反饋信號的檢測。該處理電路采用嵌入式處理器DSP與地面測發(fā)控系統(tǒng)進行RS-422平衡通訊，結(jié)合信號調(diào)理電路，實現(xiàn)地面系統(tǒng)對多發(fā)探測器的控制以及反饋狀態(tài)信息量的檢測。處理電路具有高可靠性、高集成度的特點，相對傳統(tǒng)電氣控制組合產(chǎn)品，體積小、控制和檢測精度高、控制參數(shù)修改便捷，同時減少地面與彈上電纜網(wǎng)數(shù)量、簡化測試控制系統(tǒng)，將數(shù)字化應(yīng)用在彈上電氣控制組合的設(shè)計中。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，世界主要國家導(dǎo)彈技術(shù)的發(fā)展已形成多代產(chǎn)品并存的局面，研制新型高可靠性、高集成的導(dǎo)彈產(chǎn)品成為發(fā)展的主流。運載段電氣控制組合作為彈上電氣系統(tǒng)核心控制部分，保證導(dǎo)彈在準(zhǔn)備、發(fā)射和飛行期間地面測發(fā)控系統(tǒng)對其實時控制、測試。
[0003]近年來，隨著武器系統(tǒng)的發(fā)展，世界主要國家朝著一發(fā)運載器攜帶多發(fā)探測器同時工作的新型導(dǎo)彈方向展開深入研究，新型導(dǎo)彈對控制系統(tǒng)的要求也朝著精準(zhǔn)、便捷的方向發(fā)展。傳統(tǒng)的電氣控制組合處理電路采用模擬電路實現(xiàn)探測器控制和檢測功能，這種處理電路受模擬元器件功能的限制，在有效精度、小型化方面已進入技術(shù)瓶頸。同時，攜帶多發(fā)探測器需要增加電氣控制組合上電連接器的接點數(shù)量，引入多條彈上電纜進行信號傳輸，降低了產(chǎn)品工作的可靠性；由于控制和檢測功能信號種類眾多，電氣控制組合的測試系統(tǒng)需要復(fù)雜的控制和測量設(shè)備，增加了產(chǎn)品的研制成本。
[0004]隨著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)逐步在控制系統(tǒng)和組合級裝置中得到廣泛應(yīng)用，其優(yōu)點在于:控制和檢測精度高，控制參數(shù)修改便捷，可以通過編程控制算法實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。同時，嵌入式系統(tǒng)可進行集成化、模塊化設(shè)計，更新?lián)Q代容易。將嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用在彈上電氣控制組合中，與地面測發(fā)控系統(tǒng)進行數(shù)字通訊，將數(shù)字控制命令進行轉(zhuǎn)換和信號調(diào)理輸出模擬量，控制探測器各種功能的實現(xiàn);將探測器返回的檢測信號模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，經(jīng)地面解碼后分析、檢測。嵌入式信號處理電路控制精度高、控制參數(shù)修改便捷、集成度高，采用該處理電路的電氣控制組合解決了多發(fā)探測器同時工作情況下采用傳統(tǒng)模擬控制組合信號傳輸電纜復(fù)雜、測試系統(tǒng)成本高等問題，同時減小了產(chǎn)品的體積，減少了綜合測試系統(tǒng)多個模擬控制和檢測模塊，進而降低研制和生產(chǎn)成本。因此，將嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用到彈上電氣控制組合的研制中，存在諸多優(yōu)點，是發(fā)展的必然。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是:一發(fā)運載器攜帶多發(fā)探測器工作時，傳統(tǒng)模擬信號處理電路的電氣控制組合控制和檢測精度低、集成度低、體積大、電連接器數(shù)目多、彈上信號傳輸電纜復(fù)雜、測試系統(tǒng)成本高等問題。
[0006]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:
[0007]提供一種運載段電氣控制組合嵌入式處理電路，該電路應(yīng)用在彈上電氣控制組合上實現(xiàn)探測器功能控制和相關(guān)反饋信號的檢測。運載段電氣控制組合通過內(nèi)部嵌入式DSP芯片將地面或運載器發(fā)出的數(shù)字控制命令轉(zhuǎn)換、調(diào)理成模擬量發(fā)送至每發(fā)探測器，同時采集探測器的主要功能參數(shù)和內(nèi)部自檢參數(shù)，并通過RS-422平衡通訊發(fā)送至地面測發(fā)控系統(tǒng)進行解碼和分析。
[0008]根據(jù)電氣控制組合實現(xiàn)功能要求和輸入輸出信號的特征，本發(fā)明將電路設(shè)計分模塊化進行分析，主要有:模擬信號檢測電路、狀態(tài)信號檢測電路、嵌入式控制處理電路、二次電源轉(zhuǎn)換電路。
[0009]本發(fā)明的原理是:
[0010]模擬信號檢測電路:探測器輸出的模擬信號由一次電源供電，幅值為27V。電氣控制組合先將輸入信號按比例分壓，再采用隔離運算放大器實現(xiàn)一次電源與二次電源的隔離，信號在DSP內(nèi)部AD轉(zhuǎn)換后經(jīng)隔離通訊芯片發(fā)送至地面測發(fā)控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)解碼和分析，從而實現(xiàn)探測器輸入模擬信號的高精度檢測。
[0011]狀態(tài)信號檢測電路:探測器輸出的狀態(tài)信號為光電耦合器輸出無源開關(guān)量，電氣控制組合將每種功能信號光耦輸出端集電極接二次電源電壓，發(fā)射極與總線驅(qū)動器相連，再將驅(qū)動后信號送DSP進行轉(zhuǎn)換和存儲，最終以數(shù)字量的形式以RS-422通訊發(fā)送至地面測發(fā)控系統(tǒng)解碼和分析，采用多路總線驅(qū)動器對不同信號進行調(diào)理，增加了硬件電路的集成度。
[0012]嵌入式控制處理電路:地面測發(fā)控系統(tǒng)與電氣控制組合通訊，電控內(nèi)DSP將地面數(shù)字量解碼和轉(zhuǎn)換，通過I/o管腳輸出控制信號。DSP輸出信號先經(jīng)總線驅(qū)動器產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出電壓，再經(jīng)光M0S繼電器產(chǎn)生高驅(qū)動能力的模擬信號，控制外部相關(guān)功能繼電器開關(guān)動作，從而提高控制精度、實現(xiàn)各種功能的實時控制。
[0013]二次電源轉(zhuǎn)換電路:選用DC/DC芯片對一次電源隔離、降壓，將地面一次電壓+27V調(diào)整至+15V和+5V兩路輸出，同時實現(xiàn)了地線的隔離。嵌入式處理器DSP內(nèi)核電壓為+1.8V，I/O電壓為+3.3V，采用DSP電源芯片，實現(xiàn)+5V電源轉(zhuǎn)換輸出+3.3V和+1.8V電源電壓。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于:
[0015]本發(fā)明利用嵌入式處理器DSP能夠采集模擬信號、輸出控制信號的特點，實現(xiàn)地面測發(fā)控系統(tǒng)對多發(fā)探測器的高精度、高實時性、快響應(yīng)速度的控制和檢測，構(gòu)建了數(shù)字化彈上電氣系統(tǒng)控制組合，且同時具有調(diào)試靈活、控制參數(shù)修改便捷的優(yōu)點。本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，滿足彈上控制系統(tǒng)小型化的發(fā)展要求。
[0016]采用嵌入式處理器DSP完成多發(fā)探測器功能控制和反饋信號檢測，編寫了高精度控制和檢測算法，實現(xiàn)了硬件電路的集成化，極大降低了電氣控制組合的整機功耗，該嵌入式處理電路特別適用于航空航天等對功耗有嚴格要求的領(lǐng)域。
[0017]采用DSP處理器實現(xiàn)電氣控制組合與地面測發(fā)控系統(tǒng)RS-422平衡通訊，通過數(shù)字量的交換進行探測器相應(yīng)功能的控制和反饋信號的檢測。嵌入式電氣控制組合大大減少了與地面系統(tǒng)電連接器接點的數(shù)量，簡化了彈上電氣控制信號傳輸電纜，增加了導(dǎo)彈電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0018]本發(fā)明將嵌入式處理器DSP應(yīng)用于彈上電氣控制組合的研制中，對應(yīng)測試系統(tǒng)只需通過上位機輸出數(shù)字量控制信號以及對輸入的數(shù)字量檢測信號進行解碼和分析，即可完成產(chǎn)品的電性能測試，降低了測試系統(tǒng)的復(fù)雜程度，減小了整套產(chǎn)品的研發(fā)成本。
[0019]總之，本發(fā)明采用嵌入式信號處理電路實現(xiàn)電氣控制組合對多發(fā)探測器的電氣功能控制和反饋信號檢測，提高了控制實時性和響應(yīng)速度，增加了檢測精度和調(diào)試的靈活性、便捷性；同時，通過軟件算法實現(xiàn)控制和檢測功能，使電路結(jié)構(gòu)簡單、體積小，降低產(chǎn)品整機功耗，增加電氣控制系統(tǒng)可靠性;采用RS-422平衡通訊實現(xiàn)數(shù)字信號與地面系統(tǒng)的交換，減少電連接器接點數(shù)量、簡化彈上信號傳輸電纜、降低測試系統(tǒng)復(fù)雜度，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，節(jié)約了產(chǎn)品的研發(fā)成本。
【附圖說明】
[0020]圖1為嵌入式處理電路信號走向圖；
[0021 ]圖2為模擬信號檢測電路原理框圖；
[0022]圖3為隔離運算放大器應(yīng)用及內(nèi)部功能電路圖；
[0023]圖4為狀態(tài)信號檢測電路原理框圖；
[0024]圖5為嵌入式控制處理電路原理框圖；
[0025]圖6為嵌入式控制接口電路原理圖；
[0026]圖7為二次電源轉(zhuǎn)換電路原理圖。
【具體實施方式】
[0027]如圖1所示，本發(fā)明的嵌入式信號處理電路主要由模擬信號檢測電路、狀態(tài)信號檢測電路、嵌入式控制處理電路、二次電源轉(zhuǎn)換電路組成。采用嵌入式處理器DSP作為硬件系統(tǒng)的主控芯片，實現(xiàn)信號的采集和控制。二次電源轉(zhuǎn)換電路將地面+27V電源電壓隔離轉(zhuǎn)換成+15V、+5V電源電壓，再經(jīng)DSP電源芯片將+5V轉(zhuǎn)換成+3.3V和+1.8V電源電壓，為DSP芯片1/0和內(nèi)核供電。探測器電壓檢測信號、電池開路電壓信號經(jīng)比例分壓電路、隔離放大電路送DSP內(nèi)部AD，繼電器自檢信號和二次電源自檢信號經(jīng)分壓電路和信號調(diào)理電路送DSP內(nèi)部AD，信號AD轉(zhuǎn)換后在DSP寄存器中存儲。電池供電狀態(tài)信號、火工品保護狀態(tài)信號、探測器在位信號和推進級在位信號經(jīng)總線驅(qū)動電路送DSP芯片I/O 口采集并在寄存器中存儲。地面測發(fā)控系統(tǒng)通過隔離通訊處理電路以RS-422平衡通訊方式對DSP寄存器內(nèi)數(shù)據(jù)調(diào)用，地面系統(tǒng)接受到DSP發(fā)送的數(shù)字信號后進行解碼和分析，識別模擬信號檢測和狀態(tài)信號檢測的實際狀態(tài)參數(shù)。隔離通訊電路既可以將DSP內(nèi)部寄存器存儲數(shù)據(jù)發(fā)送至地面測發(fā)控系統(tǒng)，也可以將地面發(fā)出的數(shù)字控制指令發(fā)送至DSP進行處理，經(jīng)內(nèi)部算法處理后從I/O管腳輸出控制命令信號。DSP輸出控制信號送總線驅(qū)動器和光M0S繼電器調(diào)理成一次電源電壓供電、高驅(qū)動能力的控制信號，驅(qū)動探測器內(nèi)繼電器或光耦工作。嵌入式信號處理電路應(yīng)用在彈上電氣控制組合中，實現(xiàn)了地面測發(fā)控系統(tǒng)對探測器高精度、高實時性、快響應(yīng)速度的控制和檢測。進而最大程度地滿足系統(tǒng)集成化的要求，從而簡化電路結(jié)構(gòu)，降低控制電路的功耗，提高電路的集成度和系統(tǒng)的