專利名稱：擺動機構控制器的制作方法
技術領域：
本發明涉及衛星領域，特別涉及一種擺動機構控制器。
背景技術：
太空(如衛星)在太空飛行過程中一個很重要的能量來源是太陽能，太空通常采用太陽能帆板來收集太陽能。由于太空的位置在飛行中不斷發生變化，與太陽光的入射角度也會時時改變，因此，太空需要對其太陽帆板的角度、位置進行調整，以盡量滿足太陽能充電的要求。現有技術中通常只采用驅動機構來對太空的太陽能帆板的角度、位置進行調整。 由于驅動機構只能實現一維轉動，而傾斜軌道衛星需要通過二維轉動來獲取足夠的光能。 因此，本領域技術人員新提出采用擺動機構來控制太陽能帆板的擺動，實現其二維轉動功能，并使得太陽能帆板上的太陽電池陣能夠滿足較好光照角的要求，提高太陽能充電的效率。借助擺動機構可以避免衛星為了改善太陽光入射角而不停改變姿態，從而給整星帶來安全隱患的缺陷。要使得擺動機構按照一定規律擺動，需要對擺動機構進行控制，用于對擺動機構進行控制的儀器可稱為擺動機構控制器，在現有技術上尚不存在擺動機構控制器。

發明內容
為了克服現有技術上尚不存在擺動機構控制器的缺陷，本發明提供了一種擺動機構控制器。為了實現上述目的，本發明提供了一種擺動機構控制器，包括中央處理模塊、第一繞組驅動模塊、第二繞組驅動模塊、遙控切換模塊、遙測采樣模塊、系統狀態遙測模塊以及電源處理模塊；其中，所述的遙測采樣模塊用于采集擺動機構的信息，并將所采集到的信息傳輸到所述中央處理模塊；所述的中央處理模塊從外部接收指令，根據所述指令以及所采集到的擺動機構的信息，向所述第一繞組驅動模塊、第二繞組驅動模塊、遙控切換模塊發出控制信號； 所述第一繞組驅動模塊、第二繞組驅動模塊根據所述控制信號對所述擺動機構進行控制； 所述遙控切換模塊用來控制所述第一繞組驅動模塊和第二繞組驅動模塊的通電與斷電；所述系統狀態遙測模塊用于對系統當前狀態進行采集；所述電源處理模塊用來向上述模塊提供電能。上述技術方案中，所述的中央處理模塊包括單片機、程序存儲器、RS422通信接口芯片、串并轉換芯片、看門狗電路；其中，所述的單片機通過串并轉換芯片與RS422通信接口芯片連接到外部的計算機，所述單片機還分別與程序存儲器、看門狗電路連接。上述技術方案中，所述的繞組驅動模塊包括驅動前綴與功率部分，其中，所述驅動前綴采用半橋驅動，而所述功率部分采用H橋電路來驅動。上述技術方案中，所述的遙控切換模塊包括譯碼器、反相電路、譯碼芯片、驅動線路開關；其中，由所述中央處理模塊發出的遙控指令經由譯碼器、反相電路、譯碼芯片譯碼后生成開關驅動指令，根據所述開關驅動指令控制驅動線路開關的斷開與閉合。
本發明的優點在于
本發明的擺動機構控制器集遙測、遙控、電機驅動多種功能于一身，在能夠與星載計算機進行通信的前提下，它可以自行采集太陽帆板的角度信息，自行控制與切換擺動機構的通電及斷電，并采用了簡單卻又可靠的電機驅動方式。擺動機構控制器具有閉環、智能等功效。


附圖1為擺動機構控制器內部原理框附圖2為擺動機構控制器連接示意圖； 附圖3為遙控切換模塊的結構示意圖； 附圖4為精密測角電位器的結構示意圖； 附圖5為電源處理模塊的結構示意圖；附圖6為本發明的擺動機構控制器在衛星上的安裝示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做進一步的說明。
參考圖1，在本發明的一個實施例中，擺動機構控制器包括中央處理模塊、+Y繞組驅動模塊、-Y繞組驅動模塊、遙控切換模塊、遙測采樣模塊、系統狀態遙測模塊以及電源處理模塊。其中，所述的中央處理模塊分別向+Y繞組驅動模塊、-Y繞組驅動模塊、遙控切換模塊發出控制信號，并從所述遙測采樣模塊接收采集自擺動機構的信息；所述遙控切換模塊用來控制所述+Y繞組驅動模塊和-Y繞組驅動模塊的通電與斷電；所述系統狀態遙測模塊用于對系統當前狀態進行采集；所述電源處理模塊用來向上述模塊提供電能。
下面對擺動機構控制器中的上述模塊的功能做進一步的說明。
1)、中央處理模塊
中央處理模塊為控制器的核心模塊，它主要包括單片機、程序存儲器、RS422通信接口芯片、串并轉換芯片、看門狗電路以及其它外圍輔助器件。從圖1中可以看出，單片機通過RS422通信接口芯片、串并轉換芯片用來實現與星載計算機間的通信，單片機還分別與程序存儲器、看門狗電路連接，并與控制器中的其它模塊連接。
中央處理模塊主要完成以下幾項功能
A、采集并存儲太陽帆板擺動角度及其限位信號等遙測量，對其中的角度信號做A/ D轉換處理，此外還要將所存儲的擺動機構的各種遙測信息向星載計算機傳送。
B、接收星載計算機送來的遙控信息，根據星載計算機的遙控指令，并結合遙測得到的信息控制擺動機構的通斷電以及控制擺動機構的擺動，使太陽能帆板展開至目標角度。
2)、繞組驅動模塊
中央處理模塊所提供的控制信號無法直接驅動擺動機構中的步進電機的運轉，需經所述的繞組驅動模塊來放大信號。為提高可靠性，所述的繞組驅動模塊通過分立器件實現對步進電機的驅動。如圖2所示，所述的繞組驅動模塊包括驅動前綴與功率部分，所述驅動前綴采用半橋驅動，而所述功率部分采用H橋電路來驅動步進電機。+Y繞組驅動模塊與-Y繞組驅動模塊只是用來控制擺動機構中Y軸上不同方向的步進電機，在實現原理上并無差別。在其它實施例中，也可以用第一繞組驅動模塊、第二繞組驅動模塊來命名用于驅動擺動機構上不同方向的步進電機的繞組驅動模塊。3)、遙控切換模塊遙控切換模塊來控制所述+Y繞組驅動模塊和-Y繞組驅動模塊的通電與斷電，進而控制擺動機構。如圖3所示，中央處理模塊接收來自星載計算機的間接遙控指令后，向遙控切換模塊輸出相應的直接指令，由遙控切換模塊中的譯碼器、反相電路、譯碼芯片譯碼， 然后向相應的驅動線路開關發送指令，通過對開關的接通與斷開，實現對繞組驅動模塊的通電與斷電。在本實施例中，繞組驅動模塊有+Y繞組驅動模塊和-Y繞組驅動模塊，在遙控切換模塊的控制下，這兩個模塊同時通電，同時斷開。4)、遙測采樣模塊擺動機構共有5個特殊位置，分別為-90度位置、0度位置、+90度位置以及全開極限位置與全閉極限位置。在擺動機構的全開以及全閉極限位置處安裝有限位開關，遙測采樣模塊通過對限位開關信號的測量實現數字量遙測。在擺動機構上還安裝有精密測角電位器，通過該精密測角電位器可測量其當前角度，此處為模擬量遙測。如圖4所示，精密測角電位器在電性能上等價于一可調電阻，遙測采樣模塊通過采樣精密測角電位器的電壓值可計算出阻值，并轉換成相應的角度。A/D轉換器選用4通道器件，選通其中的兩個通道分別作為+Y擺動機構與-Y擺動機構的角度采樣。擺動機構控制器在內部采樣角度信號的同時，又將該信號送至遙測系統，作為地面檢測用。5)、電源處理模塊擺動機構控制器的一次電源輸入為+28V，二次電源為+5V以及+12V。如圖5所示， 其中的+5V電源用于控制器及其周圍電路供電，由額定功率為15W的DC/DC轉換而得；+12V 電源用于驅動線路中半橋驅動芯片供電，由額定功率為5W的DC/DC轉換而得。兩DC/DC共用一片濾波器。轉換后的電源經相關接口電路后送至測控系統，作二次電源遙測。6)、系統狀態遙測模塊系統狀態遙測模塊用于對系統當前狀態進行采集，如擺動機構發生故障時，系統狀態遙測模塊一旦采集到當前的故障狀態，就可以進行諸如復位的后續操作。以上是對本發明的擺動機構控制器中各組成部分的說明，下面結合圖6就該控制器如何在衛星上安裝與應用做進一步描述。將擺動機構控制器分別與星載計算機、擺動機構、供電系統以及遙測系統相連接。 單機加電后，擺動機構控制器采集太陽帆板角度信息，并與其它信息組幀合成擺動機構遙測數據。星載計算機根據內部程序與擺動機構控制器進行通信，包括定時向擺動機構控制器索取擺動機構遙測數據，并視情況向擺動機構發送指令，指令內容包含太陽帆板目標角度。擺動機構控制器對指令進行解析，若認為指令符合當前情況，則控制擺動機構，帶動太陽帆板進行擺動；否則向星載計算機進行反饋，要求其重發指令。擺動機構控制器在控制太陽帆板進行擺動的過程中，實時采樣太陽帆板當前角度，直至其擺動至目標角度并停止轉動。若擺動過程中出現故障，比如觸動到限位開關或發現太陽帆板要擺動出其安全區域時， 則停止擺動。
本發明的擺動機構控制器集遙測、遙控、電機驅動多種功能于一身，在能夠與星載計算機進行通信的前提下，它可以自行采集太陽帆板的角度信息，自行控制與切換擺動機構的通電及斷電，并采用了簡單卻又可靠的電機驅動方式。擺動機構控制器具有閉環、智能等功效。擺動機構控制器采用可靠的主備機冷備份設計。此外，它具有獨立控制兩翼太陽帆板的能力，因此它既可應用于單翼帆板，又可應用于雙翼帆板。
權利要求
1.一種擺動機構控制器，其特征在于，包括中央處理模塊、第一繞組驅動模塊、第二繞組驅動模塊、遙控切換模塊、遙測采樣模塊、系統狀態遙測模塊以及電源處理模塊；其中，所述的遙測采樣模塊用于采集擺動機構的信息，并將所采集到的信息傳輸到所述中央處理模塊；所述的中央處理模塊從外部接收指令，根據所述指令以及所采集到的擺動機構的信息，向所述第一繞組驅動模塊、第二繞組驅動模塊、遙控切換模塊發出控制信號；所述第一繞組驅動模塊、第二繞組驅動模塊根據所述控制信號對所述擺動機構進行控制；所述遙控切換模塊用來控制所述第一繞組驅動模塊和第二繞組驅動模塊的通電與斷電；所述系統狀態遙測模塊用于對系統當前狀態進行采集；所述電源處理模塊用來向上述模塊提供電能。
2.根據權利要求1所述的擺動機構控制器，其特征在于，所述的中央處理模塊包括單片機、程序存儲器、RS422通信接口芯片、串并轉換芯片、看門狗電路；其中，所述的單片機通過串并轉換芯片與RS422通信接口芯片連接到外部的計算機，所述單片機還分別與程序存儲器、看門狗電路連接。
3.根據權利要求1所述的擺動機構控制器，其特征在于，所述的繞組驅動模塊包括驅動前綴與功率部分，其中，所述驅動前綴采用半橋驅動，而所述功率部分采用H橋電路來驅動。
4.根據權利要求1所述的擺動機構控制器，其特征在于，所述的遙控切換模塊包括譯碼器、反相電路、譯碼芯片、驅動線路開關；其中，由所述中央處理模塊發出的遙控指令經由譯碼器、反相電路、譯碼芯片譯碼后生成開關驅動指令，根據所述開關驅動指令控制驅動線路開關的斷開與閉合。
全文摘要
本發明公開了一種擺動機構控制器，包括中央處理模塊、第一繞組驅動模塊、第二繞組驅動模塊、遙控切換模塊、遙測采樣模塊、系統狀態遙測模塊以及電源處理模塊；其中，遙測采樣模塊用于采集擺動機構的信息，并將所采集到的信息傳輸到中央處理模塊；中央處理模塊從外部接收指令，根據指令以及所采集到的擺動機構的信息，向第一繞組驅動模塊、第二繞組驅動模塊、遙控切換模塊發出控制信號；第一繞組驅動模塊、第二繞組驅動模塊根據控制信號對擺動機構進行控制；遙控切換模塊用來控制第一繞組驅動模塊和第二繞組驅動模塊的通電與斷電；系統狀態遙測模塊用于對系統當前狀態進行采集；電源處理模塊用來向上述模塊提供電能。
文檔編號B64G1/24GK102514736SQ20111036239
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月15日 優先權日2011年11月15日
發明者李娜 申請人:上海衛星工程研究所