一种用于发动机控制系统的掉电检测延时电路的制作方法

本发明涉及电池电源保护技术领域，具体涉及一种用于发动机控制系统的掉电检测延时电路。

背景技术

现代导弹伺服系统，应用环境的可靠性要求高，在某些特殊的情况(比如位置传感器与输出轴转动不同步，存在一定比例关系)下，断电时需要存储当前的位置信息，掉电检测延时电路就成为发动机控制系统控制电路至关重要的一部分。

某特种固体发动机控制系统中，其流量开关阀采用电机和小减速比减速器驱动。由于空间限制，其位置传感器(旋转变压器)无法直接安装到输出轴上，而是安装在伺服电机输出端，旋转变压器输出与实际输出轴的输出存在一定比例关系。输出机械角度与电气检测角度的关系如表1所示(假设减速比为4:1)。在使用前，应保证电气零位与机械零位一致。

表1

旋转变压器的角度输出范围为0～360°，实际机械角度旋转一周时，旋转变压器电气角度将旋转四周，当控制系统采集到的反馈电气角度为零时，输出的机械角度并不一定为零。因此每次上电回零操作得到的零位(控制器只能识别电气零位)可能并不是真正的机械零位。若每次上电前进行调零工作，工作繁琐，危险性较大；若每次断电前保证系统返回到电气及机械零点，在遇到特殊情况，中途断电时，仍需重新调零，此办法无法推广应用到项目中。解决此问题的一个有效措施是，控制系统在断电时存储当前的位置信息，再次上电时以此为实际反馈，执行回零操作。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种用于发动机控制系统的掉电检测延时电路，电路简单，能够检测电源掉电，并可短时间延时供电。

本发明的具体实施方式如下：

一种用于发动机控制系统的掉电检测延时电路，包括降压储能单元、分压单元、比较单元、隔离检测单元以及阻止电流反灌单元；

所述降压储能单元与发动机控制系统的供电电源相连，利用供电电源为自身充电并在掉电时为发动机控制系统供电；

所述分压单元将降压储能单元输出电压以一定比例减小后输出给比较单元，同时将供电电源电压以所述比例减小后输出给比较单元；

所述比较单元比较接收到的降压储能单元输出电压和供电电源的电压大小，输出比较结果给隔离检测单元；

所述隔离检测单元将接收到的比较结果隔离传送给微控制器，可隔离发动机控制系统中的供电电源和微控制器电源，同时当降压储能单元输出电压大于供电电源的电压时，向发动机控制系统中的微控制器输入端提供高电平信号；当降压储能单元输出电压小于供电电源的电压时，向发动机控制系统中的微控制器输入端提供低电平信号；高电平信号和低电平信号用于为微控制器进行基于上升沿的掉电判断提供依据；

所述阻止电流反灌单元设置在供电电源与发动机控制系统以及降压储能单元与发动机控制系统的连接通路上，用于防止供电电源反接以及掉电时降压储能单元不会向供电电源反灌。

进一步地，所述降压储能单元由电阻r1、三极管q1、稳压二极管d1及储能电容c1组成；

三极管q1的集电极与电阻r1一端相连接至供电电源正端，三极管q1的基极与电阻r1另一端及稳压二极管d1的稳压端相连，三极管q1的发射极与储能电容c1的正端相连，稳压二极管d1的另一端与储能电容c1的负端相连并接地；三极管q1、电阻r1、稳压二极管d1组成降压电路，为储能电容c1充电，形成基准源为发动机控制系统供电。

进一步地，所述分压单元由电阻r2，r3，r4，r5组成；

电阻r2、r3串联后并联在储能电容c1两端，将储能电容c1两端电压均分，均分电压点与比较单元的负输入端相连；

电阻r4、r5串联后并联在供电电源两端，将供电电源电压均分，均分电压点与比较单元的正输入端相连。

进一步地，所述比较单元为比较器u1，比较器u1的正输入端接供电电源的均分电压点，比较器u1的负输入端接储能电容的均分电压点，比较器u1的供电端接c1的正端，接地端接电源地，通过比较比较器u1的正输入端与负输入端间的电压大小关系，将比较结果由输出端输出。

进一步地，所述隔离检测单元由电阻r6、光耦u2及电阻r7组成；

光耦u2的输入低端接比较器u1的输出端，光耦u2的输入高端通过电阻r6连接到电容c1的正端，光耦u2的输出正端接微控制器电源，光耦u2的输出负端通过电阻r7接地并输出至微控制器中断接口。

进一步地，所述阻止电流反灌单元由二极管d2和d3组成；

二极管d2正端连接供电电源的正端，负端输出至发动机控制系统；二极管d3正端连接c1正端，负端连接d2负端并输出至发动机控制系统。

有益效果：

1、本发明通过电路检测掉电，并利用储能单元延时掉电，应用在导弹伺服系统中无需重复调零，降低导弹测试危险性，减少工作量；无需备份电源，储能电容放电延缓掉电过程，充当临时电源，微处理器完成掉电控制并保存重要数据，使伺服控制系统设计更加灵活，应对突发状况的能力更强，使用更加方便。

2、本发明无需额外加基准源，降压电路将储能电容电压稳定到特定值，可作为比较器基准源。

3、本发明无需做电源保护电路，电源正负极接反时，电路中的二极管起到短时保护作用。

附图说明

图1为掉电检测延时电路组成示意图；

图2为掉电检测延时电路图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种用于发动机控制系统的掉电检测延时电路，应用在导弹伺服系统，弹上控制电路供电电源一般都使用+28v的电池，各分系统通过dc-dc转换为所需的电压值使用。掉电检测延时电路600包括降压储能单元100、分压单元200、比较单元300、隔离检测单元400，阻止电流反灌单元500，如图1所示。

各部分连接关系如图2所示：

降压储能单元100，由电阻r1，三极管q1，稳压二极管d1，储能电容c1组成；三极管q1的集电极与电阻r1一端相连接至弹上电源+28v，三极管q1的基极与电阻r1另一端及稳压二极管d1的稳压端相连，三极管q1的发射极与储能电容c1的正端即b点相连，稳压二极管d1的另一端与c1的负端相连并接+28v地dgnd；三极管q1、电阻r1、稳压二极管d1组成降压电路，为电容c1充电，并形成基准源为发动机控制系统供电。

分压单元200，由电阻r2，r3，r4，r5组成；电阻r2、r3串联后并联在储能电容c1两端，均分电压点与比较单元300的负输入端相连，电阻r2，r3将储能电容c1两端电压均分；电阻r4、r5串联后并联在供电电源两端，均分电压点与比较单元300的正输入端相连，电阻r4，r5将弹上电源电压+28v均分。

比较单元300，即为比较器u1，采用单端供电形式；比较器u1的2引脚即正输入端接电阻r4、r5的均分电压点，比较器u1的3引脚即负输入端接电阻r2、r3的均分电压点，比较器u1的供电端8引脚接电容c1的正端，比较器u1的接地端4引脚与1引脚接+28v地，比较器u1的7引脚作为输出端输出；通过比较2引脚与3引脚间的电压大小关系，确定7引脚的输出为高还是低。

隔离检测单元400，由电阻r6、光耦u2、电阻r7组成；光耦u2的输入低端接比较器u1的7脚，u2的输入高端通过电阻r6连接到b点，u2的输出正端接微控制器电源+3.3v，u2输出负端通过电阻r7下拉到+3.3v地gnd并输出至发动机控制系统中的微控制器中断接口；由于隔离检测单元400传输的是光信号，可以避免电信号的干扰，通过隔离检测单元400能有效的把+28v与+3.3v隔离，即使28v电压发生波动也不会影响3.3v，减少对微控制器端的干扰。

阻止电流反灌单元500，由二极管d2、d3组成；二极管d2正端连接+28v正端即c点，负端输出至发动机控制系统；二极管d3正端连接c1正端即b点，负端连接d2负端并输出至发动机控制系统。正常供电时，+28v不会影响电容c1两端电压，掉电时，电容c1电量在二极管d2的作用下也不会反灌电源，若出现+28v电源接反的失误时，没有形成回路，无法在发动机控制系统两端加载电源，也能阻止对发动机控制系统的损害。

工作原理为：降压储能单元100的稳压二极管d1使用1n4748a，稳压值为22v，电阻r1向三极管q1提供偏置电流，稳压二极管d1与电阻r1形成通路控制三极管q1的通断，进而为储能电容c1充电，由于电容c1提供的电能要供发动机控制系统持续工作十几毫秒，所以其容值应选取较大(2000uf左右)，可根据实际电路耗电量选取；稳压二极管d1将稳压二极管d1正端即a点电压稳到22v，当b点电压值低于21.3v(三极管基极与射极间是一个二极管，一般管压降为0.7v)即电容未充满时，三极管q1导通，为c1充电，当b点电压达到21.3v时三极管q1关断，充电完成。

分压单元200中的r2、r3将b点的电压均分输出至比较单元300即u1的2引脚，r4、r5将c点的电压均分输出至比较器u1的3引脚，用于相互比较，为防止分压单元200耗能过多，采用阻值较大的电阻。若2引脚的电压大于3引脚电压，则7引脚输出为高，否则7引脚输出为低；隔离检测单元400的r6及u2的发光二极管即u2输入端将u1的7引脚拉高，u2输出端通过电阻r7拉低。当7引脚为高时，u2的二极管未通，则连接微控制器的u2输出端为低电平，当7引脚为低时，u2的二极管导通发光，则u2输出端为高电平。

弹上电源通过d2向发动机控制系统供电，电源正常时c点电压高于b点，d2可防止储能电量反灌入弹上电源，d3可防止电源电压影响降压储能单元100；若电源电压接反，d1、r1形成通路，由d2、d3阻止电流通过，无法形成回路，可有效的防止发动机控制系统电路被损坏。当弹上电源掉电时，c点电压迅速下降，通过比较器u1判断出2引脚的电压小于3引脚电压时，即c点电压低于b点电压，此时储能电容c1通过d3向控制系统电路供电，比较单元300的7引脚输出为低，u2导通，则隔离检测单元400输出的int0信号变为高电平，微控制器检测到由低电平到高电平的上升沿，认为弹上电源已经掉电，利用电容c1提供的电能立即保存系统重要数据，控制伺服系统停止工作。下次上电时微处理器先读取固态存储器中的数据再开始工作流程。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。