[發明專利]一種制冷紅外探測器的加斷電控制系統

有效

• 申請號: 201310035327.8
• 申請日: 2013-01-30
• 公開（公告）號: CN103149860A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 黃偉;魏志勇;王華
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G05D23/20
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種用于對遙感用制冷紅外探測器進行加斷電控制的系統。

背景技術

制冷紅外探測器在應用時需要制冷器保持探測器焦面的低溫狀態，只有其溫度達到指定閾值后，才能根據指令加電開始工作，否則可能造成探測器的永久損壞。紅外探測器用于空間遙感時，控制電路需要具備有效的減緩單粒子影響的措施，因此高可靠的紅外探測器加斷電控制系統是探測器安全使用的關鍵。

現有的制冷紅外成像電路構成如圖1所示，遙控遙測單元負責與整星1553B總線通訊，執行相關控制指令并返回遙測。在成像開始時，遙控遙測單元解析出遙控加電指令，通過板間連接器以LVTTL電平形式（高電平‘1’表示加電，低電平‘0’表示斷電）傳遞給紅外探測器控制單元。紅外探測器控制單元的FPGA在接收到加電指令后，打開制冷器對探測器焦面進行制冷。探測器焦面溫度值通過測溫電路接入比較器的一端，設定的探測器安全工作的溫度閾值輸入比較器的另一端，若測量得到的溫度值在設定閾值之下，則比較器輸出高電平信號對探測器進行加電，否則等待溫度繼續降低。若FPGA收到斷電指令，則停止對探測器焦面制冷，溫度上升，等到測溫電路測量得到的溫度值高于設定閾值，比較器輸出低電平信號實現斷電。由此可見，現有的探測器加斷電控制方式存在以下不足：

1、探測器控制電路加斷電指令通過板間LVTTL電平傳輸，容易受到電磁干擾；

2、FPGA讀入外部加斷電控制信號的電平值，判斷是否對探測器進行制冷，采用單Bit位判斷，易受單粒子干擾；

3、采用單路測溫電路對焦面溫度進行測量，若測溫電路失效，則無法實現對探測器的加斷電控制；

4、溫度比較器的精度和可靠性對加斷電具有決定性影響，若受干擾可能對探測器誤加電。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供了一種可靠性高、抗干擾能力強的制冷紅外探測器加斷電控制系統。

本發明的技術解決方案是：一種制冷紅外探測器的加斷電控制系統，包括控制指令傳輸鏈路模塊、溫度采集模塊、FPGA加斷電控制模塊、制冷器和繼電器，其中：

控制指令傳輸鏈路模塊：將外部輸入的成像控制指令傳輸至FPGA加斷電控制模塊，包括硬件電路以及三線指令傳輸協議，硬件電路包括三組相同的發送接收對，每一個發送接收對均包括一個三極管開集電極發送電路和一個光耦隔離接收電路；所述的成像控制指令通過三線指令傳輸協議傳遞，成像控制指令由數據信號SDATA、使能信號SEN以及發送時鐘SCLK三個控制信號組成，其中數據信號SDATA作為加電指令或者斷電指令的載體；所述的三線指令傳輸協議為采用三個發送接收對完成三個控制信號的傳輸，當使能信號SEN有效時，通過發送時鐘SCLK將數據信號SDATA發送至FPGA加斷電控制模塊；

溫度采集模塊：包括三個相同的溫度測量電路、一個3選1選擇器、一個模數轉換器；三個溫度測量電路同時對紅外探測器的溫度進行測量，3選1選擇器分時循環輸出三個溫度測量電路獲取的測溫值，模數轉換器對測溫值進行數字量化后送至FPGA加斷電控制模塊；

FPGA加斷電控制模塊：包括溫度采集控制單元、三個相同的指令解析單元、指令執行單元、第一表決器以及第二表決器；溫度采集控制單元完成對3選1選擇器的時序控制，使得三個溫度測量電路的測溫結果依次被數字量化；第一表決器將三個溫度量化值分別與預先設定的溫度閾值進行比較，當三個溫度量化值中有兩個或者三個小于設定溫度閾值時，第一表決器輸出制冷完成信息給指令執行單元，否則第一表決器輸出制冷未完成信息給指令執行單元；每一個指令解析單元均接收由三線協議傳輸的成像控制指令并進行解析，得到加電指令或者斷電指令并送至第二表決器；第二表決器做三取二的多數判決，當三個指令解析單元的解析結果中有兩個是加電指令時輸出加電信號給指令執行單元，當三個指令解析單元的解析結果中有兩個是斷電指令時輸出斷電信號給指令執行單元；指令執行單元根據制冷狀態信息以及加斷電指令完成對制冷器以及繼電器的控制，當第一表決器輸出制冷未完成信息且第二表決器輸出加電指令時，打開制冷器進行制冷；當第一表決器輸出制冷完成信息且第二表決器輸出加電指令時，控制繼電器閉合對紅外探測器加電；當第二表決器輸出斷電指令時，不對制冷器的狀態進行判斷，直接停止制冷器并斷開繼電器，對紅外探測器斷電；

制冷器：在指令執行單元的控制下對紅外探測器進行制冷操作；

繼電器：在指令執行單元的控制下對紅外探測器進行加電或者斷電操作。