一种非接触式光电离机敏感系统的制作方法

本发明涉及一种非接触式光电离机敏感系统，属于航天器回收控制。

背景技术：

1、在航空航天回收控制器领域，需要依托大量空投试验开展技术验证，通过飞机将航天器返回舱升至预定高度，之后释放返回舱，返回舱加电并执行控制指令，确保航天器返回舱离机后可靠加电是空投试验成功的关键。

2、目前，在航天器返回舱空投试验中，多采用行程开关或拔销器作为离机加电的控制方式，通过开关状态反映返回舱是否已离机，在判断到返回舱处于离机状态后对控制系统实施加电。行程开关为机械式触发，部分飞机型号不能进行机械打孔，无法安装行程开关。采用拔销器需要较长的绳索连接在返回舱上，返回舱通过滑轨推出机舱后拔销器断开，对控制系统加电，拔销器绳索会对返回舱安装及投放造成一定影响，若存在卡滞导致拔销器断开而返回舱未离机，返回舱控制系统加电执行动作会给飞机带来安全风险。因此亟需解决在空投试验中，返回舱模型离机的高可靠、高安全加电问题。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种非接触式光电离机敏感系统，采用非接触式光电测量技术和过载感知技术自主判断系统离机状态，集成度高，确保了系统加电输出的可靠性。

2、本发明的技术解决方案是：

3、一种非接触式光电离机敏感系统，包括：光电传感器、接口电路、整形电路、驱动电路和电磁继电器；

4、光电传感器：固定安装在离机结构上，向舱内壁板发射红外光，并将接收到的反射光信号转换为电平信号输出给接口电路；

5、接口电路：接收光电传感器输出的电平信号，并转发给整形电路；

6、整形电路：接收接口电路转发的电平信号，进行整形处理后输出给驱动电路；

7、驱动电路：接收整形电路输出的整形后的电信号，将电信号转化为电磁继电器的控制信号驱动电磁继电器动作，实现离机结构中的电气产品上电。

8、优选地，还包括：状态检测电路；

9、状态检测电路：接收整形电路输出的整形后的电信号，利用整形后的电信号驱动led灯，作为光电传感器信号状态进行显示。

10、优选地，接口电路包括：电阻r1、电阻r2、电容c1和电容c2；

11、电阻r1的一端作为接口电路的输入端，接收光电传感器输出的电平信号；电阻r1的另一端连接电源供电；

12、电容c1的一端连接电阻r1的一端、电容c2的一端以及电阻r2的一端；

13、电容c1的另一端与光电传感器接地端连接同一个参考地，电容c1的另一端接地处理，电容c2的另一端连接电容c1的另一端、以及电阻r2的另一端；

14、电阻r2的一端作为接口电路的输出端，连接整形电路的输入端。

15、优选地，整形电路包括：第一与门逻辑器件u2a、第二与门逻辑器件u2b、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电容c3、电容c4、电容c5、电容c6、电容c7、电容c8、电容c9、电容c10、第一反相器u1a、第二反相器u1b、第三反相器u1c和第四反相器u1d；

16、第一反相器u1a的输入端作为整形电路的输入端，连接电阻r2的一端；

17、第二反相器u1b的输入端连接第一反相器u1a的输入端、第三反相器u1c的输入端和第四反相器u1d的输入端；

18、第一反相器u1a的输出端连接电阻r3的一端，电阻r3的另一端连接电容c3的一端和第一与门逻辑器件u2a的第一输入端，电容c3的另一端接地处理；

19、第二反相器u1b的输出端连接电阻r4的一端，电阻r4的另一端连接电容c4的一端和第一与门逻辑器件u2a的第二输入端，电容c4的另一端接地处理；

20、第一与门逻辑器件u2a的电源端连接电阻r7的一端，电阻r7的另一端连接电源供电；电阻r7的一端连接电容c7的一端和电容c8的一端；电容c7的另一端和电容c8的另一端接地处理；

21、第三反相器u1c的输处端连接电阻r5的一端，电阻r5的另一端连接连接电容c5的一端和第二与门逻辑器件u2b的第一输入端，电容c5的另一端接地处理；

22、第四反相器u1d的输出端连接电阻r6的一端，电阻r6的另一端连接电容c6的一端和第二与门逻辑器件u2b的第二输入端，电容c6的另一端接地处理；

23、第二与门逻辑器件u2b的电源端连接电阻r8的一端，电阻r8的另一端连接电源供电；电阻r8的一端连接电容c9的一端和电容c10的一端；电容c9的另一端和电容c10的另一端接地处理；

24、第一与门逻辑器件u2a的输出端和第二与门逻辑器件u2b的输出端作为整形电路的输出端，连接驱动电路的输入端。

25、优选地，驱动电路包括：二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r14、电阻r15、电阻r16、电容c11、电容c12、npn三极管d5、npn三极管d6、npn三极管d7和npn三极管d8；

26、二极管d1的阳极和二极管d2的阳极作为驱动电路的输入端，连接第一与门逻辑器件u2a的输出端；

27、二极管d1的阴极连接电阻r9的一端；电阻r9的另一端连接电阻r11的一端和npn三极管d5的基极；电阻r11的另一端连接npn三极管d5的发射极；

28、二极管d2的阴极连接电阻r10的一端；电阻r10的另一端连接电阻r12的一端、电容c11的一端和npn三极管d6的基极；电容c11的另一端接地处理，电阻r12另一端连接电容c11的另一端和npn三极管d6的发射极；npn三极管d6的集电极连接电阻r11的另一端；

29、二极管d3的阳极和二极管d4的阳极作为驱动电路的输入端，连接第二与门逻辑器件u2b的输出端；

30、二极管d3的阴极连接电阻r13的一端；电阻r13的另一端连接电阻r14的一端和npn三极管d7的基极；电阻r14的另一端连接npn三极管d7的发射极；

31、二极管d4的阴极连接电阻r15的一端；电阻r15的另一端连接电阻r16的一端、电容c12的一端和npn三极管d8的基极；电容c12的另一端接地处理，电阻r16另一端连接电容c12的另一端和npn三极管d8的发射极；npn三极管d8的集电极连接电阻r14的另一端；

32、npn三极管d5的集电极和npn三极管d7的集电极作为驱动电路的输出端，输出电磁继电器的控制信号给电磁继电器。

33、优选地，还包括：单片机电路、过载传感器和过载滤波跟随电路；

34、过载传感器：测量离机结构的过载值，生成过载传感器信号输出给接口电路；

35、接口电路：将接收到的过载传感器信号转发给过载滤波跟随电路；

36、过载滤波跟随电路：接收接口电路转发的过载传感器信号，进行滤波处理后输出滤波处理后的电信号给单片机电路；

37、单片机电路：接收过载滤波跟随电路输出的滤波处理后的电信号，判断离机结构处于失重状态后，输出控制信号给驱动电路；

38、驱动电路：接收单片机电路输出的控制信号，将控制信号转化为电磁继电器的控制信号驱动电磁继电器动作，实现离机结构中的电气产品上电。

39、优选地，还包括：温度采样加热电路和机箱；

40、接口电路、整形电路、驱动电路、单片机电路、过载滤波跟随电路和温度采样加热电路均固定在机箱内部，机箱固定安装在离机结构上；

41、单片机电路：获得温度采样信号，由温度采样信号输出热控信号给温度采样加热电路；

42、温度采样加热电路：接收单片机电路输出的热控信号，通过驱动场效应管控制加热片对机箱进行加热。

43、与现有技术相比，本发明的优点主要体现在以下几个方面：

44、1）本发明提出了一种具有非接触式离机状态感知判断和加电控制的离机敏感系统，解决了以往空投试验中采用行程开关进行加电控制必须采用接触式安装的局限，拓展了空投试验安装及投放方式，提升了返回舱模型离机加电的智能化控制。

45、2）系统采用多路光电传感器和过载传感器进行离机状态感知判断，通过单片机和多路电磁继电器进行输出控制，通过led灯进行电池电量检测及状态检测，极大的提升系统在可靠输出信号下的集成化设计。

46、3）本发明采用光电传感器作为离机状态的主要判断手段，通过光电传感器探测距离变化反映离机状态，实现非接触式感知探测和产品加电，具备良好的耐高低温特性和抗振动及冲击特性。

47、4）本发明采用过载传感器作为离机状态的备份判断方式，通过过载传感器感知系统过载值反映离机状态，提高了离机感知的可靠性。对过载传感器输出信号进行硬件电路低通滤波和软件滑窗滤波，有效滤除过载测量扰动及高频干扰信号，提升输出信号的指令精度。