一种运载段电气控制组合嵌入式处理电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种运载段电气控制组合嵌入式处理电路，用于地面测发控系统对运载器上多发探测器进行控制，实现多发探测器反馈信号的检测。该处理电路采用嵌入式处理器DSP与地面测发控系统进行RS-422平衡通讯，结合信号调理电路，实现地面系统对多发探测器的控制以及反馈状态信息量的检测。处理电路具有高可靠性、高集成度的特点，相对传统电气控制组合产品，体积小、控制和检测精度高、控制参数修改便捷，同时减少地面与弹上电缆网数量、简化测试控制系统，将数字化应用在弹上电气控制组合的设计中。
【背景技术】
[0002]目前，世界主要国家导弹技术的发展已形成多代产品并存的局面，研制新型高可靠性、高集成的导弹产品成为发展的主流。运载段电气控制组合作为弹上电气系统核心控制部分，保证导弹在准备、发射和飞行期间地面测发控系统对其实时控制、测试。
[0003]近年来，随着武器系统的发展，世界主要国家朝着一发运载器携带多发探测器同时工作的新型导弹方向展开深入研究，新型导弹对控制系统的要求也朝着精准、便捷的方向发展。传统的电气控制组合处理电路采用模拟电路实现探测器控制和检测功能，这种处理电路受模拟元器件功能的限制，在有效精度、小型化方面已进入技术瓶颈。同时，携带多发探测器需要增加电气控制组合上电连接器的接点数量，引入多条弹上电缆进行信号传输，降低了产品工作的可靠性；由于控制和检测功能信号种类众多，电气控制组合的测试系统需要复杂的控制和测量设备，增加了产品的研制成本。
[0004]随着数字电子技术的发展，嵌入式系统逐步在控制系统和组合级装置中得到广泛应用，其优点在于:控制和检测精度高，控制参数修改便捷，可以通过编程控制算法实现复杂的控制功能。同时，嵌入式系统可进行集成化、模块化设计，更新换代容易。将嵌入式系统应用在弹上电气控制组合中，与地面测发控系统进行数字通讯，将数字控制命令进行转换和信号调理输出模拟量，控制探测器各种功能的实现;将探测器返回的检测信号模拟量转换成数字量，经地面解码后分析、检测。嵌入式信号处理电路控制精度高、控制参数修改便捷、集成度高，采用该处理电路的电气控制组合解决了多发探测器同时工作情况下采用传统模拟控制组合信号传输电缆复杂、测试系统成本高等问题，同时减小了产品的体积，减少了综合测试系统多个模拟控制和检测模块，进而降低研制和生产成本。因此，将嵌入式系统应用到弹上电气控制组合的研制中，存在诸多优点，是发展的必然。
【发明内容】
[0005]本发明解决的技术问题是:一发运载器携带多发探测器工作时，传统模拟信号处理电路的电气控制组合控制和检测精度低、集成度低、体积大、电连接器数目多、弹上信号传输电缆复杂、测试系统成本高等问题。
[0006]本发明解决技术问题所采取的技术方案是:
[0007]提供一种运载段电气控制组合嵌入式处理电路，该电路应用在弹上电气控制组合上实现探测器功能控制和相关反馈信号的检测。运载段电气控制组合通过内部嵌入式DSP芯片将地面或运载器发出的数字控制命令转换、调理成模拟量发送至每发探测器，同时采集探测器的主要功能参数和内部自检参数，并通过RS-422平衡通讯发送至地面测发控系统进行解码和分析。
[0008]根据电气控制组合实现功能要求和输入输出信号的特征，本发明将电路设计分模块化进行分析，主要有:模拟信号检测电路、状态信号检测电路、嵌入式控制处理电路、二次电源转换电路。
[0009]本发明的原理是:
[0010]模拟信号检测电路:探测器输出的模拟信号由一次电源供电，幅值为27V。电气控制组合先将输入信号按比例分压，再采用隔离运算放大器实现一次电源与二次电源的隔离，信号在DSP内部AD转换后经隔离通讯芯片发送至地面测发控系统进行数据解码和分析，从而实现探测器输入模拟信号的高精度检测。
[0011]状态信号检测电路:探测器输出的状态信号为光电耦合器输出无源开关量，电气控制组合将每种功能信号光耦输出端集电极接二次电源电压，发射极与总线驱动器相连，再将驱动后信号送DSP进行转换和存储，最终以数字量的形式以RS-422通讯发送至地面测发控系统解码和分析，采用多路总线驱动器对不同信号进行调理，增加了硬件电路的集成度。
[0012]嵌入式控制处理电路:地面测发控系统与电气控制组合通讯，电控内DSP将地面数字量解码和转换，通过I/o管脚输出控制信号。DSP输出信号先经总线驱动器产生稳定的输出电压，再经光M0S继电器产生高驱动能力的模拟信号，控制外部相关功能继电器开关动作，从而提高控制精度、实现各种功能的实时控制。
[0013]二次电源转换电路:选用DC/DC芯片对一次电源隔离、降压，将地面一次电压+27V调整至+15V和+5V两路输出，同时实现了地线的隔离。嵌入式处理器DSP内核电压为+1.8V，I/O电压为+3.3V，采用DSP电源芯片，实现+5V电源转换输出+3.3V和+1.8V电源电压。
[0014]本发明与现有技术相比的优点在于:
[0015]本发明利用嵌入式处理器DSP能够采集模拟信号、输出控制信号的特点，实现地面测发控系统对多发探测器的高精度、高实时性、快响应速度的控制和检测，构建了数字化弹上电气系统控制组合，且同时具有调试灵活、控制参数修改便捷的优点。本发明的电路结构简单、体积小、重量轻，满足弹上控制系统小型化的发展要求。
[0016]采用嵌入式处理器DSP完成多发探测器功能控制和反馈信号检测，编写了高精度控制和检测算法，实现了硬件电路的集成化，极大降低了电气控制组合的整机功耗，该嵌入式处理电路特别适用于航空航天等对功耗有严格要求的领域。
[0017]采用DSP处理器实现电气控制组合与地面测发控系统RS-422平衡通讯，通过数字量的交换进行探测器相应功能的控制和反馈信号的检测。嵌入式电气控制组合大大减少了与地面系统电连接器接点的数量，简化了弹上电气控制信号传输电缆，增加了导弹电气系统的稳定性。
[0018]本发明将嵌入式处理器DSP应用于弹上电气控制组合的研制中，对应测试系统只需通过上位机输出数字量控制信号以及对输入的数字量检测信号进行解码和分析，即可完成产品的电性能测试，降低了测试系统的复杂程度，减小了整套产品的研发成本。
[0019]总之，本发明采用嵌入式信号处理电路实现电气控制组合对多发探测器的电气功能控制和反馈信号检测，提高了控制实时性和响应速度，增加了检测精度和调试的灵活性、便捷性；同时，通过软件算法实现控制和检测功能，使电路结构简单、体积小，降低产品整机功耗，增加电气控制系统可靠性;采用RS-422平衡通讯实现数字信号与地面系统的交换，减少电连接器接点数量、简化弹上信号传输电缆、降低测试系统复杂度，提高了系统的稳定性，节约了产品的研发成本。
【附图说明】
[0020]图1为嵌入式处理电路信号走向图；
[0021 ]图2为模拟信号检测电路原理框图；
[0022]图3为隔离运算放大器应用及内部功能电路图；
[0023]图4为状态信号检测电路原理框图；
[0024]图5为嵌入式控制处理电路原理框图；
[0025]图6为嵌入式控制接口电路原理图；
[0026]图7为二次电源转换电路原理图。
【具体实施方式】
[0027]如图1所示，本发明的嵌入式信号处理电路主要由模拟信号检测电路、状态信号检测电路、嵌入式控制处理电路、二次电源转换电路组成。采用嵌入式处理器DSP作为硬件系统的主控芯片，实现信号的采集和控制。二次电源转换电路将地面+27V电源电压隔离转换成+15V、+5V电源电压，再经DSP电源芯片将+5V转换成+3.3V和+1.8V电源电压，为DSP芯片1/0和内核供电。探测器电压检测信号、电池开路电压信号经比例分压电路、隔离放大电路送DSP内部AD，继电器自检信号和二次电源自检信号经分压电路和信号调理电路送DSP内部AD，信号AD转换后在DSP寄存器中存储。电池供电状态信号、火工品保护状态信号、探测器在位信号和推进级在位信号经总线驱动电路送DSP芯片I/O 口采集并在寄存器中存储。地面测发控系统通过隔离通讯处理电路以RS-422平衡通讯方式对DSP寄存器内数据调用，地面系统接受到DSP发送的数字信号后进行解码和分析，识别模拟信号检测和状态信号检测的实际状态参数。隔离通讯电路既可以将DSP内部寄存器存储数据发送至地面测发控系统，也可以将地面发出的数字控制指令发送至DSP进行处理，经内部算法处理后从I/O管脚输出控制命令信号。DSP输出控制信号送总线驱动器和光M0S继电器调理成一次电源电压供电、高驱动能力的控制信号，驱动探测器内继电器或光耦工作。嵌入式信号处理电路应用在弹上电气控制组合中，实现了地面测发控系统对探测器高精度、高实时性、快响应速度的控制和检测。进而最大程度地满足系统集成化的要求，从而简化电路结构，降低控制电路的功耗，提高电路的集成度和系统的