本发明专利技术公开了一种微小型飞轮控制电路，其包括微处理器控制电路、通讯接口电路、电机电流反馈电路/温度信号采集和处理电路、电机功率驱动电路、霍尔信号电路，微处理器控制电路分别与通讯接口电路、电机功率驱动电路、霍尔信号电路、电机电流反馈电路/温度信号采集和处理电路相连通，电机功率驱动电路与电机相连通。与现有技术相比，其优点和有益效果是：采用微型芯片，实现电路的集成化和小型化；整体尺寸小、重量轻、功耗低、适应温度范围广，能够满足深空探测航天器的使用要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航天飞行器飞轮电路，尤其是用于深空探测航天器的微小型反作用飞 轮控制电路。
技术介绍
微小型反作用角动量O.1Nms,以质量为IOOkg级别的微小卫星/空间探测器应用 的飞轮。其主要用于深空探测航天飞行器平台对干扰力矩的精确补偿，以便实现对航天器 姿态的精确控制。深空探测航天飞行器携带具有转动部件的有效载荷工作时，会对飞行器 姿态产生干扰，影响飞行器姿态稳定性和对地精度，而利用反作用飞轮实现对飞轮输出力 矩的精确控制，实现对平台干扰力矩精确补偿的功能。深空探测飞行器对星载设备要求的 特点是抗辐照指标要求低于地球轨道卫星，但是对设备的工作温度范围要求高于地球轨道 卫星。目前，卫星用反作用飞轮投入实用的都是大质量平台(1000kg及以上)的卫星用 反作用飞轮，每颗卫星使用反作用飞轮的数量至少在3台以上，目前已有的反作用飞轮单 台质量都最少在8kg以上，角动量一般在8Nms以上，这些飞轮的性能和质量均超出了微小 卫星平台的需求，无法用于IOOkg级别的探测飞行器。在大质量卫星平台的配套飞轮中，控 制电路使用的元器件多为分立器件，控制电路核心芯片最多也就是8位单片机，很多功能 需要其他芯片来完成，导致控制电路板的面积较大，也无法适用于外形尺寸小的O.1Nms反 作用飞轮。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种微小型飞轮控制电路，解决质量IOOkg级别的深空探 测航天器姿控执行机构及航天器平台对O.1Nms反作用飞轮，实现在-50°c +50°C恶劣环 境温度条件下能够控制轮体工作，达到航天器平台对干扰力矩精确补偿的要求。为了达到上述专利技术目的，本专利技术是通过以下的技术方案实现的，一种微小型飞轮 控制电路，包括微处理器控制电路、通讯接口电路、电机电流反馈电路/温度信号采集和处 理电路、电机功率驱动电路、霍尔信号电路，微处理器控制电路分别与通讯接口电路、电机 功率驱动电路、霍尔信号电路、电机电流反馈电路/温度信号采集和处理电路相连通，电机 功率驱动电路与电机相连通。控制电路由一块PCB板构成，整个控制电路以微处理器控制 电路为核心，飞轮控制模式切换、飞轮驱动控制、飞轮控制电流闭环和速度闭环、飞轮电机 控制输出均由嵌入式软件支持的微处理器完成，整个电路实现了集成化和小型化。所述的微处理器控制电路包括Al芯片、外部晶体振荡器、电阻R36 R41，A1芯片 包括转速调节器、电流调节器、PWM发生与控制电路、换相逻辑电路，外部晶体振荡器包括电 容C7、C8、晶振Y1，Al芯片的端口 1、44与接插件端口 5、4相连，端口 2、3、35与电阻R36、 R46、R37相连，端口 26与电阻R39、R41相连，端口 27与电阻R38、R40相连，端口 30、31与 外部晶体振荡器的电容C7、C8、Yl相连。Al芯片作为控制电路的核心，使用了闪存程序存储器技术，完成电机的逻辑换相、对各类信息综合处理后通过PWM控制实现电机的速度及转矩控制、实现转速闭环控制、实现平滑的软启动、完成各类保护动作。所述的电机功率驱动电路采用三相全桥驱动，整个驱动回路由三相全桥并配有全桥驱动回路，包括两个N沟道场效应管的Tl芯片、Ul芯片、电阻R2、R3、R8、R9、R14、R15、电容C13、二极管D1、SI，Tl芯片的端口 1、2分别与电阻R3、R9相连并与Ul芯片的端口 5相连通，Tl芯片的端口 3、4分别与电阻R2、R8相连并与Ul芯片的端口 7相连通，Tl芯片的端口 7、8与电容C13、Dl相连并与Ul芯片的端口 1、6、8相连通，Tl芯片的端口 5、6与SI相连接，Ul芯片的端口 2、3分别与电阻R14、R15相连通，Ul芯片的端口 4接地。电机驱动电流< 200mA，使用的Tl芯片、Ul芯片完全能达到电路使用要求。所述的电机电流反馈电路包括两个AD820芯片U4、U5、电阻R20 R26、R44、R45、 R49、R50、电容C16、C32，芯片U5的端口 2通过电阻R44与芯片U4的端口 6、电阻R24、R23、 芯片U4的端口 2、电·阻R22相连通，芯片U5的端口 3、4与电阻R25、R26、芯片U5的端口 7相连通，芯片U5的端口 6与电阻R45相连通；芯片U4的端口 3与串联的电阻R21、R20相连、 与并联的电阻R49、R50、电容C16、C32相连通，芯片U4的端口 4接地，芯片U4的端口 7接 +5V。电流反馈电路对飞轮电机电流采用限流，使得飞轮电机最大平均电流不超过200mA。所述的温度信号采集和处理电路包括芯片U6、电阻R27 R30、R34、R35、温度传感器Q2，芯片U6的端口 2、3与电阻R27、R28、温度传感器Q2、电阻R29、端口 7、+5V相连，芯片U6的端口 2还与电阻R30、R34、端口 7、电阻R35相连通，端口 4接地。温度转换为电压信号后再经处理放大。所述的通讯接口电路包括通讯接口芯片U7A、U7B、全双工通讯协议接口 JP6、电阻 R47、电容C33，芯片U7A的端口 I与芯片Al的管脚31 (网络标号RX)相连，端口 2、3、4、5接地，端口 6与对外连接JP6端口 I相连，端口 7与对外连接JP6端口 2相连通，芯片U7B的端口 I悬空，端口 2、5接地，端口 3与芯片Al的管脚14(网络标号TFS1)相连，端口 4与芯片Al的管脚32 (网络标号TX)相连，端口 6与对外连接JP6端口 3相连，端口 7与对外连接JP6端口 4相连，端口 8接+5V ;JP6的端口 1、2与电阻R47、电容C33连接。本专利技术采用的控制电路，电路的核心部件是小型微处理器控制电路，与现有技术相比，其优点和有益效果是采用微小型芯片，实现电路的集成化和小型化；整体尺寸小、重量轻、电路板尺寸为Φ76mm，而元器件布线区域仅为Φ66πιπι，电路板装机重量30g，功耗低、适应温度范围广。经抗辐试验，整机抗辐能力达到14.76Krad(Si)，满足火星探测器对飞轮大于 IOKrad(Si)的要求。附图说明 以下将结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。图1是本专利技术航天器微小型反作用飞轮的电路原理框图； 图2是微处理器控制电路示意3是电机功率驱动电路意4是电机电流反馈电路示意图图5是温度彳目号米集和处理电路不意 图6是通讯接口电路示意图。具体实施方式控制电路由一块直径为Φ76πιπι的PCB板构成，为了尽量实现电路的小型化，整个控制电路以microchip公司的电机控制专用DSP芯片dsPIC30F3011为核心。全桥驱动使用了 IR2103S，功率管使用了 FDS6982，飞轮对外数字接口使用了 ADM485ARZ通讯接口芯片， 飞轮力矩和速度两种控制模式切换、飞轮驱动控制、飞轮控制电流闭环和速度闭环、飞轮电机PWM控制输出、对外通讯等均由嵌入式软件支持的DSP处理器完成。整个电路实现了集成化和小型化。如图1所示，是本专利技术航天器微小型反作用飞轮的电路原理框图，包括微处理器控制电路、通讯接口电路、电机电流反馈电路/温度信号采集和处理电路、电机功率驱动电路、霍尔信号电路，微处理器控制电路分别与通讯接口电路、电机功率驱动电路、霍尔信号电路、电机电流反馈电路/温度信号采集和处理电路相连通，电机功率驱动电本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种微小型飞轮控制电路，其特征在于：包括微处理器控制电路、通讯接口电路、电机电流反馈电路/温度信号采集和处理电路、电机功率驱动电路、霍尔信号电路，微处理器控制电路分别与通讯接口电路、电机功率驱动电路、霍尔信号电路、电机电流反馈电路/温度信号采集和处理电路相连通，电机功率驱动电路与电机相连通。
【技术特征摘要】
1.一种微小型飞轮控制电路，其特征在于包括微处理器控制电路、通讯接口电路、电机电流反馈电路/温度信号采集和处理电路、电机功率驱动电路、霍尔信号电路，微处理器控制电路分别与通讯接口电路、电机功率驱动电路、霍尔信号电路、电机电流反馈电路/温度信号采集和处理电路相连通，电机功率驱动电路与电机相连通。2.如权利要求1所述的微小型飞轮控制电路，其特征在于所述的微处理器控制电路包括Al芯片、外部晶体振荡器、电阻R36 R41，A1芯片包括转速调节器、电流调节器、PWM发生与控制电路、换相逻辑电路，外部晶体振荡器包括电容C7、C8、晶振Y1，Al芯片的端口1、44与接插件端口 5、4相连，端口 2、3、35与电阻R36、R46、R37相连，端口 26与电阻R39、R41相连，端口 27与电阻R38、R40相连，端口 30、31与外部晶体振荡器的电容C7、C8、Y1相连。3.如权利要求1所述的微小型飞轮控制电路，其特征在于所述的电机功率驱动电路采用三相全桥驱动，整个驱动回路由三相全桥并配有全桥驱动回路，包括两个N沟道场效应管的Tl芯片、Ul芯片、电阻1 2、1 3、1 8、1 9、1 14、1 15、电容(13、二极管01、51，1'1芯片的端口 1、2分别与电阻R3、R9相连并与Ul芯片的端口 5相连通，Tl芯片的端口 3、4分别与电阻R2、R8相连并与Ul芯片的端口 7相连通，Tl芯片的端口 7、8与电容C13、D1相连并与Ul芯片的端口 1、6、8相连通，Tl芯片的端口 5、6与SI相连接，Ul芯片的端口 2、3分别与电阻R14、R15相连通，Ul芯片的端口 4接地。4.如权利要求1所述的微小型飞轮控制电路，其特征在于所述的电机电流反馈...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜宁翔，孙丹，金康进，许辰，刘胜忠，陶侃凯，
申请(专利权)人：上海航天控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。