[发明专利]用于航天器热试验的总线式分布控温系统

说明书

本发明提出了一种用于航天器总线式分布控温系统，包括位于空间环境模拟容器外部的开关电源、串口服务器、计算机及位于容器内部的若干控温单元组成，容器内部控温单元内部包括总线、电连接器、直流变压电路、控制单元、温度传感器、电子开关、薄膜电加热器、加热管、通信芯片、拨码开关等组件，其中控制单元通过电连接器与总线连接，直流变压电路将总线电压转换为控制单元工作电压，控制单元根据温度传感器测量的当前温度，通过PID算法计算应当输出的占空比，由电子开关分别控制两组电路通断，以驱动加热管对自身温度进行恒温控制。相比现有技术，本发明的系统更为简单，可扩展性强，在航天器热试验中能大幅降低波导管热控设计、安装、撤收上的工作量，有效提升试验效率。

技术领域

本发明属于航天器、航空器地面试验技术领域，具体涉及到一种在试验中对试验测试管路进行总线式分段高精度控制系统。

背景技术

在航天器地面热真空试验、热平衡试验中，往往需要对航天器的性能进行测试，往往需要对各种管路进行沿程控温，以测试微波导管为例，其主要用于航天器测试微波信号的导出、导入，一般为截面为矩形的200mm铝制金属管组合而成，在试验中需要对其控温保证其温度在0℃以上以保证其信号传输性能，但在卫星测试开始时，大功率信号会使其温度迅速上升至60℃以上，此时又需要停止对其控温，测试停止后，其温度迅速下降，需要在此时重新打开控温，防止其温度低于0℃，控温铝槽、测试用水管路也是具有类似的需求，均需要在航天器热试验中保证其每段的温度满足试验大纲要求。

目前，航天器热试验中，对于这类控温管路的实施步骤一般包括：

1.在试验设计中，热设计人员根据管路所处位置不同，分别计算各段管路与外部的热交换，将其分组为若干节温段，以微波导管为例，一般3-6段微波导管为一个控温回路，并设计相应的加热片功率、测温点位置；

2.在试验准备中，电装工艺人员分别对每根管路粘贴加热片、热电偶，并通过电缆分别引出容器外；

3.在试验实施中，测控温操作人员对加热片、热电偶的响应进行测试，设定控温程序，在试验中根据需要进行控温。

在这种实施方法中，一方面每次试验的具有大量的重复工作，另一方面其对于资源的消耗也较大，以30段波导管组成的微波通道而言，需要40个左右的控温点及4-5个控温回路，当微波通道更多时，将大量占用测量、控制设备资源。随着通信卫星测试需求量越来越大，如何通过设计降低人员、资源和时间的消耗是未来航天器热试验中必须解决的问题之一。

因此，设计和发明一种用于控温管路的快速、易实施、简单的总线式分布控温系统具有积极的现实意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于航天器热试验中的快速、简单、易操作的管路控温系统，降低每次试验热控回路设计、电装实施、控温程序配置上的人员、时间和资源消耗，并具有良好的真空、低温适应性，具有较强的可扩展性和可靠性，为航天器的测试提供稳定的温度环境需求。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：

用于航天器总线式分布控温系统，包括位于空间环境模拟容器外部的开关电源、串口服务器、计算机及位于容器内部的若干控温单元组成，其中开关电源提供了总线上的供电，计算机通过串口服务器从总线上读取温度数据、设置控温参数；容器内控温单元内部主要组件包括总线、电连接器、直流变压电路、控制单元、温度传感器、电子开关、薄膜电加热器、加热管、通信芯片，其中控制单元通过电连接器与总线连接，总线为四线制，提供了两根供电线缆和两根通信线缆，直流变压电路将总线电压转换为控制单元工作电压，控制单元根据温度传感器测量的当前温度，通过PID算法计算输出的占空比，由电子开关分别控制两组电路通断，以驱动加热管对自身温度进行恒温控制，同时驱动薄膜电加热器对待控温设备进行控温，可在试验中维持全管路沿程温度为预定值，通信芯片通过总线内的通信电缆与容器外的串口服务器连接。