一种太空饮水供应控制器的制造方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本实用新型属于太空航天员饮水供应子系统自动控制技术领域，特别涉及一种太空饮水供应控制器。
【【背景技术】】
[0002]随着我国“神舟一号”到“神舟十号”系列太空飞船、天宫一号、天宫二号、嫦娥等航天器任务发射成功，国产空间站项目正在加紧研制中，空间站项目是我国开展的非常复杂的重大载人航天项目，由于太空的真空、失重、辐照、昼夜温差大等恶劣条件不适合人类生活，人类探索太空则必须在太空建立适合人生活的环境，空间站是一种航天员在太空生活、试验的太空设备，太空航天员饮水控制器是其必备的一种电子控制设备。
[0003]随着集成电路技术的高速发展，用于电子控制系统的商业级、工业级高性能处理器等集成电路规格、品种已非常丰富，价格也非常低廉，也不存在发达国家对其“禁售”的政策，采用这些商业级、工业级集成电路实现电子设备的方案非常多，但这些商业级、工业级集成电路没有抗辐照技术指标，由其实现的电子设备也不具有抗辐照性能，其不能应用于具有高能粒子的太空辐照恶劣环境中，因为工作在辐照环境中的电子设备会发生单粒子效应，如单粒子翻转会使电子设备发生控制误动作，单粒子闩锁会使电子设备电地短路而烧毁，单粒子累积效应也会使电子设备发生永久故障而失去功能，因此不能选用商业级、工业级元器件设计实现太空饮水控制器。
[0004]太空电子控制设备需要选用具有抗辐照技术指标的宇航级元器件进行设计实现，但我国航天技术起步较晚，研制的宇航电子设备主要基于进口宇航级元器件设计实现，由于发达国家往往“禁售”这些器件，造成宇航电子设备研制往往受制于人，这样迫切需要研发基于国产宇航级元器件的宇航电子设备，实现100%元器件自主可控，而在国家大力支持下研发成功的国产宇航级元器件为国产宇航电子设备的研制提供了物质基础。
[0005]现有技术中太空饮水供应子系统自动控制设备，适用于空间站饮水供应子系统相关部件(抽吸栗、输送栗、压控阀、压力传感器等)的供配电和自动控制，以及相关设备工作状态的报警指示等，控制器与相关部件之间的互连关系如附图1所示。传统的太空电子控制设备往往采用软件/硬件结合的基于抗辐照处理器嵌入式系统结构，传统的太空饮水控制器实现原理框图如附图2所示，虽然系统的功能强大、控制灵活、体积小，但由于系统的最小组成中需要选用宇航级处理器、存储器、FPGA等中、大规模高性能集成电路，其价格高达数万、甚至十几万，有其实现的电子设备成本高昂，因此需要研制较低价格的太空饮水控制器。
【【实用新型内容】】
[0006]针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种太空饮水供应控制器，实现了空间站饮水供应子系统相关部件(抽吸栗、输送栗、压控阀、压力传感器等)的供配电和自动控制，大幅度降低太空饮水供应控制器成本。
[0007]—种太空航天员饮水供应控制器，包括供电系统和控制系统，其中，
[0008]所述供电系统给空间站饮水供应子系统的设备和自动控制系统供电，所述设备包括输送栗、抽吸栗、压控阀A、压控阀B和液压传感器；
[0009]所述控制系统包括按钮控制系统和自动报警指示系统，所述按钮控制系统包括九个按钮控制，分别为开电源、关电源、开水栗、开抽吸栗、关抽吸栗、开压控阀A、关压控阀A、开压控阀B、关压控阀B按钮；其中，开电源、关电源按钮连接到继电器线包负端上，通过控制继电器对母线电源进行开或关；开水栗、开抽吸栗、关抽吸栗三个按钮连接单稳电路和指令驱动电路，然后与水栗和抽吸栗连接，控制启动水栗及抽吸栗的开和关；开压控阀A、关压控阀A、开压控阀B、关压控阀B四个按钮连接单稳电路，再通过固态继电器和固态继电器分别连接压控阀A和压控阀B，控制压控阀A或压控阀B的开和关；
[0010]所述自动报警指示系统包括四个报警指示灯，分别为上电绿色指示灯、液满绿色指示灯、液空红色指示灯、抽吸栗故障红色指示灯；抽吸栗转速状态信号与电压比较器，然后连接到延迟电路上，经灯驱动电路后接四个报警指示灯；液态压力传感器信号采集通道连接电压比较器后分成两个子部分，一个子部分连接到单稳电路再分成两部分，一路接固态继电器和固态继电器控制端分别控制压控阀A和压控阀B，另一路接指令驱动电路，然后与水栗和抽吸栗连接，控制水栗启动和抽吸栗开和关；另一个子部分连接延迟电路，经灯驱动电路后接指不灯。
[0011]所述供电系统对输入100V直流母线电源分经继电器和滤波器后，一部分连接输送栗和抽吸栗；一部分通过第一电源转换转换为28V直流后，通过第一固态继电器连接压控阀A，通过第二固态继电器连接压控阀B ;—部分通过第三电源转换转换为12V直流后连接液压传感器及电压比较器；另一部分通过第二电源转换转换为5V直流后给控制系统提供5V直流电；输入29V直流指令电源连接继电器线包正端。
[0012]还包括第一 RC滤波电路，九个按钮控制信号均先连接第一 RC滤波电路后发出信号。
[0013]还包括第二 RC滤波电路，抽吸栗转速状态信号和液态压力传感器信号均通过第二 RC滤波电路连接电压比较器。
[0014]所述控制系统还包括分频电路和晶振，晶振通过分频电路与延迟电路连接。
[0015]所述控制系统还包括复位电路，复位电路分别与单稳电路、延迟电路和分频电路连接。
[0016]所述供应控制器功耗小于4W ;收集控制器质量小于5kg。
[0017]与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:
[0018]选用国产抗辐照元器件设计了纯硬件电路实现的太空饮水供应控制器，其一实现了太空饮水供应子系统部件供配电控制及操作的自动化；其二基于国产宇航级元器件设计实现，实现了太空饮水供应控制器100%的元器件自主可控，促进了我国宇航级元器件研制及应用水平，同时避免选用进口宇航级元器件可能“禁售”带来的影响；其三选用价格低廉中、小规模宇航级集成电路纯硬件设计实现太空饮水供应控制器，避免选用价格达数万价格的宇航级处理器、存储器或FPGA等具有软件功能的大规模电路，大幅度降低太空饮水供应控制器成本。
[0019]基于国产宇航级元器件纯硬件电路实现的太空饮水供应控制器为我国即将发射的国产空间站项目的首次研发的配套设备之一，该设备具有如下优点:
[0020]自动化:实现了空间站饮水供应子系统抽吸栗、输送栗、压控阀、压力传感器等相关设备的供配电和自动控制，以及相关设备工作状态的自动报警指示等，大大降低太空失重情况下航天员的操作难度。
[0021]纯硬件:供应控制器为纯硬件电路组成，主要组成有滤波器、电源变换器、电压比较器、计数器、逻辑门等，无软件功能电路组成，即组成中无处理器、存储器、FPGA器件。
[0022]自主可控:供应控制器基于100%国产宇航级元器件实现，完全自主可控，无进口元器件，因此不会受到发达国家对进口宇航级元器件“禁售”的影响。
[0023]高可靠性:宇航级元器件是为满足空间恶劣环境而研制的高等级集成电路，具有抗福照性能指标，能够抵抗空间福照单粒子的影响，基于宇航级元器件设计实现的供应控制器具有可靠性高工作寿命长的特点。
[0024]成本低:宇航级中小规模集成电路单片价格在数百到数千之间，具有软件功能的宇航级大规模集成电路单片价格在数万到十几万之间，因此纯硬件实现的供应控制器成本大幅度降低，同时由于工作寿命的增长也较大降低控制器维护成本。
[0025]由此可见，太空饮水供应控制器实现了国产空间站饮水供应子系统抽吸栗、输送栗、压控阀、压力传感器等相关部件的供配电和自动控制，以及相关设备工作状态的自动报警指示，大大简化了空间站航天员对饮水供应设备的操作；基于国产宇航级元器件纯硬件实现的太空饮水供应控制器可靠性高、工作寿命长、成本低，实现了元器件100%自主可控。
[0026]进一步，本实用新型功耗小，质量轻，适合空间站环境下的使用和推广。
【【附图说明】】
[0027]图1太空饮水供应控制器与各部件互连关系图；
[0028]图2传统基于处理器的太空饮水供应控制器系统原理框图；
[0029]图3国产纯硬件电路实现的太空航天员饮水供应控制器原理框图；
[0030]图示组成说明:其中，1、继电器；2、滤波器；3、第一电源转换模块；4、第二电源转换模块；5、第三电源转换模块；6、第一固态继电器；7、第二固态继电器；8、按钮组；9、第一RC滤波电路；10、单稳电路；11、指令驱动电路；12、第二 RC滤波电路；13、电压比较器；14、延迟电路；15、分频电路；16、复位电路；17、晶振；18、灯驱动电路；19、指不灯。
【【具体实施方式】】
[0031]下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。
[0032]如图1所示，现有技术中太空饮水供应子系统自动控制设备，适用于空间站饮水供应子系统相关部件抽吸栗、输送栗、压控阀、压力传感器等，控制器主要用于供配电和自动控制，以及相关设备工作状态的报警指示等。系统中的设备具体连接为:第一移动水箱通过饮水输送栗栗入第二移动水箱，两个移动水箱之间设置止回阀和液压传感器，第二移动水箱与饮水加热器连接。液压传感器与控制器连接，控制器控制压控阀A和B，压控阀A和B设置在第二移动水箱的底部，压控阀A还和安全阀、增压抽吸栗连接。安全阀设置在第二移动水箱于压控阀A之间。增压抽吸栗与控制器连接。
[0033]本实用新型是一种太空航天员饮水供应控制器，如图3所示，包括供配电系统和自动控制系统。供配电系统包括继电器1、滤波器2、第一电源转换模块DC/DC3、第二电源转换模块DC/DC4、第三电源转换模块DC/DC5、第一固态继电器6和第