[发明专利]空间相机热试验红外辐射加热器的自动控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于工业自动化领域，涉及一种红外辐射加热器(主要包括红外加热笼、红外灯等通过红外或远红外辐射对试验件进行加热的设备)的自动控制系统及方法，尤其是应用于空间相机热试验的红外辐射加热器开启/闭合的自动控制系统及方法。

背景技术

空间相机放置在卫星或飞船等空间飞行器上完成对地面景物的摄像任务，是空间飞行器的重要载荷。空间相机在轨运行时，将长期处于高真空、冷黑和热辐射环境中。为使空间相机能够在这些严酷环境中正常工作，在研制过程中必须按照各种试验规范或标准对其进行充分的高真空、冷黑和空间外热流环境条件下的各项试验。为了在地面真实模拟相机在轨运行环境，一般采用在真空罐中放置红外辐射加热器来模拟相机表面的空间外热流。由于空间相机在试验中需要摄像，因此要求面对于相机通光孔一面的红外辐射加热器可以绕安装于一侧的固定轴转动。在相机不摄像的情况下，红外辐射加热器处于闭合位置(即红外辐射加热器遮挡相机通光孔位置)，以模拟空间外热流；红外辐射加热器在相机摄像时需要绕固定轴转动，打开至开启位置(一般为相对于闭合位置大于90度的位置)，以免遮挡相机的光线。因此需要对红外辐射加热器进行开启/闭合控制。

目前的红外辐射加热器开启/闭合控制方法需要安排操作人员开关电机电源和转向开关，监测信号灯亮灭状态来判断加热器是否运行到位，如果信号灯亮时操作人员反应迟钝没有关闭电源，还会引起电机的堵转现象。由于热试验时间很长，显然这种现象可能对电机或其他相关机械结构造成损害。同时目前的方法需要信号发生器等专用仪器，使得整个控制系统成本较高。因此亟需一种低成本，能够替代人工操作且具有高可靠性的红外辐射加热器的自动控制方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种空间相机热试验红外辐射加热器开启/闭合的自动控制系统及方法，降低原有方法的成本，减少试验操作人员的工作量，避免电机堵转带来的弊病，提高控制系统的可靠性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

空间相机热试验红外辐射加热器的自动控制系统，包括控制器、电机驱动电路、位置感知及处理电路、执行电路、电源、步进电机和信号调理电路；

所述信号调理电路与控制器相连，信号调理电路实时采集和处理空间相机供电电源信号，生成控制器可以区分出状态的第一信号；

所述位置感知及处理电路与控制器相连，位置感知及处理电路分为相同的两路，分别对应于加热器的开启和闭合位置，位置感知及处理电路实时采集加热器目前所处的位置信号，处理后生成控制器可以区分出状态的第二信号；

所述控制器分别与电机驱动电路和执行电路相连，控制器实时监测和分析第一信号和第二信号，依据分析结果向电机驱动电路发送步进电机控制信号和向执行电路发送步进电机上/下电控制信号；

所述电机驱动电路与步进电机相连，电机驱动电路为步进电机提供驱动信号；

所述步进电机带动红外辐射加热器绕固定轴转动；

所述执行电路与步进电机相连，执行电路依据步进电机上/下电控制信号向步进电机输出电源信号；

所述电源分别与信号调理电路、控制器、执行电路、电机驱动电路、位置感知及处理电路相连，并为它们提供电源信号。

基于上述空间相机热试验红外辐射加热器自动控制系统的控制方法，包括如下步骤：

a.红外辐射加热器自动控制系统上电后，控制器完成初始化工作，初始化工作包括：发送关断控制信号给执行电路，在执行电路作用下使得步进电机的电源为关断状态；发送停止控制信号给电机驱动电路，使得电机驱动电路不输出步进电机控制信号；信号调理电路实时采集空间相机供电电源信号，并对该信号进行电压调理，按照固定比例调整到控制器能够区分出状态的范围；位置感知及处理电路分为相同的两路，分别对应于加热器的开启和闭合位置，位置感知及处理电路实时采集加热器目前所处的位置信号，并对该信号进行电压调理，按照固定比例调整到控制器能够区分出状态的范围；

b.控制器监测信号调理电路的输出信号，判断该信号是否有变化，即是否由低电平上升为高电平或由高电平下降为低电平，由低电平变化为高电平代表空间相机的供电电源上电，由高电平下降为低电平代表空间相机的供电电源下电；如果有变化则转入步骤c，否则继续步骤b；

c.控制器判断信号调理电路的输出信号变化是由低电平上升为高电平，还是由高电平下降为低电平，如果是由低电平上升为高电平，则转入步骤d，否则转入步骤i；