一种星载扫描驱动机构的温度与稳定度监测系统

技术领域

本发明涉及航天光学遥感技术领域，更具体地说，涉及一种星载扫描驱动机构温度与稳定度的监测系统。

背景技术

航天光学遥感仪器的扫描驱动机构是关键部件之一，在各种测试和环境试验过程中，需要全程监测并存储数据，用于评估其稳定性，确保能够保持长期稳定可靠地运行。对于扫描体制的光谱成像仪器，旋转电机带负载工作时，周期稳定度是重要性能指标，影响成像质量。电机温度的变化也影响着电机转动力矩、润滑等性能，这些参数直接影响扫描机构的寿命，通常满足运行周期稳定度要求优于10

发明内容

本发明的目的是提供一种对星载扫描驱动机构的温度与稳定度监测系统，以解决上述技术问题，满足对扫描驱动机构稳定度与转动过程中温度实时监测的要求。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种星载扫描驱动机构的温度与稳定度监测系统，包括下位机平台与上位机程序；在电机壳体上安装热敏电阻，并通过下位机平台的模拟电路将温度值转换成电压量，将电压量通过AD转换器转换为标准数字量，由下位机平台的处理器进行读取；

将电机转子上由于周期旋转而带动触发的霍尔器件产生的霍尔触发信号进行滤波与转换，将初次调制后的霍尔信号输送至处理器的采集端，并测量下次到来的霍尔信号的时间间隔；

将温度转换的数字量值和两次霍尔信号的时间差值进行协议转换，形成数据标准的帧格式，由下位机平台的串口设备进行对外传输并由上位机程序进行存储与显示。

本发明进一步设置为：上位机程序启动自动搜寻串口号并连接，其波特率为115200，数据位8位，停止位为1，无奇偶校验，且无需人工查找与配置；显示时间为0.1小时—24小时；电机稳定度的显示范围可自主配置，上限与下限的设定具有自动纠错机制；软件后台依据标准帧格式，自主解析实时接收到的数据帧，解析完毕后立即同时显示稳定度值与电机壳体温度，并且稳定度值通过曲线显示，同时依据实时时间存储帧数据。

本发明进一步设置为：异常数据自动纠错机制，在解析到不符合规定阈值的稳定度值后，立即显示，并统计异常次数。

本发明进一步设置为：AD转换器的模拟量输入电压的计算公式为：

将该模拟量电压值转换成为标准数字量，由下位机平台的处理器进行读取，其基本公式为：

读取到的DN值暂存在缓存中，以备后续使用；其中，Vout表示AD转换器的模拟量输入电压，Vp表示热敏电阻电压量；Vn表示基准电压量；Rf表示反馈调节电阻；Rin表示基准电阻；DN表示标准数字量；Vref表示标准参考电压；

本发明进一步设置为：两次霍尔触发信号的时间间隔计算公式为：

fosc为时钟基准频率，div为分频系数，t2为时间值，计算得到的Tspan值暂存在缓存中，以备后续使用。

综上所述，本发明具有以下有益效果：利用下位机平台和上位机软件配套，实现对各种卫星上遥感载的扫描驱动机构进行温度采集和稳定度进行测量、存储与实时显示，该系统简易便携、测试稳定，适用于星载光学遥感仪器的扫描驱动机构，尤其在寿命试验中，能满足对扫描驱动机构稳定度与转动过程中温度实时监测的要求。

附图说明

图1是本发明实施例基于下位机和上位机平台的实施温度和稳定度监测的流程示意图；

图2是本发明实施例热敏电阻模拟测温电路硬件实现方法示意图；

图3是本发明实施例实施霍尔信号触发与滤波并输入到采集端的硬件实现方法示意图；

图4是本发明实施例上位机实现数据解析中重要指标参数存储规范示意图；

图5是本发明实施例上位机温度与稳定度显示示意图；

图6是本发明实施例自主判错机制提示示意图；

图7是本发明实施例结构流程图。

具体实施方式

以下结合附图1-7对本发明作进一步详细说明。

实施例：

本发明采用的扫描驱动机构组包括：步进电机、轴承组件、润滑组件、扫描镜、霍尔传感器(或码盘、旋变)、动平衡块、驱动控制器等。运行时360°连续旋转，周期稳定度要求优于10

一种星载扫描驱动机构的温度与稳定度监测系统，见图1所示，当卫星上扫描驱动机构转动时，下位机平台先实现目的监测指标的采集、转换和标准帧格式数据处理。扫描驱动机构转动前，电机壳体上的热敏电阻连接到差分输入的比较端，见图2，扫描驱动机构转动时差分输入电压的比较值经过一次同相放大后，再经由电压跟随器的一阶滤波得到一个输出负载小、噪声低的稳定直流电平值，该值可作为AD转换器的输入电压，该输入电压为：

再经过12位的AD转换器的模数转换，将该模拟量电压值转换成为标准数字量，由下位机平台的处理器进行读取，其基本公式为：

读取到的DN值暂存在缓存中，以备后续使用。其中，Vout表示AD转换器的模拟量输入电压，Vp表示热敏电阻电压量；Vn表示基准电压量；Rf表示反馈调节电阻；Rin表示基准电阻；DN表示标准数字量；Vref表示标准参考电压。

扫描驱动机构转动前，电机框架上的霍尔元件依据规范连接到霍尔上拉信号的输入端，见图3，扫描驱动机构转动时，电机转子上安装的磁钢周期性的切割电场，根据霍尔效应框架上的霍尔元件也会周期性的产生下降沿的触发信号。该触发信号经过驱动器作为缓冲级可过滤掉大部分下降或上升沿边沿产生的振铃，将该经过滤波调制后的霍尔触发信号输送至处理器的采集端，记当前时间为t1＝0，然后t1开始根据时钟开始计数，直到下一个经过滤波调制后的霍尔触发信号到来，t1停止计数，此时t1＝t2，并将t1清零。由此可以得到两次霍尔触发信号的时间间隔为：

fosc为时钟基准频率，div为分频系数，t2为时间值，计算得到的Tspan值暂存在缓存中，以备后续使用。

将转换的数字量DN值和两次霍尔信号的时间间隔Tspan值进行协议转换，形成数据标准的帧格式，由下位机平台依据RS422协议对外发送。

扫描驱动机构转动时，对上位机平台实现目的监测指标的动态显示与重要参数存储。被测试单机扫描驱动机构在转动前应将所有连接装置连接到位，装置工作后将自动搜寻当前插入的可用的串口号，无需人工查找，且默认将串口模式配置为波特率115200，数据位8，停止位1，无奇偶校验，显示时间默认为0.5h。

在选择了电机稳定度显示的时长和正常范围的上限、下限之后，上位机平台接收到串口收到的数据临时存放在堆栈的缓存中，数据处理线程在0.5个扫描周期内读取缓存数据，依据标准帧格式，自主解析实时接收到的数据帧，此时将会有两部分的数据处理流程：一是获取当前的系统时间(GetCurrentTime)，同时将接收到的总数据帧数、解析出的稳定度值、电机温度值以文本形式进行存储，见图4。基本排列格式：时间、帧计数、电机稳定性、电机温度1，电机温度2……电机温度n。

二是将解析得到的稳定度数据实时显示在曲线图上，并及时更新，同时将解析得到的电机温度数据显示在界面框中，见图5。依据设定的阈值上下限，在解析获得实时稳定度数据后，判断稳定度值是否在域之内，即DNmin≤DN≤DNmax，若不满足，则依据当前帧的时间，显示在异常数据统计列表框中，以此实现上位机软件的自动判错机制，见图6。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。