一种基于继电器的飞行器冗余控制电路的制作方法
【专利摘要】一种基于继电器的飞行器冗余控制电路，包括输入控制模块、表决输出模块、配电控制模块和应答模块，将控制激励信号送至输入控制模块，由表决输出模块驱动配电控制模块，配电控制模块的输出一路给飞行控制器，实现对飞行控制器的供配电控制，另一路给应答模块实现飞行器配电状态的指示功能。本实用新型提出在线备份的新思想，将备份产品融入系统设计过程中，从系统级层面提高了对飞行控制器的可靠控制能力。
【专利说明】—种基于继电器的飞行器冗余控制电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于继电器的飞行器冗余控制电路，属于飞行器冗余控制的【技术领域】。
【背景技术】
[0002]在飞行器测试发射控制系统设计中，继电器是必选产品之一，通过对继电器的控制，实现系统逻辑转换和输出控制，从而完成导弹的测试发射控制功能。因此，继电器的工作性能与发射的可靠性息息相关，在平时的检修检测和发射控制过程中要确保其工作正常，若有异常应尽快更换，应具备高维修性的特点。
[0003]传统设计一般以规避一度故障开展系统冗余设计，往往采取三取二输出输出的控制方式，当出现一度故障后，系统就无冗余，当系统再次出现故障，便无法工作，需断电更换备份产品，影响着飞行器的发射可靠性。随着对系统工作的可靠性要求越来越高，传统的设计方法在某些场合已不能完全满足系统高可靠性、稳定性的要求，不可以规避二度故障给系统带来的影响，当出现一度故障后，系统不能照常正常工作，且系统中没有冗余措施，出现二度故障后，系统无法正常工作，因此无法满足飞行器的发射控制功能的可靠性和稳定性。
实用新型内容
[0004]本实用新型的技术解决问题:克服现有技术的不足，提出一种基于继电器的飞行器冗余控制电路，将控制激励信号送至输入控制模块，由表决输出模块驱动配电控制模块，配电控制模块的输出一路给飞行控制器，实现对飞行控制器的供配电控制，另一路给应答模块实现飞行器配电状态的指示功能。
[0005]本实用新型的技术解决方案:一种基于继电器的飞行器冗余控制电路，包括多个输入控制模块、表决输出模块、配电控制模块和应答模块，每个输入控制模块包括四个继电器、四个消反峰电阻和四个二极管，四个继电器分别为第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器，该四个继电器的结构完全相同，四个消反峰电阻包括第一消反峰电阻、第二消反峰电阻、第三消反峰电阻、第四消反峰电阻；四个二极管包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管；
[0006]第一继电器包括输入正端、输入负端和六个输出控制口，每个输出控制口包括两个输出控制端，六个输出控制口分别为第一输出控制口、第二输出控制口，第三输出控制口、第四输出控制口、第五输出控制口、第六端输出控制端口 ；第一输出控制口包括第一输出控制端和第二输出控制端，第二输出控制口包括第三输出控制端和第四输出控制端，第三输出控制口包括第五输出控制端和第六输出控制端；第一继电器的第四输出控制口、第五输出控制口和第六端输出控制端口悬空；第二继电器、第三继电器、第四继电器与第一继电器结构及组成相同；
[0007]第一继电器的第一输出控制端一方面同时连接第二继电器的第三输出控制端和第五控制输出端、第三继电器的第三输出控制端、第四继电器的第三输出控制端、第一继电器的第五输出控制端，另一方面作为表决输出模块的第一输出；第一继电器的第二输出控制端连接第二继电器的第一输出控制端，第二继电器的第四输出控制端连接第三继电器的第一输出控制端，第三继电器的第四输出控制端连接第四继电器的第一输出控制端，第四继电器的第四输出控制端连接第一继电器的第三输出控制端，第二继电器的第六输出控制端连接第四继电器的第五输出控制端，第一继电器的第六输出控制端连接第三继电器的第五输出控制端，第二继电器的第二输出控制端一方面与第三继电器的第二输出控制端、第四继电器的第二输出控制端、第一继电器的第四输出控制端、第四继电器的第六输出控制端和第三继电器的第六输出控制端均相连，另一方面作为表决输出模块的第二输出；
[0008]第一继电器的输入正端连接第一电阻的一端、第一电阻的另一端连接第一二极管的负极，第一二极管的正极连接第一继电器的输入负端，同时每个输入控制模块的继电器的输入正端相互连接，每个输入控制模块的继电器的输入负端相互连接；
[0009]配电控制模块包括第五继电器、第五消反峰电阻和第五二极管，第五继电器包括输入正端、输入负端和两个输出控制口，两个输出控制口包括第一输出控制口和第二输出控制口，第一输出控制口包括第一输出控制端、第二输出控制端，第二输出控制口包括第三输出控制端、第四输出控制端，表决输出模块的第一输出一方面连接第五继电器的输入正端，另一方面连接第五消反峰电阻的一端，第五消反峰电阻的另一端连接第五二极管的负极，第五二极管的正极连接第五继电器的输入负端；第五继电器的第一输出控制端、第二输出控制端输出飞行器的控制信号；
[0010]应答模块包括第六继电器、第六消反峰电阻和第六二极管，第六继电器包括输入正端、输入负端和多个输出控制口，第六继电器包括输入正端一方面连接第五继电器的第三输出控制端，另一方面连接第六消反峰电阻的一端，第六消反峰电阻的一端连接第六二极管的负极，第六二极管的正极连接第六继电器的输入负端和第五继电器的第四输出控制端；第六继电器的多个输出控制口输出指示飞行控制器配电状态的信号。
[0011]所述输入控制模块数量为4个。
[0012]所述输入控制模块数量为5个。
[0013]所述第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻的阻值均为10 Ω 至Ij 20 Ω。
[0014]本实用新型与现有技术相比具有如下优点:
[0015](I)传统设计可以规避一度故障给系统带来的不利影响，本实用新型通过基于继电器冗余控制电路的设计，可以规避二度故障给系统带来的影响；
[0016](2)本实用新型比现有技术在设备的维修性和可靠性方面有了极大的提高。
[0017](3)现有技术采用离线备份设计思想，本实用新型提出在线备份的新思想，将备份产品融入系统设计过程中，从系统级层面提高了对飞行控制器的可靠控制能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型的结构框图；
[0019]图2为本实用新型输入控制模块的电路图。
【具体实施方式】
[0020]本实用新型的基本思路为:将控制激励信号送至输入控制模块，由表决输出模块驱动配电控制模块，配电控制模块将控制激励一路给飞行控制器，实现对飞行控制器的供配电控制，另一路给应答模块实现飞行器配电状态的指示功能。
[0021]下面结合附图对本实用新型举例进行详细说明，如图1所示，一种基于继电器的飞行器冗余控制电路，包括多个输入控制模块、表决输出模块、配电控制模块和应答模块，每个输入控制模块包括四个继电器、四个消反峰电阻和四个二极管，四个继电器分别为第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器，该四个继电器的结构完全相同，四个消反峰电阻包括第一消反峰电阻、第二消反峰电阻、第三消反峰电阻、第四消反峰电阻；四个二极管包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管；
[0022]如图2所示，输入控制模块和表决输出模块的连接方式如下:
[0023]第一继电器包括输入正端、输入负端和六个输出控制口，每个输出控制口包括两个输出控制端，六个输出控制口分别为第一输出控制口、第二输出控制口，第三输出控制口、第四输出控制口、第五输出控制口、第六端输出控制端口 ；第一输出控制口包括第一输出控制端和第二输出控制端，第二输出控制口包括第三输出控制端和第四输出控制端，第三输出控制口包括第五输出控制端和第六输出控制端；第一继电器的第四输出控制口、第五输出控制口和第六端输出控制端口悬空；
[0024]第二继电器包括输入正端、输入负端和六个输出控制口，每个输出控制口包括两个输出控制端，六个输出控制口分别为第一输出控制口、第二输出控制口，第三输出控制口、第四输出控制口、第五输出控制口、第六端输出控制端口 ；第一输出控制口包括第一输出控制端和第二输出控制端，第二输出控制口包括第三输出控制端和第四输出控制端，第三输出控制口包括第五输出控制端和第六输出控制端；第二继电器的第四输出控制口、第五输出控制口和第六端输出控制端口悬空；
[0025]第三继电器包括输入正端、输入负端和六个输出控制口，每个输出控制口包括两个输出控制端，六个输出控制口分别为第一输出控制口、第二输出控制口，第三输出控制口、第四输出控制口、第五输出控制口、第六端输出控制端口 ；第一输出控制口包括第一输出控制端和第二输出控制端，第二输出控制口包括第三输出控制端和第四输出控制端，第三输出控制口包括第五输出控制端和第六输出控制端；第三继电器的第四输出控制口、第五输出控制口和第六端输出控制端口悬空；
[0026]第四继电器包括输入正端、输入负端和六个输出控制口，每个输出控制口包括两个输出控制端，六个输出控制口分别为第一输出控制口、第二输出控制口，第三输出控制口、第四输出控制口、第五输出控制口、第六端输出控制端口 ；第一输出控制口包括第一输出控制端和第二输出控制端，第二输出控制口包括第三输出控制端和第四输出控制端，第三输出控制口包括第五输出控制端和第六输出控制端；第四继电器的第四输出控制口、第五输出控制口和第六端输出控制端口悬空；
[0027]第一继电器的第一输出控制端一方面同时连接第二继电器的第三输出控制端和第五控制输出端、第三继电器的第三输出控制端、第四继电器的第三输出控制端、第一继电器的第五输出控制端，另一方面作为表决输出模块的第一输出；第一继电器的第二输出控制端连接第二继电器的第一输出控制端，第二继电器的第四输出控制端连接第三继电器的第一输出控制端，第三继电器的第四输出控制端连接第四继电器的第一输出控制端，第四继电器的第四输出控制端连接第一继电器的第三输出控制端，第二继电器的第六输出控制端连接第四继电器的第五输出控制端，第一继电器的第六输出控制端连接第三继电器的第五输出控制端，第二继电器的第二输出控制端一方面与第三继电器的第二输出控制端、第四继电器的第二输出控制端、第一继电器的第四输出控制端、第四继电器的第六输出控制端和第三继电器的第六输出控制端均相连，另一方面作为表决输出模块的第二输出；
[0028]第四输出控制端、第五输出控制、第六端输出控制端悬空，第一继电器的输入正端连接第一电阻的一端、第一电阻的另一端连接第一二极管的负极，第一二极管的正极连接第一继电器的输入负端，同时每个输入控制模块的继电器的输入正端相互连接，每个输入控制模块的继电器的输入负端相互连接；
[0029]配电控制模块包括第五继电器、第五消反峰电阻和第五二极管，第五继电器包括输入正端、输入负端和两个输出控制口，两个输出控制口包括第一输出控制口和第二输出控制口，第一输出控制口包括第一输出控制端、第二输出控制端，第二输出控制口包括第三输出控制端、第四输出控制端，表决输出模块的第一输出一方面连接第五继电器的输入正端，另一方面连接第五消反峰电阻的一端，第五消反峰电阻的另一端连接第五二极管的负极，第五二极管的正极连接第五继电器的输入负端；第五继电器的第一输出控制端、第二输出控制端输出飞行器的控制信号；
[0030]应答模块包括第六继电器、第六消反峰电阻和第六二极管，第六继电器包括输入正端、输入负端和多个输出控制口，第六继电器包括输入正端一方面连接第五继电器的第三输出控制端，另一方面连接第六消反峰电阻的一端，第六消反峰电阻的一端连接第六二极管的负极，第六二极管的正极连接第六继电器的输入负端和第五继电器的第四输出控制端；第六继电器的多个输出控制口输出指示飞行控制器配电状态的信号。
[0031]传统设计一般以规避一度故障开展系统冗余设计，当出现一度故障后，系统就无冗余，当系统再次出现故障，便无法工作，需断电更换备份产品，影响着飞行器的发射可靠性。随着对系统工作的可靠性要求越来越高，传统的设计方法在某些场合已不能完全满足系统高可靠性、稳定性的要求，而本实用新型通过基于继电器冗余控制电路的设计，可以规避二度故障给系统带来的影响，当出现一度故障后，系统照常正常工作，且系统中还有冗余措施，出现二度故障后，系统正常工作，因此相比传统设计，大大提高了对飞行器的发射控制功能的可靠性和稳定性。
[0032]本实用新型比现有技术在设备的维修性和可靠性方面有了极大的提高。通过将复杂的逻辑控制集成在印制板上，有效地解决了通过直接连线而带来的一系列不可维修或难以维修的难题，相比直连线的连接方式，本实用新型电路实现方式在维修时间(MTTR)提高了近80%，大大提高了系统的可维修性和可达性。
[0033]现有技术采用在线备份设计思想，当系统出现故障时，需断电更换备份产品，影响系统的测试。本实用新型提出在线备份的新思想，将备份产品设计在继电器模块和表决输出模块中，第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器中有一个可作为备份继电器。工作时，有三个继电器工作，当其中某一个继电器故障，无法正常工作时，系统可切入第四个继电器，不需要断电更换备份产品，实现了系统在线备份功能，从而从系统级层面提高了对飞行控制器的可靠控制能力。
[0034]根据系统设计的需求选择输入模块的个数，一般选取5个输入模块组成一个控制板，控制板尺寸(长X宽X高)为297 X 210 X 10mm，适合地面设备的“三化”设计要求。
[0035]每个继电器(包括第一继电器或第二继电器或第三继电器或第四继电器或第五继电器或第六继电器)的输入正端和输入负端掉电时，继电器的会产生较大的反电势，该反电势会作用到继电器的输入控制电路中，并对输入控制电路产生一定的损伤，因此，为防止反电势对输入控制电路的损伤，在继电器输入正端和输入负端并联二极管和电阻，组成消反峰电路，吸收反电势，以避免反电势对继电器的输入控制电路的影响。设计时，要求二极管能承受继电器输入额定电压5倍以上的反向耐压能力，继电器的额定工作电压为28V，因此，反向耐压值为28X5V = 140V,按II级降额(50% )设计，第一二极管至第六二极管均应选大于等于210V;同时为最大限度吸收反电势，防止输入控制电路损伤，通过试验验证，建议第一电阻至第六电阻值一般选10 Ω到20 Ω。
[0036]本实用新型未详细阐述部分属于本领域公知技术。
【权利要求】
1.一种基于继电器的飞行器冗余控制电路，其特征在于:包括多个输入控制模块、表决输出模块、配电控制模块和应答模块，每个输入控制模块包括四个继电器、四个消反峰电阻和四个二极管，四个继电器分别为第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器，该四个继电器的结构完全相同，四个消反峰电阻包括第一消反峰电阻、第二消反峰电阻、第三消反峰电阻、第四消反峰电阻；四个二极管包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管； 第一继电器包括输入正端、输入负端和六个输出控制口，每个输出控制口包括两个输出控制端，六个输出控制口分别为第一输出控制口、第二输出控制口，第三输出控制口、第四输出控制口、第五输出控制口、第六端输出控制口 ；第一输出控制口包括第一输出控制端和第二输出控制端，第二输出控制口包括第三输出控制端和第四输出控制端，第三输出控制口包括第五输出控制端和第六输出控制端；第一继电器的第四输出控制口、第五输出控制口和第六端输出控制口悬空，第二继电器、第三继电器、第四继电器与第一继电器结构及组成相同； 第一继电器的第一输出控制端一方面同时连接第二继电器的第三输出控制端和第五控制输出端、第三继电器的第三输出控制端、第四继电器的第三输出控制端、第一继电器的第五输出控制端，另一方面作为表决输出模块的第一输出；第一继电器的第二输出控制端连接第二继电器的第一输出控制端，第二继电器的第四输出控制端连接第三继电器的第一输出控制端，第三继电器的第四输出控制端连接第四继电器的第一输出控制端，第四继电器的第四输出控制端连接第一继电器的第三输出控制端，第二继电器的第六输出控制端连接第四继电器的第五输出控制端，第一继电器的第六输出控制端连接第三继电器的第五输出控制端，第二继电器的第二输出控制端一方面与第三继电器的第二输出控制端、第四继电器的第二输出控制端、第一继电器的第四输出控制端、第四继电器的第六输出控制端和第三继电器的第六输出控制端均相连，另一方面作为表决输出模块的第二输出； 第一继电器的输入正端连接第一电阻的一端、第一电阻的另一端连接第一二极管的负极，第一二极管的正极连接第一继电器的输入负端，同时每个输入控制模块的继电器的输入正端相互连接，每个输入控制模块的继电器的输入负端相互连接； 配电控制模块包括第五继电器、第五消反峰电阻和第五二极管，第五继电器包括输入正端、输入负端和两个输出控制口，两个输出控制口包括第一输出控制口和第二输出控制口，第一输出控制口包括第一输出控制端、第二输出控制端，第二输出控制口包括第三输出控制端、第四输出控制端，表决输出模块的第一输出一方面连接第五继电器的输入正端，另一方面连接第五消反峰电阻的一端，第五消反峰电阻的另一端连接第五二极管的负极，第五二极管的正极连接第五继电器的输入负端；第五继电器的第一输出控制端、第二输出控制端输出飞行器的控制信号； 应答模块包括第六继电器、第六消反峰电阻和第六二极管，第六继电器包括输入正端、输入负端和多个输出控制口，第六继电器包括输入正端一方面连接第五继电器的第三输出控制端，另一方面连接第六消反峰电阻的一端，第六消反峰电阻的一端连接第六二极管的负极，第六二极管的正极连接第六继电器的输入负端和第五继电器的第四输出控制端；第六继电器的多个输出控制口输出指不飞行控制器配电状态的信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于继电器的飞行器冗余控制电路，其特征在于:所述输入控制模块数量为4个。
3.根据权利要求1所述的一种基于继电器的飞行器冗余控制电路，其特征在于:所述输入控制模块数量为5个。
4.根据权利要求1所述的一种基于继电器的飞行器冗余控制电路，其特征在于:所述第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻的阻值均为10 Ω到20Ω。
【文档编号】G05B9/03GK204028586SQ201420417092
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年7月25日 优先权日:2014年7月25日
【发明者】林瑞仕, 黄华, 周虎, 许琦, 杨轶, 王国涛, 段然, 张洁 申请人:北京航天自动控制研究所, 中国运载火箭技术研究院