標準型衛星負載驗證設備的製作方法

2023-07-02 00:43:21

本發明涉及一種負載驗證設備，具體地，涉及一種標準型衛星負載驗證設備。

背景技術：

衛星供配電系統作為衛星上負責產生、貯存、變換、調節和分配電能的分系統，它提供給衛星各個分系統的設備安全可靠的能源供給，是衛星中不可或缺的重要保障系統。地面通過發控臺、太陽模擬陣及供電電纜對衛星供配電系統進行檢查，因而發控臺、太陽模擬陣及供電電纜的功能正確性和性能準確性直接影響到供配電系統的測試水平。

傳統的地面設備測試是利用人工方法進行測試，由於地面設備對外接口數量和類型眾多，需要利用各種測試設備集合一起測試，不僅效率低下，並且存在安全風險，為此研製一套標準型衛星負載驗證設備，對提升測試效率和安全性具有重要意義。

技術實現要素：

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種標準型衛星負載驗證設備，其採用標準化的主機系統，配合模擬量輸入輸出卡和數字量輸入輸出卡，完成對地面測試系統各項功能、接口的快速測試，可實現不同型號的信號接口適配，檢測結果準確可靠且安全性高。

根據本發明的一個方面，提供一種標準型衛星負載驗證設備，其特徵在於，其包括專用轉接箱、等效平臺、LED顯示屏、滑鼠、鍵盤，專用轉接箱的兩端分別與被測對象、等效平臺相連，等效平臺與LED顯示屏、滑鼠、鍵盤、測試區域網相連；

專用轉接箱包括脫落插頭、分插控制輸入接口、限流保護器、連接器，脫落插頭與分插控制輸入接口相連，分插控制輸入接口與限流保護器相連，限流保護器與連接器相連，被測對象與脫落插頭相連；

等效平臺包括主機板、模擬量採集調理電路、觸點輸出調理電路、模擬信號輸出調理電路、瞬時通道檢測調理電路、持續通道檢測調理電路、分插分離脈衝檢測調理電路、等效器供電電源，主機板上設有模擬量輸入輸出卡和數字量輸入輸出卡，模擬量採集調理電路、觸點輸出調理電路、模擬信號輸出調理電路、瞬時通道檢測調理電路、持續通道檢測調理電路、分插分離脈衝檢測調理電路都與主機板相連，主機板與LED顯示屏、滑鼠、鍵盤、測試區域網相連，模擬量採集調理電路、觸點輸出調理電路、模擬信號輸出調理電路、瞬時通道檢測調理電路、持續通道檢測調理電路、分插分離脈衝檢測調理電路都與所述連接器相連。

優選地，所述模擬量採集調理電路包括第一電阻、第二電阻、第一電容、第二電容、第三電容、第一放大器，所述專用轉接箱的供電端與第一電阻相連，第一電阻與第二電阻、第一放大器的三腳相連，第二電阻接地，第一電容與第二電阻並聯，第一放大器的一腳和第一放大器的二腳都與輸出端相連，第一放大器的四腳與15V電壓、第二電容、第三電容相連，第二電容和第三電容並聯。

優選地，所述觸點輸出調理電路包括第一控制接頭、第二放大器、第一繼電器、第一繼電器開關，第一控制接頭與第二放大器相連，第二放大器的內部設有的續流二極體的十腳與第一繼電器相連，第二放大器和第一繼電器都與12V電壓相連，第一繼電器開關位於一副觸點之間。

優選地，模擬信號輸出調理電路分為可調模擬信號輸出調理電路和固定模擬信號輸出調理電路；

可調模擬信號輸出調理電路包括第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第四電容、第五電容、第三放大器、第四放大器、第五放大器、第二繼電器、第二繼電器開關、第三繼電器、第三繼電器開關、第二控制接頭、第三控制接頭，第三放大器的二腳與第三電阻、第四電阻相連，第三電阻接地，第三放大器的一腳與0-10V電壓相連，第五電阻串聯於第三放大器的四腳和第三放大器的七腳之間，第三方放大器的四腳接地，第三放大器的六腳與第四電阻、第二繼電器開關相連，第二繼電器開關與第六電阻相連，第三繼電器開關的一端與0-45V電壓相連，第三繼電器開關的另一端與第七電阻相連，第三繼電器開關閉合時，第三繼電器開關的另一端與第六電阻相連，第七電阻接地，第二控制接頭與第四放大器相連，第四放大器與第二繼電器相連且第四放大器接地，第二繼電器與12V電壓相連，第三控制接頭與第五放大器相連，第五放大器與第三繼電器相連且第五放大器接地，第三繼電器與12V電壓相連；

固定模擬信號輸出調理電路包括第八電阻、第六放大器、第七放大器、第四繼電器、第四繼電器開關、第五繼電器、第五繼電器開關、第四控制接頭、第五控制接頭，第四控制接頭與第六放大器相連，第六放大器與第四繼電器相連且第六放大器接地，第四繼電器和第五繼電器都與12V電壓相連，第五繼電器與第七放大器相連，第七放大器與第五控制接頭相連且第七放大器接地，第四繼電器開關的一端與28V電壓相連，第五繼電器開關的一端與0-45V電壓相連，第五繼電器開關的另一端與第八電阻相連，第八電阻接地，當第五繼電器開關閉合時，第五繼電器開關的另一端與第四繼電器開關的另一端相連。

優選地，所述瞬時通道檢測調理電路包括第九電阻、第十電阻、第十一電阻、第一光電耦合器，第九電阻的兩端分別與28V端、28V電壓相連，第一光電耦合器的左側上端與第十電阻相連，第十電阻與LEVEL1端相連，第一光電耦合器的左側下端與GND端相連且第一光電耦合器的左側下端接地，第一光電耦合器的右側上端與5V電壓相連，第一光電耦合器的右側下端與第十一電阻、電平端相連，第十一電阻接地。

優選地，所述持續通道檢測調理電路包括第十二電阻、第十三電阻、第十四電阻、第二光電耦合器，第十二電阻的兩端分別與28V端、28V電壓相連，第二光電耦合器的左側上端與第十三電阻相連，第十三電阻與LEVEL1端相連，第二光電耦合器的左側下端與GND端相連且第二光電耦合器的左側下端接地，第二光電耦合器的右側上端與5V電壓相連，第二光電耦合器的右側下端與第十四電阻、電平端相連，第十四電阻接地。

優選地，所述分插分離脈衝檢測調理電路包括第十四電阻、第十五電阻、第六電容、第七電容、第八電容、第八放大器，所述專用轉接箱的供電端與第十四電阻相連，第十四電阻與第十五電阻、第八放大器的三腳相連，第十五電阻接地，第六電容與第十五電阻並聯，第八放大器的一腳和第八放大器的二腳都與輸出端相連，第八放大器的四腳與15V電壓、第七電容、第八電容相連，第七電容和第八電容並聯。

優選地，所述模擬量輸入輸出卡提供三十二個十六位精度的軟體可編程輸入量程的模擬量輸入通道和八個十四位精度的用戶跳線設置量程的模擬量輸出通道，其中四路與模數轉換輸入通道引腳復用。

優選地，所述數字量輸入輸出卡提供九十六通道TTL或CMOS兼容的數字量I/O。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：本發明採用標準化的主機系統，配合模擬量輸入輸出卡和數字量輸入輸出卡，完成對地面測試系統各項功能、接口的快速測試，可實現不同型號的信號接口適配，檢測結果準確可靠且安全性高。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯：

圖1為本發明的結構示意圖。

圖2為本發明的模擬量採集調理電路的電路圖。

圖3為本發明的觸點輸出調理電路的電路圖。

圖4為本發明的可調模擬信號輸出調理電路的電路圖。

圖5為本發明的固定模擬信號輸出調理電路的電路圖。

圖6為本發明的瞬時通道檢測調理電路的電路圖。

圖7為本發明的持續通道檢測調理電路的電路圖。

圖8為本發明的分插分離脈衝檢測調理電路的電路圖。

圖9為本發明對衛星負載接口的步驟流程圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助於本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬於本發明的保護範圍。

如圖1至圖8所示，本發明標準型衛星負載驗證設備包括專用轉接箱、等效平臺、LED(發光二極體)顯示屏、滑鼠、鍵盤，專用轉接箱的兩端分別與被測對象、等效平臺相連，等效平臺與LED顯示屏、滑鼠、鍵盤、測試區域網相連；

專用轉接箱包括脫落插頭、分插控制輸入接口、限流保護器、連接器，脫落插頭與分插控制輸入接口相連，分插控制輸入接口與限流保護器相連，限流保護器與連接器相連，被測對象(發控臺、模擬陣)與脫落插頭相連；

等效平臺包括主機板、模擬量採集調理電路、觸點輸出調理電路、模擬信號輸出調理電路、瞬時通道檢測調理電路、持續通道檢測調理電路、分插分離脈衝檢測調理電路、等效器供電電源，主機板上設有模擬量輸入輸出卡和數字量輸入輸出卡，模擬量採集調理電路、觸點輸出調理電路、模擬信號輸出調理電路、瞬時通道檢測調理電路、持續通道檢測調理電路、分插分離脈衝檢測調理電路都與主機板相連，主機板與LED顯示屏、滑鼠、鍵盤、測試區域網相連，模擬量採集調理電路、觸點輸出調理電路、模擬信號輸出調理電路、瞬時通道檢測調理電路、持續通道檢測調理電路、分插分離脈衝檢測調理電路都與所述連接器相連。

所述模擬量採集調理電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3、第一放大器U1A，所述專用轉接箱的供電端與第一電阻R1相連，第一電阻R1與第二電阻R2、第一放大器U1A的三腳相連，第二電阻R2接地，第一電容C1與第二電阻R2並聯，第一放大器U1A的一腳和第一放大器U1A的二腳都與輸出端相連，第一放大器U1A的四腳與15V電壓、第二電容C2、第三電容C3相連，第二電容C2和第三電容C3並聯；

調理電路分為三部分，分別為衰減網絡部分、低通濾波部分、電壓跟隨部分，衰減網絡是為了將專用轉接箱輸出的供電信號(120V)衰減到ADT-882採集卡AD(模數轉換)的滿量程(10V)範圍內，由於供電信號是執行器輸出的0.1A電流，不便於採集和測量，利用安裝在專用轉接箱的限流保護器將電流信號轉換成電壓信號供AD採集和測量，同時考慮到電流較大，故衰減網絡部分的電阻在滿足所需衰減比例的情況下，選擇標稱值接近上兆的電阻。

所述觸點輸出調理電路包括第一控制接頭DO1、第二放大器U2A、第一繼電器J1、第一繼電器開關K1，第一控制接頭DO1與第二放大器U2A相連，第二放大器U2A的內部設有的續流二極體的十腳與第一繼電器J1相連，第二放大器U2A和第一繼電器J1都與12V電壓相連，第一繼電器開關K1位於一副觸點之間；

第一繼電器開關位於模擬器為發控臺提供的一副觸點之間，模擬器通過控制第一控制接頭來控制第二放大器，進而控制第一繼電器開關的通斷，第二放大器的內部設有續流二極體，續流二極體的十管腳與第一繼電器的12V電源相連，這樣防止第二放大器因反接而損壞。

模擬信號輸出調理電路分為可調模擬信號輸出調理電路和固定模擬信號輸出調理電路；

可調模擬信號輸出調理電路包括第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第四電容C4、第五電容C5、第三放大器U3A、第四放大器U4A、第五放大器U5A、第二繼電器J2、第二繼電器開關K2、第三繼電器J3、第三繼電器開關K3、第二控制接頭DO2、第三控制接頭DO3，第三放大器U3A的二腳與第三電阻R3、第四電阻R4相連，第三電阻R3接地，第三放大器U3A的一腳與0-10V電壓相連，第五電阻R5串聯於第三放大器U3A的四腳和第三放大器U3A的七腳之間，第三方放大器U3A的四腳接地，第三放大器U3A的六腳與第四電阻R4、第二繼電器開關K2相連，第二繼電器開關K2與第六電阻R6相連，第三繼電器開關K3的一端與0-45V電壓相連，第三繼電器開關K3的另一端與第七電阻R7相連，第三繼電器開關K3閉合時，第三繼電器開關K3的另一端與第六電阻R6相連，第七電阻R7接地，第二控制接頭DO2與第四放大器U4A相連，第四放大器U4A與第二繼電器J2相連且第四放大器U4A接地，第二繼電器J2與12V電壓相連，第三控制接頭DO3與第五放大器U5A相連，第五放大器U5A與第三繼電器J3相連且第五放大器U5A接地，第三繼電器J3與12V電壓相連；

採集卡DA(數模轉換)滿量程為10V，故可調模擬信號輸出調理電路需要先加一級高壓運放OPA452，即第三放大器，將電壓放大至45V，OPA452具有過熱保護功能，當出現過載使節點溫度超過160℃情況時，第三放大器將會自動關閉電路使輸出失效以防止損壞，第五電阻串聯於第三放大器的四腳和第三放大器的七腳之間，第五電阻的電阻為一千歐姆，通道檢測第三放大器的七腳的電壓來判斷是否過載，起到預防的作用，本實施例採用第五電阻但沒有檢測第三放大器的七腳的電壓；

第三放大器的後一級加小型的第二繼電器以滿足單路繼電器控制輸出，同時，技術要求提出四路阻抗輸出(100Ω，200Ω，300Ω，400Ω)與四路0-45V可調模擬量輸出分時共用電纜節點，故在第二繼電器後一級還需要再加用於選擇0-45V可調模擬量輸出還是阻抗輸出的單刀雙擲開關的第三繼電器，第三繼電器的型號為G5V-1-DC12。

固定模擬信號輸出調理電路包括第八電阻R8、第六放大器U6A、第七放大器U7A、第四繼電器J4、第四繼電器開關K4、第五繼電器J5、第五繼電器開關K5、第四控制接頭DO4、第五控制接頭DO5，第四控制接頭DO4與第六放大器U6A相連，第六放大器U6A與第四繼電器J4相連且第六放大器U6A接地，第四繼電器J4和第五繼電器J5都與12V電壓相連，第五繼電器J5與第七放大器U7A相連，第七放大器U7A與第五控制接頭DO5相連且第七放大器U7A接地，第四繼電器開關K4的一端與28V電壓相連，第五繼電器開關K5的一端與0-45V電壓相連，第五繼電器開關K5的另一端與第八電阻R8相連，第八電阻R8接地，當第五繼電器開關K5閉合時，第五繼電器開關K5的另一端與第四繼電器開關K4的另一端相連；

固定模擬量輸出調理電路通過第四加繼電器實現通斷可控，並且技術要求提出前四路亦可阻抗輸出，故在後一級再加上用於選擇是28V固定模擬量輸出還是阻抗輸出的單刀雙擲的第五繼電器，如果無需阻抗輸出，則無需加圖5中的虛線右側的電路。

所述瞬時通道檢測調理電路包括第九電阻R9、第十電阻R10、第十一電阻R11、第一光電耦合器D1，第九電阻R9的兩端分別與28V端、28V電壓相連，第一光電耦合器D1的左側上端與第十電阻R10相連，第十電阻R10與LEVEL1(一級)端相連，第一光電耦合器D1的左側下端與GND(接地)端相連且第一光電耦合器D1的左側下端接地，第一光電耦合器D1的右側上端與5V電壓相連，第一光電耦合器D1的右側下端與第十一電阻R11、電平端DI1相連，第十一電阻R11接地。

所述持續通道檢測調理電路包括第十二電阻R12、第十三電阻R13、第十四電阻R14、第二光電耦合器D2，第十二電阻R12的兩端分別與28V端、28V電壓相連，第二光電耦合器D2的左側上端與第十三電阻R13相連，第十三電阻R13與LEVEL1端相連，第二光電耦合器D2的左側下端與GND端相連且第二光電耦合器D2的左側下端接地，第二光電耦合器D2的右側上端與5V電壓相連，第二光電耦合器D2的右側下端與第十四電阻R14、電平端DI1相連，第十四電阻R14接地。

28V端、LEVEL1端、GND端都用於與專用轉接箱連接，當28V端與LEVEL1端連接時，光電耦合器發光二極體導通，原邊的迴路電流為If，發光二極體使副邊的光敏三極體導通，產生電流Ic，則電平端DI1的電壓Vo為高電平；當28V端與LEVEL1端不連接時，發光二極體截止，副邊的光敏三極體也截止，電平端DI1為低電平。

所述分插分離脈衝檢測調理電路包括第十四電阻R14、第十五電阻R15、第六電容C6、第七電容C7、第八電容C8、第八放大器U8A，所述專用轉接箱的供電端與第十四電阻R14相連，第十四電阻R14與第十五電阻R15、第八放大器U8A的三腳相連，第十五電阻R15接地，第六電容C6與第十五電阻R15並聯，第八放大器U8A的一腳和第八放大器U8A的二腳都與輸出端相連，第八放大器U8A的四腳與15V電壓、第七電容C7、第八電容C8相連，第七電容C7和第八電容C8並聯。

分插分離脈衝檢測調理電路的工作原理與所述模擬量採集調理電路的工作原理類似，也是先衰減，再低通濾波，最後加一級電壓跟隨以實現阻抗匹配，分插分離脈衝檢測調理電路的衰減比和模擬量採集調理電路的衰減比不一樣。

所述模擬量輸入輸出卡提供三十二個十六位精度的軟體可編程輸入量程的模擬量輸入通道和八個十四位精度的用戶跳線設置量程的模擬量輸出通道，其中四路與模數轉換輸入通道引腳復用。

所述數字量輸入輸出卡提供九十六通道TTL(電晶體-電晶體邏輯)或CMOS(互補金屬氧化物半導體)兼容的數字量I/O(輸入/輸出)。

面對型號差異化的物理接口和功能需求，標準型衛星負載驗證設備可通過專用轉接箱實現物理接口適配，通過軟體配置重載實現功能需求適配，可實現不同型號的信號接口適配；標準型衛星負載驗證設備實現信號類型和通道數量的最大包絡，並提供通用化的硬體接口，脫落插頭用於接收脫落信號，分插控制輸入接口用於處理分離不同的輸入信號，限流保護器起到限流保護的作用，連接器用於與等效平臺相連；等效平臺模擬衛星重要單機開關機狀態、短接保護插頭連接狀態、模擬衛星負載、模擬星箭分離信號、接收脫落信號、採集顯示模擬量信號等，模擬量採集調理電路、觸點輸出調理電路、模擬信號輸出調理電路、瞬時通道檢測調理電路、持續通道檢測調理電路、分插分離脈衝檢測調理電路都用於完成專用轉接箱與主機板之間的信號轉換，調理電路主要包括衰減網絡部分、低通濾波部分、電壓跟隨部分等；主機板通過安裝在其中的模擬量輸入輸出卡和數字量輸入輸出卡，運行自動測試程序，完成模擬量採集、觸點輸出、瞬時通路檢測、持續通路檢測、電壓輸出、阻抗輸出等功能，模擬量輸入輸出卡和數字量輸入輸出卡都與外部設備或信號連接，主機板將測試結果轉送到測試區域網，檢測區域網用於控制指令及監測參數；等效器供電電源用於為等效平臺供電。

標準型衛星負載驗證設備以總線工控的主機板為測試核心，通過配備調理電路完成數據採集、測試、處理及控制等工作，經上位機分析、處理之後將實時測試結果於LCD顯示屏上顯示，從而完成對星上模擬參數的測試、分析，來自於被測對象(發控臺、執行器)及測試區域網的控制指令、脈衝指令信號經過專用轉接箱進入衛星供配電測試系統中，再經過調理電路進入工控主機檢測控制系統中，檢測系統對信號進行檢測識別後，根據測試要求進行相應動作輸出給發控臺，所有測試、控制信息顯示在LCD顯示屏上。

主機板的系統框架採用八層結構，依次分別為上蓋、CPU(中央處理器)層、第一ADT(自動數據變換)882層、第二ADT882層、第三ADT882層、第一CD2000層、第二CD2000層及硬碟底蓋層，為了能讓主機板能夠良好的散熱，將其放置接近上蓋，使主機系統散熱矽片具有一定的空間，該框架的優點是結構緊湊、體積極小，且主機系統內部板卡具有超低功耗、寬溫特性的特點，為提高等效器平臺微型化及高可靠性提供良好的一種方式，且外部框架材料的導熱性能良好。

如圖9所示，衛星負載接口與標準型衛星負載驗證設備採用TCP/IP(傳輸控制協議/網際網路互聯協議)協議以客戶端的身份與測試區域網進行通訊，接收由測試區域網轉發的指令，向測試區域網返回測試結果，並定時向測試區域網發送能反映測試設備工作狀態的典型參數。

綜上所述，本發明採用標準化的主機系統，配合模擬量輸入輸出卡和數字量輸入輸出卡，完成對地面測試系統各項功能、接口的快速測試，可實現不同型號的信號接口適配，檢測結果準確可靠且安全性高。

以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明並不局限於上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的範圍內做出各種變形或修改，這並不影響本發明的實質內容。