本發(fā)明涉及一種伺服系統(tǒng)用轉(zhuǎn)電分離控制與檢測電路，屬于伺服領域。

背景技術：

兩級及以上的多級火箭在飛行過程中，由各級伺服系統(tǒng)控制方向舵偏轉(zhuǎn)或者發(fā)動機噴管擺動以維持姿態(tài)穩(wěn)定，在助推子級完成工作后，需脫離火箭本體，在分離過程中，為防止助推子級姿態(tài)失控，需保持其伺服系統(tǒng)繼續(xù)工作。一般在多級火箭中，各子級伺服系統(tǒng)的控制電全部由最上面級系統(tǒng)控制電電池提供，各級伺服機構的功率電由各級功率電池分別提供，為保證分離后不產(chǎn)生碰撞，分離時，助推子級需以最快速度調(diào)整姿態(tài)偏離上面級并保持姿態(tài)穩(wěn)定，這就要求助推子級伺服系統(tǒng)在分離后繼續(xù)實現(xiàn)閉環(huán)控制，但來自最上面級的系統(tǒng)控制電已經(jīng)斷開，因此要求分離時助推子級的伺服系統(tǒng)控制電切轉(zhuǎn)為自身功率電提供。如何有效地控制轉(zhuǎn)電，保證轉(zhuǎn)電的可靠性是本領域亟待解決的技術問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種伺服系統(tǒng)用完成分離轉(zhuǎn)電功能的高可靠電路，實現(xiàn)分離時的轉(zhuǎn)電與檢測。

本發(fā)明目的通過如下技術方案予以實現(xiàn)：

提供一種轉(zhuǎn)電分離控制與檢測電路，包括ARM微控制器電路、軟件指令接收電路、硬件指令接收電路、轉(zhuǎn)電控制電路、轉(zhuǎn)電輸出電路與轉(zhuǎn)電檢測電路；

所述軟件指令接收電路，接收控制系統(tǒng)發(fā)送的轉(zhuǎn)電控制指令，并發(fā)送給ARM微控制器電路；

所述硬件指令接收電路，接收控制系統(tǒng)發(fā)送的硬件觸發(fā)的轉(zhuǎn)電控制指令，并發(fā)送給ARM微控制器電路；

所述轉(zhuǎn)電控制電路接收所述ARM微控制器電路發(fā)送的轉(zhuǎn)電控制信號，并控制轉(zhuǎn)電輸出電路關閉轉(zhuǎn)電或執(zhí)行轉(zhuǎn)電；

所述轉(zhuǎn)電輸出電路控制輸出伺服系統(tǒng)供電；

所述轉(zhuǎn)電檢測電路檢測轉(zhuǎn)電輸出電路的轉(zhuǎn)電輸出電壓，并將檢測結(jié)果發(fā)送給ARM微控制器電路；

所述ARM微控制器電路接收軟件指令接收電路或硬件指令接收電路發(fā)送的轉(zhuǎn)電控制指令，并根據(jù)轉(zhuǎn)電控制指令生成轉(zhuǎn)電控制信號，并將轉(zhuǎn)電控制信號發(fā)送給轉(zhuǎn)電控制電路；接收所述轉(zhuǎn)電檢測電路發(fā)送的檢測結(jié)果，判斷檢測是否成功，如果轉(zhuǎn)電成功，則準備執(zhí)行分離動作；如果轉(zhuǎn)電不成功，則判斷執(zhí)行轉(zhuǎn)電次數(shù)，如果次數(shù)小于等于3，則重新執(zhí)行轉(zhuǎn)電，如果次數(shù)大于3，則準備執(zhí)行分離動作。

優(yōu)選的，所述硬件指令接收電路具體組成如下：電阻R1的一端連接指令接收端，另一端連接電阻R2的一端，電阻R2的另一端接地，當控制系統(tǒng)發(fā)送的硬件觸發(fā)的轉(zhuǎn)電控制指令時，指令接收端輸出28V電壓；電容C1與電阻R2并聯(lián)，二極管D1的陰極連接電阻R2的一端，二極管D1的陽極連接電阻R2的另一端；光耦U1的正輸入端連接R2的一端，光耦U1的負輸入端連接R2的另一端；光耦U1的負輸出端輸出信號給ARM微控制器電路，電阻R3和電容C3并聯(lián)連接在光耦U1的負輸出端與地之間。

優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)電控制電路具體組成如下：

第一指令接收端接收ARM微控制器電路發(fā)送的轉(zhuǎn)電控制信號，并依次發(fā)送給第一放大電路和第一隔離電路，經(jīng)放大隔離后，控制磁保持繼電器的正向加電端；

第二指令接收端接收ARM微控制器電路發(fā)送的轉(zhuǎn)電控制信號，并依次發(fā)送給第二放大電路和第二隔離電路，經(jīng)放大隔離后，控制磁保持繼電器的反向加電端；

磁保持繼電器觸點控制轉(zhuǎn)電輸出電路，當轉(zhuǎn)電控制信號為執(zhí)行轉(zhuǎn)電時，磁保持繼電器的正向加電端通電，磁保持繼電器的觸點控制轉(zhuǎn)電輸出電路輸出伺服系統(tǒng)供電；當轉(zhuǎn)電控制信號為關閉轉(zhuǎn)電時，磁保持繼電器的反向加電端通電，磁保持繼電器的觸點控制轉(zhuǎn)電輸出電路關閉伺服系統(tǒng)供電。

優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)電檢測電路具體組成如下：電阻R4的一端連接轉(zhuǎn)電輸出電路的電壓輸出端，另一端連接電阻R5的一端，電阻R5的另一端接地，電容C4與電阻R5并聯(lián)，二極管D2的陰極連接電阻R5的一端，二極管D2的陽極連接電阻R5的另一端；光耦U2的正輸入端連接R5的一端，光耦U2的負輸入端連接R5的另一端；光耦U2的負輸出端發(fā)送的檢測結(jié)果給ARM微控制器電路，電阻R6和電容C6并聯(lián)連接在光耦U2的負輸出端與地之間。

同時提供給一種基于所述電分離控制與檢測電路執(zhí)行轉(zhuǎn)電的方法，包括如下步驟：

(1)轉(zhuǎn)電分離控制與檢測電路上電工作，ARM微控制器電路控制關閉轉(zhuǎn)電輸出電路；

(2)ARM微控制器電路循環(huán)讀取軟件指令接收電路發(fā)送的轉(zhuǎn)電控制指令，當轉(zhuǎn)電控制指令為轉(zhuǎn)電時，輸出轉(zhuǎn)電信號至所述轉(zhuǎn)電控制電路；ARM微控制器電路接收當所述硬件指令接收電路發(fā)送的轉(zhuǎn)電控制指令，當轉(zhuǎn)電控制指令為執(zhí)行轉(zhuǎn)電時，輸出轉(zhuǎn)電信號至所述轉(zhuǎn)電控制電路；

(3)所述轉(zhuǎn)電控制電路控制輸出伺服系統(tǒng)供電；

(4)所述轉(zhuǎn)電檢測電路檢測轉(zhuǎn)電輸出電路的轉(zhuǎn)電輸出電壓，并將檢測結(jié)果發(fā)送給ARM微控制器電路；

(5)ARM微控制器電路接收所述轉(zhuǎn)電檢測電路發(fā)送的檢測結(jié)果，判斷檢測是否成功，如果轉(zhuǎn)電成功，則準備執(zhí)行分離動作；如果轉(zhuǎn)電不成功，則判斷執(zhí)行轉(zhuǎn)電次數(shù)，如果次數(shù)小于等于3，則重新執(zhí)行轉(zhuǎn)電，如果次數(shù)大于3，則準備執(zhí)行分離動作。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點：

(1)本發(fā)明電路可實現(xiàn)軟件指令或者硬件指令均觸發(fā)轉(zhuǎn)電控制，二者互為冗余設計，可靠性高。

(2)本發(fā)明硬件轉(zhuǎn)電指令和轉(zhuǎn)電檢測信號通過光耦隔離轉(zhuǎn)換為TTL電平輸送至ARM微控制器，ARM微控制器發(fā)出的控制信號經(jīng)光耦隔離放大后驅(qū)動繼電器開關控制轉(zhuǎn)電輸出，轉(zhuǎn)化控制電和原控制電采用二極管隔離，抗干擾性好。

(3)本發(fā)明通過調(diào)節(jié)硬件指令接收電路前端的限流電阻，可適應不同電壓范圍的硬件指令，通過把軟件指令接收電路和ARM微控制器不同的總線接口相連，可接收不同通信總線形式的軟件指令，可將不同電壓值的功率電轉(zhuǎn)為需要的不同電壓值的控制電，通用性好。

(4)本發(fā)明實現(xiàn)了轉(zhuǎn)電后的檢測功能，通過采集轉(zhuǎn)電輸出端的電壓，檢測轉(zhuǎn)電是否成功并可重復轉(zhuǎn)電，增加轉(zhuǎn)電可靠性和可測試性。

(5)本發(fā)明電路利用伺服控制器本身的控制芯片，實現(xiàn)了和伺服控制器的整體設計，集成度高，容易實現(xiàn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的轉(zhuǎn)電分離控制與檢測電路原理框圖；

圖2為本發(fā)明的硬件接收電路原理圖；

圖3為本發(fā)明的轉(zhuǎn)電控制電路原理圖；

圖4為本發(fā)明的轉(zhuǎn)電檢測電路原理圖；

圖5為本發(fā)明的控制流程方法與流程框圖。

具體實施方式

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案：一種轉(zhuǎn)電分離控制與檢測電路，該電路包括ARM微控制器電路、軟件指令接收電路、硬件指令接收電路、轉(zhuǎn)電控制電路、轉(zhuǎn)電輸出電路與轉(zhuǎn)電檢測電路。軟件指令接收電路和硬件指令接收電路的輸出端和ARM微控制器電路的輸入端相連，轉(zhuǎn)電控制電路的輸入端和ARM微控制器電路的輸出端相連，轉(zhuǎn)電控制電路的輸出端和轉(zhuǎn)電輸出電路的輸入端相連，轉(zhuǎn)電輸出電路的輸出端和轉(zhuǎn)電檢測電路的輸入端相連，轉(zhuǎn)電檢測的輸出端和ARM微控制器電路的輸入端相連。

控制系統(tǒng)通過軟件指令接收電路或者硬件指令接收電路向ARM微控制器電路發(fā)送轉(zhuǎn)電指令，軟件指令和硬件指令功能一致，互為冗余設計，軟件指令通過通信總線發(fā)送至ARM微控制器電路，硬件指令為高壓脈沖信號，通過光耦隔離發(fā)送至ARM微控制器電路；ARM微控制器電路接收到轉(zhuǎn)電指令后，通過轉(zhuǎn)電控制電路控制轉(zhuǎn)電輸出電路輸出，轉(zhuǎn)電控制電路通過將ARM微控制器電路發(fā)出的控制信號放大隔離后驅(qū)動繼電器開關，實現(xiàn)控制轉(zhuǎn)電輸出電路；轉(zhuǎn)電檢測電路通過檢測轉(zhuǎn)電輸出電路的輸出端確定轉(zhuǎn)電是否成功，轉(zhuǎn)電檢測電路將轉(zhuǎn)電輸出電路的輸出電壓經(jīng)光耦隔離轉(zhuǎn)換后送至ARM微控制器電路檢測轉(zhuǎn)電是否成功。

如圖1所示，本發(fā)明電路包括ARM微控制器電路、軟件指令接收電路、硬件指令接收電路、轉(zhuǎn)電控制電路、轉(zhuǎn)電輸出電路與轉(zhuǎn)電檢測電路。軟件指令接收電路2和硬件指令接收電路3的輸出端和ARM微控制器電路4的輸入端相連，轉(zhuǎn)電控制電路5的輸入端和ARM微控制器電路4的輸出端相連，轉(zhuǎn)電控制電路5的輸出端和轉(zhuǎn)電輸出電路6的輸入端相連，轉(zhuǎn)電輸出電路6的輸出端和轉(zhuǎn)電檢測電路7的輸入端相連，轉(zhuǎn)電檢測電路7的輸出端和ARM微控制器電路4的輸入端相連。

ARM微控制器4通過軟件指令接收電路2和硬件指令接收電路3接收來自控制系統(tǒng)1的轉(zhuǎn)電指令，軟件指令和硬件指令互為冗余設計，均可觸發(fā)轉(zhuǎn)電。ARM微控制器4接收到轉(zhuǎn)電指令后，發(fā)出控制信號，經(jīng)轉(zhuǎn)電控制電路5放大隔離并驅(qū)動繼電器開關，進而控制轉(zhuǎn)電輸出電路6將功率電轉(zhuǎn)化為控制電輸出，轉(zhuǎn)電檢測電路7通過隔離采集轉(zhuǎn)電輸出電路6的輸出電壓并轉(zhuǎn)化為TTL電平輸出至ARM微控制器4，確認是否轉(zhuǎn)電成功。

如圖2所示，硬件指令接收電路3由電阻R1、R2，電容C1，二極管D1，光耦U1，電容C2、C3和電阻R3構成。28VFL硬件指令信號為高壓信號，ARM微控制器只能接收TTL電平信號，為避免干擾，需要進行光耦隔離。光耦U1的源邊輸入電流大約在10mA左右，光耦U1輸入端接入R1和R2電阻進行限流，C1電容進行高頻濾波，二級管D1防止光耦U1被反向擊穿。光耦副邊引腳4接3.3VTTL電平，當28VFL硬件指令信號到來，光耦導通，R3電阻對地有一個TTL高電平信號S1輸出給ARM微控制器，C2和C3為高頻濾波電容，去除毛刺。

如圖3所示,轉(zhuǎn)電控制電路由電阻R7、R9，場效應管Q1，電阻R11，電容C7,二極管D3，電阻R8、R10，場效應管Q2，電阻R12，電容C8，二極管D4，雙通道光耦U3，磁保持繼電器U4，電阻R13、R14和二極管D5、D6構成。轉(zhuǎn)電輸出電路由轉(zhuǎn)電電源模塊U5和二極管D7、D8構成。轉(zhuǎn)電電源模塊U5的輸入端引腳8和引腳7分別接功率電正和功率電地，輸出端引腳4經(jīng)隔離二極管D8輸出電壓+YJ28V，+YJ28V和原控制電+28V經(jīng)隔離二極管D7相連，禁止端引腳1和輸入功率地經(jīng)轉(zhuǎn)電控制電路中的磁保持繼電器U4相連。ARM微控制器的控制輸出信號SEPSOUT1和SEPSOUT2驅(qū)動電流有限，不能直接驅(qū)動光耦U3導通，需使用場效應管Q1和Q2進行放大，電阻R7、R9和電阻R8、R10為場效應管導通限流電阻，電阻R9和R10為場效應關斷卸荷電阻，電容C7、C8為濾波電容，二級管D3和D4防止光耦U3被反向擊穿。當SEPSOUT1輸出高電平時，光耦U3的6-5通道導通，繼電器引腳8、3和引腳5、9導通，轉(zhuǎn)電輸出電路中轉(zhuǎn)電電源模塊禁止端引腳1懸空，使能轉(zhuǎn)電輸出；當SEPSOUT2輸出高電平時，光耦U3的8-7通道導通，繼電器引腳8、3和引腳4、10導通，轉(zhuǎn)電輸出電路中轉(zhuǎn)電電源模塊禁止端引腳1和輸入功率地導通，轉(zhuǎn)電輸出禁止。二級管D5、D6為繼電器線圈關斷時提供續(xù)流路徑，電阻R13、R14為繼電器線圈限流電阻。

如圖4所示，轉(zhuǎn)電檢測電路7由電阻R4、R5，電容C4，二極管D2，光耦U2，電容C5、C6和電阻R6構成。轉(zhuǎn)電電路輸出電壓+YJ28V為高壓信號，ARM微控制器只能接收TTL電平信號，為避免干擾，需要進行光耦隔離。光耦U2的源邊輸入電流大約在10mA左右，光耦U2輸入端接入R4和R5電阻進行限流，C4電容進行高頻濾波，二級管D2防止光耦U2被反向擊穿。光耦副邊引腳4接3.3V TTL電平，當轉(zhuǎn)電成功時，光耦導通，R6電阻對地有一個TTL高電平信號S2輸出給ARM微控制器，C5和C6為高頻濾波電容，去除毛刺。

如圖5所示，當伺服系統(tǒng)控制器上電時，初始化過程中進行一次轉(zhuǎn)電輸出關閉的操作，確保在收到轉(zhuǎn)電分離指令之前，伺服控制器單獨使用系統(tǒng)控制電工作，然后在每個閉環(huán)周期中循環(huán)讀取指令，如果收到轉(zhuǎn)電指令，則進行轉(zhuǎn)電，完成轉(zhuǎn)電后，讀取微控制器芯片轉(zhuǎn)電測試引腳的狀態(tài)判斷是否為轉(zhuǎn)電成功，若成功，則準備執(zhí)行分離動作；失敗則重新進行轉(zhuǎn)電操作，最多不超過3次，若還是失敗，則結(jié)束轉(zhuǎn)電，按流程準備執(zhí)行分離動作。

若由硬件轉(zhuǎn)電指令觸發(fā)轉(zhuǎn)電控制，首先對隔離轉(zhuǎn)換后的硬件轉(zhuǎn)電信號濾波，若確定為轉(zhuǎn)電信號，則進行轉(zhuǎn)電，流程和上面一致。

以上所述，僅為本發(fā)明最佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領域?qū)I(yè)技術人員的公知技術。