CC BY
21Решетневские чтения
УДК 629. 783. 05
А. И. Горностаев, В. В. Шанаврина
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск
ЗАДАЧИ УНИФИКАЦИИ ИНТЕРФЕЙСНЫХ МОДУЛЕЙ СОПРЯЖЕНИЯ УПРАВЛЕНИЯ ОБОГРЕВАТЕЛЯМИ В БОРТОВОЙ АППАРАТУРЕ БОРТОВОГО КОМПЛЕКСА УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
Рассмотрены особенности построения многоплатных интерфейсных модулей сопряжения (ИМС) управления обогревателями (УО) в бортовой аппаратуре бортового комплекса управления космических аппаратов. Показана возможность вариантного построения ИМС УО из набора унифицированных плат.
При разработке бортовой аппаратуры (БА) бортового комплекса управления (БКУ) современных космических аппаратов (КА) с применением центрального приборного модуля (ЦПМ) актуальной задачей является построение многоплатных функционально законченных ИМС из набора унифицированных плат. Такое построение позволяет производить обмен информацией базовой платы ИМС с ЦПМ по внешнему последовательному периферийному интерфейсу (ППИ) и с платами расширения функций ИМС по внутримодульному параллельному интерфейсу (ПИ). При этом возможно осуществлять простую модификацию ИМС для БА БКУ различных платформ КА, не внося никаких изменений в базовую плату ИМС, в результате чего сокращаются сроки разработки и отработки такой БА [1].
В общем случае независимо от функционального назначения ИМС необходимо решить сразу несколько задач унификации:
- выбор для всего набора плат ИМС единого унифицированного конструктива, который обеспечит преемственность конструкторских решений при разработке БА для различных платформ КА;
- выделение из всего набора плат ИМС базовой платы, которая будет содержать оконечное устройство (ОУ), обеспечивающее обмен с ЦПМ по ППИ и обмен с платами расширения по ПИ, и не подвергаться изменениям при модификации ИМС;
- введение в отдельные платы функциональной избыточности, учитывающей возможные отличия в логике управления на различных платформах КА;
- введение в отдельные платы элементов встроенного контроля, позволяющего производить оценку состояния работы БА в различных режимах;
- определение для всего набора плат ИМС унифицированной распайки контактов соединителей, которая будет позволять при модификации ИМС организовывать внешние и внутримодульные связи через стандартный набор кабелей без их изменения.
Однако при построении различных вариантов многоплатных ИМС УО, широко применяемых при разработке приборов БУН и БИ БКУ, возникают специфические задачи унификации, связанные с величиной коммутируемых токов и напряжений электрообогревателей.
Анализ технических требований к цепям коммутации электрообогревателей (ЭО) для различных плат-
форм КА показал, что коммутация ЭО может производиться либо от бортовых шин питания напряжением 27 В с диапазоном коммутируемых токов нагрузки от 0,1 до 5 А, либо от бортовых шин питания напряжением 100 В с диапазоном коммутируемых токов нагрузки от 0,3 до 2 А. При этом количество ЭО с коммутируемым током нагрузки более 1 А на различных КА может варьироваться в широком диапазоне, но не превышать 50 % от общего количества ЭО.
Использование результатов проведенного анализа позволило для ИМС УО определить на ближайшую перспективу ряд модификаций унифицированных плат под различные требования к цепям коммутации ЭО. В настоящее время в ОАО «ИСС» для ИМС УО разработан на основе электронных силовых ключей на МДП-транзисторах с трансформаторной развязкой цепей управления [2] следующий набор унифицированных плат:
- базовая плата для коммутации 8-ми ЭО с током нагрузки до 3 А при напряжении 27 В;
- плата расширения для коммутации 6-ти ЭО с током нагрузки до 2 А и 8-ми ЭО с током нагрузки до 1 А при напряжении 27 В;
- плата расширения для коммутации 4-х ЭО с током нагрузки до 5 А при напряжении 27 В;
- плата расширения для коммутации 8-ми ЭО с током нагрузки до 2 А при напряжении 100 В.
Указанный набор унифицированных плат позволяет производить модификацию ИМС УО в различных конфигурациях, тем самым обеспечить снижение трудоемкости их разработки. В максимальной конфигурации ИМС УО допускает объединение по шине ПИ до 7-ми унифицированных плат. Обобщенный вариант конфигурации ИМС УО из приведенного набора 4-х унифицированных плат показан на рисунке.
Для обмена информацией по ППИ адрес ИМС УО задается в ОУ базовой платы внешними перемычками (Ам). Для обмена информацией по ПИ адрес требуемой платы задается в схемах управления каждой платы внешними перемычками (Ап1-Ап4). Схемы управления в каждой плате осуществляют управление силовыми ключами коммутации ЭО по внешним командам в соответствии с заложенной логикой, при этом в базовой плате предусмотрено дополнительно управление в импульсном режиме с возможностью модуляции длительности импульса.
Проектирование и производство летательнъхаппаратов, космические исследования и проекты
плата УО 3А/27В (базовая)
Обобщенный вариант конфигурации ИМС УО
Для контроля протекания суммарного тока через отдельные группы ЭО в каждой плате с коммутируемым напряжением 27 В предусмотрены бесконтактные датчики тока разработки ОАО «НИИФИ». В базовой плате ИМС УО в качестве ОУ использован базовый матричный кристалл Н5503МХ5-171 разработки НИИ «Субмикрон», а в качестве схемы управления использована программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС) фирмы АСе1. Применение ПЛИС в базовой плате позволило решить проблему унификации в условиях введения в плату функциональной избыточности с различными логическими функциями управления без изменения топологии печатных проводников путем ее перепрограммирования.
Указанный набор унифицированных плат для ИМС УО применяется в ОАО «ИСС» в БУН-Э для КА «Глонасс-М» и используется при разработке БУН для КА «Глонасс-К», БИ БКУ для КА «Луч-5а», АтоБ-5, Те1кот и «Ямал-300К». Наработанный задел унифицированных плат для ИМС УО обеспечит также
хорошую их преемственность в новых разработках БУН и БИ БКУ для КА «Экспресс-АМ5,6». Однако дальнейшее их использование видится с разработкой модификации базовой платы на 16 каналов коммутации ЭО на ток нагрузки до 1 А. Это позволит сократить необходимое количество плат в ИМС УО и, как следствие, уменьшить его массогабаритные характеристики.
Библиографические ссылки
1. Применение магистрально-модульного принципа при построении бортовой аппаратуры бортового комплекса управления космических аппаратов / А. И. Горностаев [и др.] // Решетневские чтения : материалы XIII Междунар. науч. конф. : в 2 ч. ; Сиб. гос. аэро-космич. ун-т. Красноярск, 2009. Ч. 1. С. 20-22.
2. Горностаев А. Разработка электронных силовых ключей на МДП-транзисторах с гальванической развязкой цепей управления // Современная электроника. 2008. № 9. С. 2-3.
A. I. Gornostaev, V. V. Shanavrina JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk
PROBLEMS OF UNIFICATION OF INTERFACE MODULES OF HEATERS CONTROL IN THE ONBOARD EQUIPMENT OF SPACECRAFT ONBOARD CONTROL SYSTEM
Features of construction of interface modules of heaters control in the onboard equipment of spacecraft onboard control system are considered. Possibility of variant construction of interface modules of heaters control from the set of standardized circuit cards is shown.
© Горностаев А. И., Шанаврина В. В., 2010
