装配线电控系统（精选三篇）
装配线电控系统 篇1
一、装配
1. 结构件装配
首先, 要求的是使用工具, 常用的工具有电动自攻枪、拉铆枪、各类扳手等。
其次, 开始装配前一定要认真看图, 明了装配关系, 按清单规定的图号、数量, 核对所用零部件及紧固件。再按图纸安装柜体骨架, 内横梁, 内竖梁, 中板。柜体装配完成后应检查各部尺寸附图。柜内部件装完后再安装前、后门、侧门。柜门关好后不应有明显倾斜, 门缝应均匀平直, 门锁灵活、可靠, 柜门转动灵活, 开启角不得小于90度。所有紧固件必须完整可靠, 不得松动, 滑扣。
2. 电器件装配
要求认真看图, 按清单规定的电器件型号, 规格, 数量, 核对所用的电器件, 并检查完好情况。主电路板、继电板、仪表板、低压电器元件的装配要严格按图纸要求。在中板上安装的模块: 各种型号规格的开关; 接触器;继电器;互感器;熔断器等电器元件应按图纸要求位置安装, 依照电器件、行线槽要布局合理, 接线简洁便于安装维修的原则进行装配。所有电器件所标规格型号应置于明显可见处; 安装牢固以弹簧垫圈压平为准。行线槽、卡轨按所须长度截取, 安装时应横平竖直并用拉铆钉或螺丝紧固。线槽盖应按实际长度截取, 横、坚线槽盖交接间隙 <1mm。器件号、端子号按图纸打印, 器件号贴于明显位置, 相同规格器件粘贴位置应一致, 并应横平竖直, 表面整洁、粘贴牢固。指示灯、开关、按钮、手柄、仪表等应按图纸规定的颜色、型号、规格安装牢固。柜中板过线孔周边应绝缘, 安装齿形带或橡胶圈。电器件装配完成后应检查器件安装是否齐全完整牢固无损坏。规格型号及装配位置是否符合图纸要求。各紧固件是否紧固螺丝无松动。
二、控制柜电路配线
需要的工具:剥线钳、扁嘴钳、冷压钳、改锥、打号机等相关工具。
首先检查器件齐全完整, 器件号正确无误。
配线前的准备:
1. 按配线图规定的导线截面及耐压要求选择导线。图纸无特殊要求一般使用BVR聚氯乙烯铜多芯导线, 和RV聚氯乙烯铜多芯导线。
BVR导线:
标称截面mm2:0.75, 1, 1.5, 2.5, 4, 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70
导电线芯:7/0. 37, 7/0. 43, 7/0. 52, 19/0. 41, 19/0. 52, 19/0. 64, 49/0.
52, 49 /0. 64, 98 /0. 58, 133 /0. 58,
( 根数/单线直径) :133/0.68, 189/0.68
RV导线:
标称截面mm2:0.3, 0.4, 0.5, 0.75, 1, 1.5。
导电线芯:16/0. 15, 23/0. 16, 28/0. 15, 42/0. 15, 32/0. 2 , 48/0. 2 ( 根数/单线直径) 。
2. 冷压端头选择OT端头、UT端头
3. 使用与导线外径相适应的线号管, 按配线图打好线号。
4. 配线: 导线两端穿好线号管, 线号方向及相同线径的线号管长度应一致, 表面字迹清晰无污物。压接冷压端头时应挑选无氧化、锈蚀, 能压接牢固的端头, 导线剥线长度应略长于冷压端头接线柱, 不得划伤铜芯。保证铜芯进入冷压端头接线柱。导线的绝缘皮不能插入冷压端头的插套, 压接处不能有单根导线折断和未压紧现象, 导线压接应选用专用的冷压接线工具保证压接的可靠性和不可恢复性。所有接线端均应将螺丝拧紧。柜内或操作台内的布线整齐美观;导线束应放置在行线槽内。不能放入行线槽内的导线束应用捆线带固定, 内固定点间自由摆动长度不得超过200mm。配线时如导线长度不够时必须更换, 不得拼接。
三、电源线制作和安装
1. 设计走线方案
首先确定导线截面积:如图纸标注导线截面积, 按图纸要求选取导线。如图纸未标注导线截面积需通过实际要求计算并确认, 按如下要求选取:
(1) 低压配电类产品, 铜电密度按4A/mm2选取。
(2) 交、直流调速装置类产品, 铜电密度按2 ~2.5A/mm2选取。
2. 电源线的走向及要求
(1) 布局合理、美观;
(2) 电源线A、B、C三相尽量避免交叉;
(3) 在满足需求的前提下节省材料。
3. 电源线的安装要求: 仍然按设计图纸接线, 选用合适的螺丝, 紧固牢靠, 无松动。
四、制造质量的检验
1. 紧固零件 ( 螺钉、螺母、垫片) : 不得有短缺、松动、滑丝或不配套现象。
2焊缝: 焊缝要均匀、牢固, 焊渣要清理干净, 焊道上要无焊穿、缝夹渣、气孔及咬边等。
3. 接地装置: 牢固可靠, 接触面导电良好, 有明显标记, 便于安装。
4. 熔断器安装: 排列均匀, 连接紧密, 便于检查和更换。
5. 电路配线的要求: 符合图样, 横平竖直, 配置牢固; 层次分明, 整齐美观, 接触良好, 接线正确, 活动部分连接线灵活、可靠。
6. 导线穿过金属板: 板孔上有绝缘套。
如果根据以上的要求指导学生实训来装配电控柜, 相信培养出合格的装配工人是非常轻而易举的事了。
摘要：电气控制柜的装配对于机电及自动控制专业的学生来说是基本操作技能。本文作者根据自己的企业经验整理了电气控制柜的装配过程, 比较系统清晰的总结出了电控柜装配步骤, 对于指导职业院校的学生进行实训起到一定的指导作用, 也希望可以对职业院校的实训教师起到一定的帮助。
03电控系统教案报告 篇2
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第三节 电控系统
发动机电控汽油喷射系统的电控系统一般由各种传感器、ECU和执行器三部分组成。电控系统的功用是接收来自表示发动机工作状态的各个传感器输送来的信号，根据ECU内预存的程序加以比较和修正，决定喷油量和点火提前角。各种传感器分别检测进气管中进气绝对压力、发动机转速、排气中的氧浓度、冷却液温度、进气温度和大气压力等，并将信息转换成电信号，输送给ECU，根据这些信号，ECU算出现工况最佳的点火正时，并启动各喷油器。ECU不仅控制燃油喷射正时、点火正时、怠速转速、EGR（废气再循环）、燃油压力和电动汽油泵，而且还具有故障自诊断功能。
图1-53 所示是与电控汽油喷射控制（EFI）有关的主要控制系统部件的构成。控制系统部件，按其机能不同可大致分为表1-5中所示的三类。
（一）水温传感器
水温传感器安装在发动机节温器出水口附近，它的功用是检测发动机冷却水温度。因为在发动机暖机过程中需要一定的附加加浓，其加浓量主要取决于发动机的温度、负荷和转速，为此采用水温传感器向ECU输送水温信号。
水温传感器的结构如图1-54a所示，它由封闭在金属盒内的对温度变化非常敏感的负温度系数热敏电阻（NTC电阻）构成，利用电阻值的变化来检测冷却水的温度。热敏电阻的特性如图1-54b所示，冷却水温度越低电阻值越大，冷却水温度越高电阻值越小。将该传感器的信号输入到ECU，就可以根据冷却水温度进行喷油量的控制。冷却水温度传感器与ECU的连接电路如图1-54c所示。汽车科 杨庆彪
（二）进气温度传感器
进气温度传感器是确定燃油基本喷油量的三个主要传感器之一，进行温度传感器是检测发动机吸入（进入空气流量计）的空气温度用的传感器，并将空气温度信号转变成ECU能识别的电信号传送给ECU，它根据进气温度的高低，做不同程度的额外喷油。
（三）曲轴位置传感器和发动机转速传感器
在EFI中，相对于发动机每一个工作循环吸入的空气量，都可以得到由ECU控制的符合最佳空燃比的燃油喷射量。空气流量计能够检测每个单位时间内的吸入空气量，但是不能检测每个工作循环内的吸入空气量。为了求出每个工作循环内的吸入空气量，就需要检测发动机转速。
当采用独立喷射和分组喷射时，为了有效地利用各自的喷射特点，需要选择特定的喷射时刻，因此还需要检测每缸的曲轴转角位置。
检测发动机转速及曲轴转角位置，需要采用发动机转速传感器和曲轴位置传感器。具有这种功能的传感器型式很多，目前均已实用化，其中使用最多的是电磁式传感器、光电式传感器和霍尔效应式传感器。
1、电磁式传感器
这种传感器可用于测定曲轴、凸轮轴和分电器驱动轴的转动位置，用来控制点火和燃油喷射时间或测量发动机转速。这种类型的传感器具有耐用、便于利用发动机飞轮齿圈、不需激励电压或放大器、能适应较大范围的温度变化、使用寿命长等特点，因此这种传感器应用比较广泛。
具体来讲，用来检测曲轴转角位置和发动机转速的电磁式传感器，是由如图1-58所示的复合转子和耦合线圈构成的。下面以四缸四行程发动机为例，就检测特定气缸曲轴转角基准位置（如压缩上止点）进行说明。
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2、光电式传感器
图1-60a所示是光电式传感器的工作原理图，位于光敏二极管的对面的是作为光源的发光二极管，在它们之间有一个能断续遮光的转盘。当转盘上的缺口、缝隙或小孔对准发光二极管时，光线可以通过，光敏二极管即发出信号指示转轴的某一位置或转速。它输出的信号是方波脉冲，故它能适应数字式控制系统的需要。这里的发光二极管的发光频率一般在红外线和紫外线范围内，是肉眼看不见的。
图1-60b、c所示为六缸发动机用分电器内的光电式曲轴转角传感器的结构，由发光二极管和光敏二极管组合来计测带缝隙的转盘的旋转位置，安装在分电器内（或凸轮轴前部）。它决定分组喷射控制及电子点火控制曲轴每转两转的喷油正时和点火正时。在转盘上每隔60°设置了宽度不同的4种缝隙，利用发光二极管发出的光束，经过安装在分电器轴上转盘的刻度缝隙，照射在光敏二极管上，使波形电路产生电信号、并传给ECU。
3、霍尔效应传感器
如图4-61所示，磁场中有一个霍尔半导体片，恒定电流I从A到B通过该片。在洛仑兹力的作用下，I的电子流在通过霍尔半导体时向一侧偏移，使该片在CD方向上产生电位差，这就是所谓的霍尔电压。
霍尔电压随磁场强度的变化而变化，磁场越强，电压越高，磁场越弱，电压越低。霍尔电压值很小，通常只有几个毫伏，但经集成电路中的放大器放大，就能使该电压放大到足以输出较强的信号。若使霍尔集成电路起汽车科 杨庆彪
传感作用，需要用机械的方法来改变磁场强度。图1-61所示的方法是用一个转动的叶轮作为控制磁通量的开关，当叶轮叶片处于磁铁和霍尔集成电路之间的气隙中时，磁场偏离集成片，霍尔电压消失。这样，霍尔集成电路的输出电压的变化，就能表示出叶轮驱动轴的某一位置，利用这一工作原理，可将霍尔集成电路片用作用点火正时传感器。霍尔效应传感器属于被动型传感器，它要有外加电源才能工作，这一特点使它能检测转速低的运转情况。
4、其他传感器
上面所述的电磁式传感器，除能够检测发动机转速外，还能够检测曲轴转角位置。如果只是检测发动机转速时，可以采用把点火线圈的点火初级信号直接输入ECU的简易方式。
点火线圈初级电流切断时产生的反电动势，可达300V~400V（图1-62a）。把这一电压信号输入ECU，通过同基准电压相比较，形成点火信号脉冲，然后测量脉冲间隔，就可以测出发动机转速（图1-62b）。由于这种方法只能检测点火信号，难以选择特定的曲轴转角位置，所以在独立喷射和分组喷射中不适用。这种方法多用于所有气缸进行同时喷射的情况。
（五）节气门开度传感器
1、线性式节气门开度传感器
图1-67a所示为线性式节气门开度传感器的结构图，传感器有两个同节气门联动的可动电刷触点，一个触点可在位于基板上的电阻体上滑动，利用电阻值的变化，测行与节气门开度相对应的线性输出电压，根据输出的电压值，应可知道节气门的开度。但是，与节气门开度相对应的电阻体的电阻值，多少都存在偏差，因此影响了节气门开度检测的准确性。
开关式节气门开度传感器与上述线性节气门开度传感器相比，节气门开度的检测性差，但结构简单，价格便宜。汽车科 杨庆彪
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（六）爆震传感器
爆震是指燃烧室中，本应逐渐燃烧的部分混合气突然自燃的现象。爆震使发动机部件受高温、高压，会使燃烧室和冷却系过热，严重的可使活塞顶部熔化，爆震还会使发动机功率下降，燃油消耗率上升。
点火时间过早是产生爆震的一个主要原因，发动机发出最大扭矩的点火时刻MBT是在开始产生爆震点火时刻（爆震极限）的附近。因此，在设定点火时刻时，需要留有离开爆震界限的余量。无爆震控制时，所留余量应大些，这时的点火时刻比发出最大扭矩时的点火时刻滞后，所以扭矩有所降低。如果用爆震传感器能检测到爆震界限，那么就可以把点火时刻调到接近爆震极限的位置，以便能更有效地得到发动机的输出功率。
爆震传感器检测发则发动机爆震时，一般安装在发动机的缸体上。
1、磁致伸缩式爆震传感器
图1-73所示为磁致伸缩式爆震传感器的结构，该传感器由壳体、永久磁铁、可被永久磁铁励磁的强磁体铁心、缠绕在铁心周围的线圈等构成。
发动机爆震时产生的压力波，其频率范围约为1kHz~10kHz。压力波传给气缸，当发动机缸体振动时，在7kHz左右将发生共振，在强磁体铁心上发生的压缩变形，将使其磁通量发生变化。这样，永久磁铁通过铁心的磁场变化，使铁心周围的感应电动势发生变化。
2、压电式爆震传感器
利用压电晶体的压电效应制成的爆震传感器，把爆震传到缸体上的机汽车科 杨庆彪
械振动转变成电信号，这种爆震传感器有共振型和非共振型两种。共振型爆震传感器，是由与爆震几乎具有相同共振频率的振子和能够检测振动压力并将其转换成电信号的压电元件构成，非共振型爆震传感器是用压电元件直接检测爆震信息。除此之外，还有在火花塞的热圈部位装上压电元件，根据燃烧压力检测爆震信息。
当发动机缸体的振动传到爆震传感器壳体时，壳体与平衡块之间产生相对运动，从而使夹在中间的压电元件所承受的推压力变化。于是，随着压电元件承受推压作用力而产生电压。在控制组件上只检出频率达到7kHz左右时爆震所产生的电压，通过该电压值的大小可判定爆震强度。
爆震传感器由于结构不同、输出信号的频率有宽窄两种，如图1-76a所示。
共振型爆震传感器的输出波形，如果发生爆震，燃烧期间的输出振幅将增大，把这期间的输出波形进行滤波处理，根据其阻值大小判定爆震的有无。图1-77所示为把爆震传感器的输出信号进行滤波处理并判定爆震有无的程序框图实例。
图1-78所示是爆震控制处理时间图，因为爆震仅在燃烧期间发生，所以为了避免干扰引起的误检测，只在爆震判定期间进行判定处理。由微机程序完成的爆震控制，在检测到爆震时，立即把点火时刻变成滞后角，在无爆震时，则采用提前角反馈控制形式，这是点火时刻控制中的追加机能。图1-79所示是爆震传感器与ECU的连接图。
（七）氧传感器
1973年开始制定了汽车排放法规，到了1978年排放法规更为严格。为了与新的排放法规相适应，在汽车上采用了三元催化剂排气净化装置。为充分发挥三元催化剂的净化特性，需要把空燃比控制在理论空燃比（λ=1）附近的狭窄范围内，如图1-80所示。汽车科 杨庆彪
发动机废气中的氧含量直接反映发动机空燃比，因此检测发动机废气中的氧含量是控制混合气空燃比的有效手段。废气中的氧气超过一定限度说明混合气偏稀，而废气中完全没有氧气侧说明混合气偏浓，偏浓混合气将会造成排气污染。
氧传感器的作用是指示发动机中混合气的燃烧是否完全，测定废气中的氧含量，然后将检测的结果及时反馈给发动机的控制系统，以便使发动机控制系统不论发动机机械状态如何，都能有效地对燃料系统进行调控，把混合气的空燃比控制在理论空燃比附近很窄的范围内，使装有三元催化转换器的发动机达到最佳的排气净化效果。氧传感器装在排气歧管或前排气管内，如图1-81所示。
现在已经实用化了的氧传感器，有氧化锆（ZrO2）氧传感器和二氧化钛（TiO2）氧传感器两种。氧化锆氧传感器，是利用氧化锆高温时其内外两侧氧浓度差，使其产生电动势的特性来测量废气中氧的浓度。二氧化钛氧传感器是利用二氧化钛周围氧气分压的不同而进行氧化或还原反应，从而使电阻发生变化的原理来测量废气中氧的浓度。根据氧传感器是否需要加热，可将氧传感器分为加热式和不加热式，二氧化钛氧传感器为加热式，氧化锆氧传感器有加热型的也有不加热型的。加热式氧传感器上一般有3根引线（三线式），其中一根为信号线，另外两根为加热线；而不加热式氧传感器为单线式，即只有一根信号线。
1、氧化锆（ZrO2）氧传感器
图1-82所示为氧化锆氧传感器的结构，该传感器由可产生电动势的多孔二氧化锆陶瓷管、具有导线作用的套管以及为防止氧化锆管破损的防护罩与导入排气的通气窗等构成。在试管状氧化锆元素的内外两侧，设置了白金电极，为了保护白金电极，用陶瓷包覆电极外侧，内侧输入氧浓度高的大气，外侧输入氧浓度低的汽车排出气体。汽车科 杨庆彪
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（八）大气压力传感器
当使用叶片式和卡门涡旋式空气流量计时，随着大气压力的变化，吸入空气的密度发生变化，从而影响混合气的空燃比。为此需要检测大气压力，以便对燃油喷射进行修正。
检测大气压力需采用大气压力传感器，同第二节中所述的测定进气管压力的半导体式进气歧管压力传感器一样，测定大气压力大多采用根据压电效应制成的半导体式压力传感器。
（九）开关信号
1、起动信号（STA）
起动信号用来判断发动机是否处在起动状态。在起动时，进气管内混合气流速慢，温度低，因此燃油的雾化较差。为了改善起动性能，在起动发动机时必须使混合气加浓。当STA信号被ECU检测到后，确认发动机处于起动状态时，ECU便自动增加喷油量。从图1-92的起动电路中可以看出：起动信号和起动机的电源连在一起，都由空档起动开关来进行控制。
在装有自动变速器的汽车上，ECU根据空档起动开关信号判别变速是处于“P”或“N”（停车或空档），还是处于“L”、“2”、“D”或“R”状态（行驶状态）。NSW信号主要用于怠速系统的控制，其电路如图1-93所示。
当点火开关在ST位置时，NSW端与蓄电池相连接，当自动变速器处于“L”、“2”、“D”或“R”档位（行驶状态档位）时，空档起动开关断开，汽车科 杨庆彪
NSW端是高电压；当自动变速器处于“P”或“N”（停车或空档）时，空档起动开关闭合，此时由于起动机的载荷，造成压降，NSW端是低电压。
3、空调信号（A/C）
空调信号用来检测空调压缩机是否工作，空调信号与空调压缩机电磁离合器的电源在一起，ECU根据A/C信号控制发动机怠速时点火提前角、怠速转速和断油转速等。
4、电子负荷信号（E/L）
电子负荷信号用来检测电子负荷的大小，ECU根据此信号控制发动机工况。
5、动力转向信号（P/S）
P/S信号用于检测动力转向机的工作状态，ECU根据此信号控制进入发动机的混合气量。
（十）可变电阻器型传感器
在不装氧传感器的D型EFI系统中使用可变电阻器改变混合气的浓度（如图1-94所示），旋转怠速调整螺钉，使电阻器内触点移动，改变VAF端输出电压。顺时针旋转怠速调整螺钉，VAF电压升高，ECU使喷油量稍有增加，从而使混合气加浓。
在装有氧传感器的D型EFI系统中，ECU根据氧传感器的输入信号修正怠速混合气的空燃比，因而不需要可变电阻器。
（十一）主继电器
主继电器的作用是使包括ECU在内的电控汽油喷射（EFI）系统的各部件，不受电源干扰和电压脉冲的影响。
主继电器一般多采用滑阀型，图1-97所示是主继电器的结构图，图1-98a所示为不装步进电动机怠速控制阀（ISCV）的主继电器的电源电路。当点火开关接通时，电流流过主继电器内的线圈，滑阀（可动铁心）被吸汽车科 杨庆彪
引，触点闭合，电源通过主继电器为ECU的+B和B1端供电。电源总是与ECU的Batt端相连，以便在点火开关关闭后，ECU存储器中存储的故障诊断代码和数据仍能保存。
图1-98b所示是装有步进电同怠速控制阀（ISCV）的主继电器的电源电路，主继电器由ECU控制。当点火开关接通时，电源与ECU的IG、S/W端相通，主继电器控制电路通过ECU的M-REL端将主继电器接通，主继电器触点闭合，电源为ECU的+B和B1端供电。
主继电器根据车辆型号的不同，可分为“单触点式”和“双触点式”两种。采用双回路或点火开关的汽车，使用单触点式主继电器，具体接线如图1-99a所示。在采用单向回路式点火开关的汽车，使用双触点式主继电器，其具体接线如图1-99b所示，这些电路对检修电路极有参考价值。
（十二）电子综合控制装置（ECU）
电子综合控制装置，它根据各种传感器送来的信号，确定满足发动机运转状态所需的燃油喷射量，并根据该喷射量去控制喷油器的喷射时间。
首先，根据吸入发动机的空气量和发动机转速计算基本喷射时间，再依据各传感器传来的信号进行修正，最后决定总的喷射时间（燃油喷射量）。过去，ECU仅仅是控制燃油喷射（EFI），最近，由于引入了微型电子计算机，功能扩大，除了EFI控制之外，还具有点火时间控制、怠速控制等多种功能。
由于使用微机，引入了数字化控制，与过去的模拟控制相比，在短时间内能进行更多信息的处理，因此就可以实现多种功能的高精度集中控制。现在所用的大部分ECU，内部都装有微机，所以下面只对包含微机的ECU进行介绍。但在此只介绍对EFI的控制，关于EFI之外的控制，将在有关章节内详细介绍。
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星敏感器电控系统设计 篇3
关键词：星敏感器 电控系统 硬件设计
中图分类号：TP273 文献标识码：B 文章编号：1674-098X（2016）06（b）-0066-02
星敏感器是一种高精度的姿态敏感器。它以恒星为参照系，通过探测天球上的恒星并进行解算，为航空航天飞行器提供准确的空间方位和基准[1]。相对于惯性陀螺、地球敏感器、太阳敏感器等其他姿态敏感器，星敏感器具有指向精度高、无姿态累积误差、完全自主导航能力、隐蔽性好等特点[2]，已成为空间飞行器首选的姿态敏感器。星敏感器可用于多种平台，如海基平台、陆基平台、机载平台、弹载平台和天基平台等[3]。
1 星敏感器工作原理
星敏感器工作原理如图1所示。当星敏感器对星空成像时，视场内的所有恒星便会经由光学镜头成像在图像传感器的感光面上，同时完成星像由光到电荷的转换，由支持电路读出所转换的电荷图像，并将其放大为电压模拟信号，通过片上A/D转换之后输出数字信号，并且与图像传感器的像元一一对应地存储到星图存储器中，随后，数据处理系统会扫描星图的所有像元，从中识别出恒星，计算出观测到的恒星能量和在像面像元坐标系的位置。之后，提取星图中恒星的几何特征模式，同导航星库中的导航模式进行匹配，如果观测星模式与导航星模式匹配成功，就可以利用姿态解算方法来确定星敏感器的光轴在惯性空间中的指向[4]。
2 星敏感器系统总体方案
星敏感器系统主要由3部分组成：电控系统、光学系统和结构本体组成，如图2所示。光学系统由遮光罩、光学镜头及临时连接筒组成，遮光罩用于减小杂散光的干扰，光学镜头收集指定导航星发出的可见光，并将其成像在光学系统的焦平面上。电控系统将星空经光学系统所成的像进行光电转换并空间离散采样，转换成相应的数字星图，并提取各星点目标的精确质心位置。结构本体将光学系统和电控系统有机地结合在一起。
3 星敏感器电控系统设计方案
星敏感器电控系统的设计方案如图3所示。系统主要由有源像素传感器及智能控制器单元、数据处理单元和数据通信单元组成。有源像素传感器及智能控制器单元主要负责接收数据处理单元的控制指令，产生有源像素传感器图像传感器和A/D转换所需的驱动信号，将星空经光学系统所成的像进行光电转换并空间离散采样，并完成数字星图的读出和存储[5]。数据处理单元主要负责通过数据通信单元的1553B控制器接收来自载体控制器的指令，控制有源像素传感器及智能控制器单元的工作，处理所拍摄的星图，计算出星点的质心位置并回传至载体控制器，所拍摄的星图可通过数据通信单元的遥测控制器发送到载体遥测系统。数据通信单元主要负责与载体控制器和载体遥测系统通信，具体分别由1553B控制器和遥测控制器来实现。
3.1 有源像素传感器及智能控制器单元
有源像素传感器及智能控制器单元是星敏感器电控系统设计的基础和关键。它要负责接收数据处理单元的控制指令，产生图像传感器和A/D转换所需的驱动信号，将星空经光学系统所成的像光电转换后空间离散采样，并完成数字星图的读出和存储。
3.2 有源像素传感器
有源像素传感器是星敏感器电控系统的核心部件。其功能是在微处理器的控制下，将导航星在其感光面上所成的图像转化为电信号，供随后的数据处理单元使用。由于导航星的亮度差别较大，光谱特性不尽相同，因此，星敏感器要求图像传感器具有较宽的光谱响应范围、较高的灵敏度和较大的动态范围。论文选用美国赛普拉斯半导体公司为空间应用研发的图像传感器STAR1000，利用可编程逻辑阵列实现对其驱动控制，具有抗干扰能力和抗辐射能力强、可靠性高、特别适合应用于复杂的太空环境等特点。
3.3 智能控制器的设计
为实现驱动STAR1000，设计的智能控制器功能有：（1）上位机可查询和设置窗口大小、曝光时间；（2）可接收上位机的有效指令，产生STAR1000所需的驱动时序信号，实现图像的A/D转换；（3）图像A/D转换后，自动将数据存放到静态存储器中；（4）数据存储后，自动向上位机发出中断信号，并将该静态存储器的控制权交回上位机，并将另一个静态存储器的控制权交给该智能控制器，实现乒乓存储；（5）可查询该智能控制器的状态。智能控制器设计完成后，即可驱动控制图像传感器，将数据存储到2片静态存储器中，实现乒乓缓存，且能够实现与数据处理单元的接口。
3.4 数据处理单元
数据处理单元是星敏感器电控系统的核心处理单元。它主要负责通过数据通信单元的1553B控制器接收来自载体控制器的指令，控制有源像素传感器及智能控制器单元的工作，处理所拍摄的星图，计算各星点目标的质心位置并回传至载体控制器，所拍摄的星图通过数据通信单元的遥测控制器发送到载体遥测系统。
3.5 数据通信单元
数据通信单元是星敏感器电控系统的外部接口。它主要负责与载体控制器和载体遥测系统通信，具体分别由1553B控制器和遥测控制器来实现。与载体控制器的通信采用1553B总线，遥测数据采用RS232协议形式进行通信。
4 结语
相对于太阳敏感器、磁强计、地平仪和陀螺仪等其他常见的姿态测量设备，星敏感器姿态测量精度比较高，能够实现自主导航能力，抗干扰能力强。文章设计了一种基于FPGA的智能有源图像控制器和基于ARM的数据处理单元。该电控系统能够实现对目标图像的捕获，以及数字图像数据的输出和存储，与载体控制器和遥测部分通信可靠，并且具有小型化和轻量化特点。
参考文献
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