专利名称：一种远程可调控红外发生装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及红外装置，特别涉及一种远程可调控的红外发生装置。
背景技术：
现代战争中，针对真实目标红外热像特征的红外制导武器得到大量应用，在红外制导方面，使用最广泛的是非成像制导，成像制导也逐步得到广泛使用。在野战条件下，气象条件、目标状态、环境背景、观测时段、测试距离和角度都能影响真实目标的红外热成像特征。以坦克为例，在不同观察距离下测试某坦克红外热成像图发现在无雨、雪、雾等不良气候条件下，IOOm以内可以得到坦克完整的图像轮廓；300m距离上，红外图像只能得到排烟口、炮塔、炮管等特征部位的轮廓，而履带等细节则变得十分模糊；800m以上，只能得到坦克代表性部位的图像，如排烟口、发动机等。实战环境 中，即便战场抵近侦察，测试距离也有几百米，再加上气候、测试角度、遮挡物等因素的影响，事实上难以得到坦克履带和轮子等细节特征，而只能获得坦克的红外热辐射基本特征及其概略分布。因此，训练或阵地上的红外假目标，如假坦克、假火炮等，只要具备和真实目标热源部位一样的红外特性，便可在热像仪上形成一个热图，从而达到模拟真实目标的效果。在训练中，红外假目标可以用来代替实际的目标靶来使用，有效节约训练费用。目前的红外假目标主要采用相变材料或电热膜制作而成。用相变材料制作假目标，热惯性接近真目标，但是不能实时的精确控温；用普通电热膜制作假目标，温度随环境变化迅速，白天太阳照射时，受到日照影响，电热膜表面迅速升温，比真实目标表面的温度偏高，最大温差可达10°c，影响示假效果。
实用新型内容本实用新型的目的在于，提供一种可使用有线/无线遥控实时精确控温、红外特性逼真度高的红外假目标系统。本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的，一种远程可调控红外发生装置，包括电池组、功率控制器、环境温度传感器、红外涂覆板温度传感器、红外涂覆板、无线遥控器和伪装背景，其特征在于电池组、环境温度传感器、红外涂覆板温度传感器、红外涂覆板均与功率控制器连接，功率控制器与无线遥控器通过无线电信号连接，伪装背景放置于红外涂覆板下方。所述功率控制器包括微处理器以及与微处理器连接的无线收发模块、环境温度传感器、数码管显示器、功率控制单元、红外涂覆板温度传感器、功能接健，无线收发模块的串行外设接口 SPI连接到微处理器的串行外设接口 SPI，环境温度传感器、红外涂覆板温度传感器通过单个连接线接到微处理器独立的输入输出IO 口，功率控制单元、数码管显示器、功能按键通过印刷电路板及相应接插件连接到微处理器独立的输入输出IO 口。所述功率控制单元是基准电压Vkef连接运算放大器Al的同相输入端，功率控制器输出到红外涂覆板&的电压V。经取样电路Rl、R2分压得到反馈电压VF，反馈电压Vf连接运算放大器Al的反相输入端；运算放大器Al输出的阈值电压Vp连接电压比较器A2的同相输入端；微处理器产生脉冲宽度调制PWM信号Vs连接电压比较器A2的反相输入端；信号Vs和阈值电压Vp经过电压比较器A2后得到的控制信号\连接驱动芯片Ul的输入端，控制信号V。经过驱动芯片Ul后输出的驱动信号Vd连接场效应管Ql和场效应管Q2。电池组包括蓄电池组和充电器，电池组接功率控制器的电源接线柱。红外涂覆板接功率控制器的功率输出接线柱，功率控制器与无线遥控器通过无线电通信。环境温度传感器和红外涂覆板温度传感器均采用数字温度传感器，对于实测的温度提供9 12位的数据和报警温度寄存器，它的测温范围为-55°c +125°C，其中在-10°C +85°C的范围内的测量精度不小于±0. 5°C。环境温度传感器装在功率控制器的外壳壁上，采用单线与微处理器IO接口相连，用于检测红外假目标所处的环境温度，并以此环境温度作参考，与红外涂覆板的温度相比较，达到调节输出功率，以满足预设的输出效 果；红外涂覆板温度传感器安装在红外涂覆板中心，采用单线与处理器的IO接口相连。功率控制器进行红外涂覆板温度控制参数的设置，功率控制器也可通过无线遥控器进行温度控制参数设置；红外涂覆板向外发射红外光波，其红外光波功率强度通过功率控制器进行检测和控制。功率控制器是通过控制输出电流的大小从而达到控制红外涂覆板输出功率和表面温度的控制设备。功率控制器主要由微处理器、无线收发模块、环境温度传感器、红外涂覆板温度传感器、显示设置单元、功率控制单元和电源模块等组成。无线收发模块的串行外设接口(SPI)连接到微处理器的串行外设接口(SPI)，环境温度传感器、红外涂覆板温度传感器通过单个连接线接到微处理器独立的输入输出(IO)口，功率控制单元、数码管显示器、功能按键通过印刷电路板及相应接插件连接到微处理器独立的输入输出(IO) 口。微处理器主要完成温度检测、人机操作显示、功率自动控制、无线数据收发处理等任务处理的软件运行。无线收发模块完成功率控制器与无线遥控器串行数据通信的无线传输，最大功率支持+IOdBm,其接收灵敏度达到-lOOdBm。当输出功率进行自适应控制时，微处理器不断地计算采集到的环境温度及红外涂覆板表面温度的差值，并根据这一差值对输出功率进行设置当这个温度差大于给定值时，处理器将控制电源功率控制单元以速度档低档进行功率输出，当这个温度差小于给定值时，微处理器将控制电源功率控制单元以速度档高档进行功率输出，通过这种自适应功率控制方式可以有效地减少蓄电池组的电量消耗。显示设置单元由数码管显示器、按键单元和状态指示灯组成。数码管显示器显示环境温度、启动时间、工作时间等参数，以上参数可通过按键单元来完成设置，设置的模式可通过状态指示灯显示，状态指示灯同时显示与无线遥控器的通信状态。功率控制单元工作原理是通过微处理器控制场效应管(MOSFET)的通断时间，即占空比，调整输出功率的大小。功率控制单元具有输出过流保护功能，防止短路引起的损坏。功率控制单元的开关电源由产生脉冲宽度调制(PWM)信号的微处理器，取样电路(电阻R1、R2)，基准电压(Vkef)电路，运算放大器Al，电压比较器A2，场效应管Q1、Q2和场效应管的驱动芯片Ul构成。为了满足系统输出功耗的要求，采用了两个场效应管(MOSFET)并联，提高了输出电流和功率。无线遥控器主要由微处理器、无线收发模块、数码管显示器及功能按键、电源管理和电池等组成。微处理器、无线收发模块、数码管显示器及功能按键的连接方式与功率控制器相同。无线遥控器有效操作范围不小于200米。红外涂覆板主要由高强度耐高温的基板、红外辐射涂料、表面防护层、底部隔离层等组成。基板、红外辐射涂料、表面防护层的厚度经反复试验调整，有效降低了日照时的表面温度。红外涂覆板根据实际装备模拟使用要求，可进行一块、两块或多块拼接或特定形状定制，通过调整功率控制器的输出功率，可控制红外涂覆板的温度、与环境温差，产生与实际目标红外热源部位相似的红外特征。伪装背景提供与真实目标相似的背景，提高视觉上的示假效果。本实用新型的有益效果是提供一种有线、无线遥控，操作简便，温度控制精度达到rc，能在多气象条件下工作，模拟多种目标红外热源特征的红外假目标系统。
图I是本实用新型的系统示意图。图2是图I中功率控制器2的原理框图。图3是图2中功率控制单元25的电原理图。
具体实施方式
以下结合实施例并对照附图对本实用新型进行详细说明。参见图I至图3，一种远程可调控红外发生装置，包括电池组I、功率控制器2、红外涂覆板3、无线遥控器4和伪装背景5，其特征在于，电池组I、环境温度传感器22、红外涂覆板温度传感器23、红外涂覆板3均与功率控制器2连接，功率控制器2与无线遥控器4通过无线电信号连接，伪装背景5放置于红外涂覆板3下方。所述功率控制器I包括微处理器24以及与微处理器24连接的无线收发模块21、环境温度传感器22、数码管显示器26、功率控制单元25、红外涂覆板温度传感器23、功能接健27，无线收发模块21的串行外设接口 SPI连接到微处理器24的串行外设接口 SPI，环境温度传感器22、红外涂覆板温度传感器23通过单个连接线接到微处理器24独立的输入输出IO 口，功率控制单元25、数码管显示器26、功能按键27通过印刷电路板及相应接插件连接到微处理器24独立的输入输出IO 口。所述功率控制单元25是基准电压Vkef连接运算放大器Al的同相输入端+，功率控制器输出到红外涂覆板&的电压V。经取样电路Rl、R2分压到反馈电压VF，反馈电压Vf连接运算放大器Al的反相输入端-;运算放大器Al输出的阈值电压Vp连接电压比较器A2的同相输入端+ ;微处理器产生脉冲宽度调制PWM信号Vs连接电压比较器A2的反相输入端-;信号\和阈值电压Vp经过电压比较器A2后得到的控制信号V。连接驱动芯片Ul的输入端，控制信号V。经过驱动芯片Ul后输出的驱动信号Vd连接场效应管Ql和场效应管Q2。实施例[0033]本实用新型的装置包括电池组I、功率控制器2、无线遥控器4、红外涂覆板3和伪装背景5。电池组I、环境温度传感器22、红外涂覆板温度传感器23、红外涂覆板3均与功率控制器2连接，功率控制器2与无线遥控器4通过无线电信号连接，伪装背景5放置于红外涂覆板3下方。环境温度传感器22和红外涂覆板温度传感器23均为高精度温度传感器DS1820，环境温度传感器22，装在功率控制器2的壳壁上，采用单线与处理器IO接口相连，用于检测红外假目标所处的环境温度，并以此环境温度作参考，与红外涂覆板3的温度相比较，达到调节输出功率，以满足预设的输出效果；红外涂覆板温度传感器23，安装在红外涂覆板3中心，采用单线与处理器的IO脚相连。DS1820是Dallas公司生产的单总线数字温度传感器，它不仅能直接输出串行数字信号，而且具有微型化、低功耗、高性能、易于微处理器连接和抗干扰能力强等优点。DS18B20数字温度传感器对于实测的温度提供了 9 12位的数据 和报警温度寄存器，它的测温范围为-55°C +125°C，其中在-10°C +85°C的范围内的测量精度为±0. 5°C。功率控制器2的原理框图见图2 :无线收发模块21连接到微处理器24串行外设接口(SPI)，环境温度传感器22、红外涂覆板温度传感器23、功率控制单元25、数码管显示器26、功能按键接到微处理器IO 口。环境温度传感器22与红外涂覆板温度传感器23的温度差和用户通过功能按键27预设的工作参数经微处理器24及其配套电路处理产生稳定的基准电压(VKEF)，Vkef接到运算放大器Al的同相输入端( + );功率控制器2输出到红外涂覆板3 (图3中用电阻&表示)的电压(V。)经取样电路(电阻Rl，R2分压)得到反馈电压VF，Vf接到运算放大器Al的反相输入端(_) ;VEEF与Vf经过运算放大器Al差分放大得到电压比较器A2的阈值电压VP，Vp接到电压比较器A2的同相输入端(+ );微处理器24根据用户功能按键27预设的工作参数产生脉冲宽度调制(PWM)信号\，Vs接到电压比较器A2的反相输入端(_) ；VS与阈值电压Vp经过电压比较器A2后产生场效应管Ql和Q2的控制信号\，Vc接到驱动芯片Ul的输入端，Vc经过驱动芯片Ul后输出的驱动信号Vd直接控制Ql和Q2的通断。当V。升高时，反馈电压Vf随之增大，与基准电压Vkef之间的差值减小，因而运算放大器Al的输出电压Vp减小，经电压比较器使Vc的高电平变小，Vd占空比变小，因此输出电压V。随之减小，调节的结果令V。基本保持稳定；当V。减小时，与上述变化过程相反。功率控制器2的软件采用模块化程序设计，根据功率控制器2功能要求，将应用软件分为4个功能模块人机接口模块、功率输出控制模块、温度采集模块和无线接收模块。人机接口模块由操作按键键入模块和数码管显示模块组成，用户通过功能按键实现设备定时启动、使用时间、输出强度等设置功能和状态显示，数码管显示器主要显示当前环境的温度、红外涂覆板3温度、剩余工作时间、启动输出时间和加热速度等。开机时，默认的显示界面是红外涂覆板3与背景的温度差，通过按键可以对功率控制器2的参数进行查看与设置。功率输出控制模块根据设置的参数和自动检测的温度控制电源的通断时间，达到自动调整输出功率的大小，延长电池工作时间的目的和输出过流保护功能。温度采集模块每隔3秒采集一次环境温度和红外涂覆板3的温度。[0043]当环境温度与红外涂覆板3温度差别大于15°C时，功率控制器2的处理器将控制电源功率控制单元以速度档低档进行功率输出，当环境温度与红外涂覆板3温度差别小于15°C时，微处理器24将控制电源功率控制单元以速度档高档进行功率输出。无线收发模块采用Nordic公司的nRF905芯片。nRF905为极低功率的单片的UHF无线收发器，电路可以设定工作在433、868和915MHz的ISM频段。可编程控制nRF905的数据传输率，最高可达100kbps。nRF905的输出功率可通过编程控制，最大支持+IOdBm,其接收灵敏度能达到-IOOdBm,当外接功率放大器放大至+30dBm时,在空旷环境下通信距离可达2. 5公里。功率控制器2通过内置PIC16F877A处理器的串行外设接口(SPI)与无线收发模块nRF905通信，进行参数设置和数据收发。nRF905接收或输出的射频(RF)信号经天线匹 配网络与收发天线耦合，收发天线完成电磁波的空中传输。无线遥控器4用于远程遥控设置功率控制器参数，与功率控制器2相比，无线遥控器4仅包含微处理器24、无线收发模块21、数码管显示器26、功能按键27部分。功率控制器2和无线遥控器4的通信是通过控制各自的无线模块来完成的。功率控制器2通过设置定时器每隔10秒向对应的无线遥控器4 (与其ID号相同的无线遥控器)发送其所有的参数，发送完就立即使无线模块工作于接收模式，等待接收无线遥控器4的指令。当接收到无线遥控器4的参数更改指令时，功率控制器4对自身的参数进行更改，并向无线遥控器4发送确认指令。阴雨天条件下，本实用新型采用2块红外涂覆板，SPOl温度46. 2°C，SP02温度46. (TC;睛天条件下，本实用新型采用I块红外涂覆板，SPOl温度51. 1°C，SP02温度51. 9°C；在夜晚条件下，2块红外涂覆板，SPOl温度49. 6 0C，SP02温度50. 5 °C。此实施例通过一系列的措施实现了对红外假目标温度的精确控制，实现了对真实目标热源特征的高精度模拟，与常规红外目标模拟方法相比，温度误差控制在l°c以内。本系统操作简单，使用方便，可广泛应用于模拟训练，车辆、飞行器等真实目标的红外热源特征模拟。以上结合附图对本实用新型的具体实施方式
作了说明，但这些说明不能被理解为限制了本实用新型的范围，本实用新型的保护范围由随附的权利要求书限定，任何在本实用新型权利要求基础上的改动都是本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种远程可调控红外发生装置，包括电池组(I)、功率控制器(2)、环境温度传感器(22)、红外涂覆板温度传感器(23)、红外涂覆板(3)、无线遥控器(4)和伪装背景(5)，其特征在于电池组(I)、环境温度传感器(22 )、红外涂覆板温度传感器(23 )、红外涂覆板(3 )均与功率控制器(2)连接，功率控制器(2)与无线遥控器(4)通过无线电信号连接，伪装背景(5 )放置于红外涂覆板(3 )下方。
2.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述功率控制器(I)包括微处理器(24)以及与微处理器(24)连接的无线收发模块(21)、环境温度传感器(22)、数码管显示器(26)、功率控制单元(25)、红外涂覆板温度传感器(23)、功能接健(27)，无线收发模块(21)的串行外设接口 SPI连接到微处理器(24)的串行外设接口 SPI，环境温度传感器(22)、红外涂覆板温度传感器(23)通过单个连接线接到微处理器(24)独立的输入输出IO 口，功率控制单元(25)、数码管显示器(26)、功能按键(27)通过印刷电路板及相应接插件连接到微处理器(24)独立的输入输出IO 口。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述功率控制单元(25)是基准电压Vkep连接运算放大器Al的同相输入端，功率控制器输出到红外涂覆板&的电压V0经取样电路Rl、R2分压得到反馈电SVf ,反馈电压Vf连接运算放大器Al的反相输入端；运算放大器Al输出的阈值电压Vp连接电压比较器A2的同相输入端；微处理器产生脉冲宽度调制PWM信号V连接电压比较器A2的反相输入端；信号Vs和阈值电压Vp经过电压比较器A2后得到的控制信号Ve连接驱动芯片Ul的输入端，控制信号Ve经过驱动芯片Ul后输出的驱动信号V11连接场效应管Ql和场效应管Q2。
专利摘要本实用新型公开了一种远程可调控的红外发生装置，电池组、环境温度传感器、红外涂覆板温度传感器、红外涂覆板均与功率控制器连接，功率控制器与无线遥控器通过无线电信号连接，伪装背景放置于红外涂覆板下方。本装置的温度控制精度达到1℃，能在多气象条件下工作，模拟多种目标红外热源特征。本系统操作简单，使用方便，可广泛应用于模拟训练，车辆、飞行器等真实目标的红外热源特征模拟。
文档编号G08C23/04GK202472927SQ201120481409
公开日2012年10月3日 申请日期2011年11月28日 优先权日2011年11月28日
发明者卢向华, 徐建斌, 李勇, 舒丽华, 蔡锦华 申请人:江西联创精密机电有限公司