用于惯性导航系统供电电源的保护控制电路的制作方法

1.本技术涉及惯性导航系统的供电电源设备领域，尤其是涉及一种用于惯性导航系统供电电源的保护控制电路。

背景技术：

2.惯性导航系统（ins，以下简称惯导）是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。其工作环境不仅包括空中、地面，还可以在水下。惯导的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。
3.相关技术中，惯性导航系统在需要充电时，将惯性导航系统电性连接于外部电源，外部电源通过为惯性导航系统中的电池提供电能，从而对惯性导航系统进行充电。
4.针对上述中的相关技术，惯性导航系统中的电源电路缺少对电池在充电过程中的保护，电池容易出现过度充电现象，从而导致电池的使用寿命较短。

技术实现要素：

5.为了改善相关技术中惯性导航系统中电池容易出现过度充电，从而导致电池的使用寿命较短的现象，本技术提供一种用于惯性导航系统供电电源的保护控制电路。
6.本技术提供的一种用于惯性导航系统供电电源的保护控制电路采用如下的技术方案：
7.一种用于惯性导航系统供电电源的保护控制电路，其特征在于，包括：
8.电源供电模块，所述电源供电模块用于接入外部电能，并向惯性导航系统以及惯性导航系统的电池提供电能；
9.过充保护模块，所述过充保护模块与惯性导航系统的电池电性连接，所述过充保护模块包括检测单元以及与检测单元电性连接的控制单元，所述检测单元用于检测惯性导航系统的电池两端的电压，并输出检测信号，且将检测信号输送至控制单元，所述控制单元响应于检测信号以控制惯性导航系统的电池的充电回路的通断；
10.供电选择模块，所述供电选择模块与所述电源供电模块、惯性导航系统及其电池电性连接，所述供电选择模块受控于所述电源供电模块，且用于选择所述惯性导航系统的供电回路。
11.通过采用上述技术方案，由电源供电模块接入外部电能，从而给惯性导航系统及其电池提供电能，检测单元检测惯性导航系统的电池两端的电压，当电源供电模块给惯性导航系统及其电池提供电能，且惯性导航系统的电池充电达到饱和状态时，检测单元输出的检测信号以令控制单元截断惯性导航系统的电池的充电回路，从而保护惯性导航系统的电池，以免惯性导航系统的电池过度充电，进而加长了惯性导航系统的电池的使用寿命；当惯性导航系统的电池下降，检测单元输出的检测信号以令控制单元导通惯性导航系统的电池的充电回路，从而使得惯性导航系统的电池恢复充电。
12.优选的，所述控制单元包括导通部以及与所述导通部电性连接的切断部，所述导通部受控于检测单元的检测信号以导通，所述导通部导通时，所述切断部受控于导通部以导通，从而令切断部启闭惯性导航系统的电池的充电回路。
13.通过采用上述技术方案，导通部受控于检测单元的检测信号，当惯性导航系统的电池充电达到饱和状态时，检测单元的检测信号以令导通部导通，导通部导通后导通切断部，切断部导通后切断惯性导航系统的电池的充电回路，以令惯性导航系统的电池避免过度充电。
14.优选的，所述电源供电模块包括变压器ct以及供电单元，变压器ct的初级线圈电性连接于外部电源，用于将外部电源的电压转换为惯性导航系统及其电池所需的电压等级，所述供电单元电性连接于变压器ct的次级线圈，所述供电单元用于整流变压器ct输出的电压，以向惯性导航系统及其电池提供电能。
15.通过采用上述技术方案，变压器ct用于将外部电源的电压转换为惯性导航系统及其电池所需的电压等级，供电单元将变压器ct输出的交流电压进行整流，从而输出直流电压，并向惯性导航系统及其电池提供电能。
16.优选的，所述电源供电模块还包括与供电单元电性连接的状态指示单元，所述状态指示单元受控于供电单元，所述状态指示单元用来体现所述供电单元的工作状态。
17.通过采用上述技术方案，当供电单元工作时，状态指示单元亮起；当供电单元停止供电时，状态指示单元熄灭。
18.优选的，所述供电选择模块包括电路切换单元，所述电路切换单元受控于所述供电单元，所述供电单元向惯性导航系统及其电池提供电能时，所述电路切换单元切断惯性导航系统的电池向惯性导航系统的供电回路，反之，所述供电单元不再向惯性导航系统及其电池提供电能时，所述电路切换单元导通惯性导航系统的电池向惯性导航系统的供电回路。
19.通过采用上述技术方案，电路切换单元受控于供电单元，当供电单元向惯性导航系统及其电池提供电能时，电路切换单元切断惯性导航系统的电池向惯性导航系统的供电回路，以令惯性导航系统的电池不出现同时充电和放电的情况，从而起到保护电池的作用；当供电单元不再向惯性导航系统及其电池提供电能时，电路切换单元导通惯性导航系统的电池向惯性导航系统的供电回路，从而使得惯性导航系统能够不间断地得到电能，以令惯性导航系统不间断地进行工作。
20.优选的，所述供电选择模块还包括与所述电路切换单元电性连接的过放保护单元，过放保护单元受控于惯性导航系统的电池的电压，并输出控制信号，且将控制信号发送至电路切换单元，所述电路切换单元响应于控制信号以关断惯性导航系统的电池向惯性导航系统的供电回路。
21.通过采用上述技术方案，当惯性导航系统的电池向惯性导航系统供电，且惯性导航系统的电池电量即将耗尽，过放保护单元输出控制信号，且将控制信号发送至电路切换单元，电路切换单元响应于控制信号后关断惯性导航系统的电池向惯性导航系统的供电回路，从而起到保护惯性导航系统的电池的作用，以免惯性导航系统的电池过度放电，影响惯性导航系统的电池的使用寿命。
22.优选的，所述供电选择模块还包括温度报警单元，所述温度报警单元包括电性连
接于惯性导航系统的电池两端的温度检测部，所述温度检测部用于检测惯性导航系统的电池的温度，且将惯性导航系统的电池的温度信号转换成电信号，输出检测电压信号。
23.通过采用上述技术方案，当惯性导航系统的电池温度过高时，惯性导航系统的电池容易损坏，因此，将温度检测部贴紧于惯性导航系统的电池，温度检测部可用于检测惯性导航系统的电池的温度，且将惯性导航系统的电池的温度信号转换成电信号，输出检测电压信号，便于监测惯性导航系统的电池。
24.优选的，所述温度报警单元还包括电性连接于温度检测部的报警部，所述报警部受控于所述温度检测部的检测电压信号以导通，当惯性导航系统的电池温度过高时，所述检测电压信号导通报警部，以令所述报警部发出警报。
25.通过采用上述技术方案，报警部响应于所述检测电压信号，当惯性导航系统的电池温度过高时，温度检测部输出的检测电压信号导通报警部，从而使得报警部发出警报，以便于监测惯性导航系统的电池的工作状态。
26.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
27.1.供电单元对向惯性导航系统及其电池提供电能时，检测单元检测惯性导航系统的电池两端的电压，当惯性导航系统的电池的电量即将饱和时，检测单元输出的检测信号以令控制单元切断惯性导航系统的电池的充电回路，从而对惯性导航系统的电池起到保护作用，以免惯性导航系统的电池过度充电，进而影响惯性导航系统的电池的使用寿命；
28.2.过放单元受控于惯性导航系统的电池的电压后输出控制信号，当惯性导航系统的电池对惯性导航系统供电，惯性导航系统的电池的电量即将耗尽时，过放单元输出的控制信号传输至电路切换单元，电路切换单元响应过放单元输出的控制信号后切断惯性导航系统的电池向惯性导航系统的供电回路，从而对惯性导航系统的电池起到保护作用，以免惯性导航系统过度放电，进而影响惯性导航系统的电池的使用寿命。
附图说明
29.图1是本技术的整体电路原理框图 ；
30.图2是本技术中电源供电模块的电路图 ；
31.图3是本技术中过充保护模块的电路图；
32.图4是本技术中供电选择模块的电路图；
33.图中，1、电源供电模块；11、供电单元；12、状态指示单元；2、过充保护模块；21、检测单元；22、控制单元；221、导通部；222、切断部；3、供电选择模块；31、电路切换单元；32、过放保护单元；33、温度报警单元；331、温度检测部；332、报警部。
具体实施方式
34.以下结合1-4，对本技术作进一步详细说明。
35.一种用于惯性导航系统供电电源的保护控制电路，参照图1，包括与外部电源电性连接的电源供电模块1、电性连接于电池的过充保护模块2、电性连接于电源供电模块1、电池以及惯性导航系统的供电选择模块3。
36.参照图1与图2，具体的，电源供电模块1包括用于将对外部电源进行变压的变压器ct、与变压器ct电性连接的供电单元11以及与供电单元11电性连接的状态指示单元12，变
压器ct的初级线圈与市电电性连接，变压器ct的次级线圈的其中一个输出端与供电单元11电性连接，变压器ct的次级线圈的另一个输出端接地，从而将220v交流电转变成惯性导航系统以及电池所需要的电压等级。
37.参照图1与图2，供电单元11的输入端与变压器ct的次级线圈电性连接，供电单元11的输出端共有两路，供电单元11的输出端的一路电性连接于电池，从而给电池充电，供电单元11的输出端的另一路电性连接于惯性导航系统，从而向惯性导航系统供电。
38.参照图1与图2，其中，供电单元11包括与电性连接于变压器ct的二极管d1以及电性连接于二极管d1的晶闸管v1，二极管d1的阳极与变压器ct的次级线圈电性连接，二极管d1的阴极与晶闸管v1的阳极电性连接，晶闸管v1的控制极与二极管d1的阴极之间串联有电阻r1和二极管d2，二极管d2的阳极与电阻r1串联后电性连接于二极管d1的阴极，二极管d2的阴极与晶闸管v1的控制极电性连接。晶闸管v1的阴极电性连接于电池的正极。当有市电220v供电时，变压器ct将市电220v变压输出电路所需的交流电压，再经二极管d1半波整流输出直流电压，然后通过电阻r1、二极管d2使得晶闸管v1的控制极加上所需的正向触发电压，从而使得晶闸管v1导通令变压器ct对电池进行充电。
39.参照图1与图2，二极管d1的阴极电性还连接于惯性导航系统，二极管d1的阴极和惯性导航系统之间串联有二极管d9，二极管d9的阳极电性连接于二极管d1的阴极，二极管d9的阴极电性连接于惯性导航系统。当二极管d1半波整流输出直流电压时，二极管d9导通，从而使得供电单元11对惯性导航系统供电。
40.参照图1与图2，状态指示单元12包括发光二极管led1，发光二极管led1的阳极连接于二极管d1与二极管d9之间，发光二极管led1的阴极接地，当供电单元11向惯性导航系统供电时，发光二极管led1亮起；当供电单元11停止向惯性导航系统供电时，发光二极管led1熄灭。发光二极管led1与二极管d1之间串联有分压电阻r9，从而避免发光二极管led1因超过所需电压而烧坏。本实施例中，发光二极管led1也可为灯泡。
41.参照图1与图3，过压保护模块包括检测单元21以及与检测单元21电性连接的控制单元22，检测单元21的一端电性连接于电池的正极，检测单元21的另一端与地电性连接，检测单元21用于检测电池来两端的电压，以令控制单元22进入工作状态。
42.参照图1与图3，检测单元21包括电阻r2以及滑动变阻器r3,电阻r2的一端电性连接于电池的正极，电阻r2的另一端电性连接于滑动变阻器r3的固定端，滑动变阻器r3的另一个固定端与地电性连接，滑动变阻器r3的可调端电性连接于控制单元22。随着电池的充电时间增长，电池两端的电压逐渐上升，此时，电阻r2以及滑动变阻器r3分压所得到的电压时控制单元22进入工作状态，控制单元22进入工作状态后，控制单元22切断供电单元11对电池的充电回路。
43.参照图1与图3，控制单元22包括导通部221以及与导通部221电性连接的切断部222，切断部222受控于导通部221，导通部221用于控制切断部222的启闭。导通部221包括双向稳压二极管z1，切断部222包括晶闸管v2，双向稳压二极管的一端电性连接于滑动变阻器r3的可调端，双向稳压二极管z1的另一端电性连接于晶闸管v2的控制极，晶闸管v2的阳极电性连接于电阻r1和二极管d2之间，晶闸管v2的阴极与地电性连接。当电阻r2以及滑动变阻器r3分压所得到的电压达到双向稳压二极管z1导通的电压时，双向稳压二极管z1齐纳导通，从而使得晶闸管v2的控制极加上所需的正向触发电压，以令晶闸管v2触发导通，导通的
晶闸管v2将电阻r1的一端电压对地短路，从而使得二极管d2、晶闸管v1截止，以令电池的充电回路截止，从而保护电池，以免电池过度充电；当电池电压下降，电阻r2以及滑动变阻器r3分压所得到的电压不足以达到双向稳压二极管z1导通的电压，双向稳压二极管z1截止，晶闸管v2失去作用，晶闸管v1重新恢复导通，从而使得供电单元11继续对电池进行充电。
44.参照图1与图4，供电选择模块3包括用于切换惯性导航系统供电回路的电路切换单元31以及与用于保护电池，以免电池过度放电的过放保护单元32。电路切换单元31包括三极管q1、三极管q2、继电器km1以及继电器开关km1-1，三极管q2的基极电性连接有二极管d7和电阻d8，三极管q2的基极电性连接于二极管d7的阴极，二极管d7的阳极串联于电阻d8后电性连接于二极管d1与二极管d9之间，三极管q2的集电极电性连接于地，三极管q2的集电极与基极之间电性连接有电阻r7。三极管q2的发射极与继电器km1电性连接，继电器km1的另一端与三极管q1的集电极电性连接，三极管q1的基极依次电性连接有分压电阻r6以及分压电阻r5，分压电阻的一端电性连接于电池的正极，三极管q1的发射极与继电器开关km1-1电性连接，继电器开关km1-1的另一端电性连接于惯性导航系统，三极管q1的发射极还电性连接于电池的正极。本实施例中，三极管q1和三极管q2均为pnp型。当供电单元11向惯性导航系统供电时，还有一路通过通过电阻d8、二极管d7后向三极管q2提供反偏电压，此时，三极管q2中的基极和发射极之间的电压差不足以导通三极管q2，三极管q2截止，以令继电器km1断开，从而使得继电器开关km1-1断开，进而使得电池向惯性导航系统的供电回路中断。
45.参照图1与图4，过放保护单元32包括二极管v4以及与所述二极管v4串联的双向稳压二极管z2，二极管v4的阳极电性连接于分压电阻r6和分压电阻r5之间，二极管v4的阴极电性连接于双向稳压二极管z2，双向稳压二极管的另一端电性连接于地。当供电单元11停止对惯性导航系统供电时，供电单元11不再对三极管q2提供反偏电压，三极管q2的基极与发射极通过电阻r7对地有正偏电压，此时，三极管q2中的基极和发射极之间的电压差足以导通三极管q2。电池电压正常供电时，三极管q1的基极和集电极经分压电阻r6、分压电阻r5、二极管v4以及双向稳压二极管z2有导通压降，三极管q1的基极和集电极之间的电压差使得三极管q1导通。此时，电池经三极管q1、三极管q2向继电器km1供电，以令继电器km1接通，从而使得继电器开关km1-1闭合，进而使得电池向惯性导航系统的供电回路接通；当电池的电能即将耗尽时，电池的电压下降，双向稳压二极管z2两端的电压不足以导通双向稳压二极管z2，双向稳压二极管z2与二极管v4截止，电池的电压通过分压电阻r6和分压电阻r5向三极管q1的基极供电，此时，三极管q1中基极与发射极之间的压降不足以导通三极管q1，三极管q1截止，从而使得电池向电池向惯性导航系统的供电回路中断，起到保护电池的作用，以免电池过度放电。
46.参照图1与图4，供电选择模块3还包括温度报警单元33，温度报警单元33包括温度检测部331以及与温度检测部331电性连接的报警部332。温度检测部331包括电性连接于电池的两端的热敏电阻r10以及与热敏电阻r10串联的滑动变阻器r11，滑动变阻器r11的可调端电性连接于热敏电阻r10，滑动变阻器r11的其中一个固定端电性连接于地。热敏电阻r10贴紧于电池，当电池温度升高时，热敏电阻r10的阻值下降，以令滑动变阻器r11两端的电压升高，从而使得报警部332工作。
47.参照图1与图4，报警部332包括蜂鸣报警器，蜂鸣报警器的一端电性连接于滑动变
阻器r11的固定端，蜂鸣报警器的另一端电性连接于滑动变阻器r11的可调端。当电池温度升高时，热敏电阻r10的阻值下降，以令滑动变阻器r11两端的电压升高至蜂鸣报警器的开启电压时，蜂鸣报警器报警。
48.参照图1，电池电性连接有电流表t，电流表t的一端与电池的负极电性连接，电流表t的另一端与地电性连接。当电流表t的指针浮动偏向0附近时，电池的充电过程趋向结束。电池还电性连接熔断丝a1，熔断丝a1的一端电性连接于电池的正极，熔断丝a1的另一端与惯性导航系统电性连接，从而使得当电池温度过高时，熔断丝a1熔断，从而保护电路。
49.本技术的实施原理为：当有市电220v供电时，变压器vt将市电220v电压变压输出，经二极管d1半波整流输出直流电压，然后通过电阻r1、二极管d2触发晶闸管v1，从而使得晶闸管v1导通实现对电池的充电；随着充电时间的增长，电池电量趋向饱和时，此时电阻r2、滑动变阻器r3分压所得到的电压使双向稳压二极管z1齐纳导通，触发晶闸管v2，导通的晶闸管v2将电阻r1的一端对地短路，从而使得二极管d2、晶闸管v1截止，电池的充电截止，从而起到保护电池的作用，以免电池因过充而损坏。
50.当电池的电压下降，双向稳压二极管z1和晶闸管v2失去作用，晶闸管v1重新恢复导通充电；电池在充电的同时，一路通过二极管d9向惯性导航系统供电，还有一路通过电阻r8、二极管d7向三极管q2提供反偏电压，三极管q2截止，促使继电器km1断开，从而使得继电器开关km1-1断开，进而使得电池向惯性导航系统的供电回路中断。
51.当市电220v停止供电时，三极管q2的反偏电压失去，而三极管q2的基极和发射极通过电阻r7对地有正偏电压，三极管q2导通。电池电压正常供电时，三极管q1的基极和发射极经分压电阻r5、分压电阻r6、二极管v4以及双向稳压二极管z2有导通压降，三极管q1导通。电池经三极管q2、三极管q1向继电器km1供电，继电器开关km1-1闭合，从而使得电池向惯性导航系统的供电回路接通。
52.当电池的电能即将耗尽时，电池的电压下降，从而使得二极管v4以及双向稳压二极管z2截止，电池电压通过分压电阻r5、分压电阻r6向三极管q1的基极供电，三极管q1的基极和发射极之间的压降不足以导通三极管q1，三极管q1截止，从而使得电池向惯性导航系统的供电回路中断，起到保护电池的作用，以免电池过度放电。
53.本具体实施方式的实施例均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。

技术特征：

1.一种用于惯性导航系统供电电源的保护控制电路，其特征在于，包括：电源供电模块(1)，所述电源供电模块(1)用于接入外部电能，并向惯性导航系统以及惯性导航系统的电池提供电能；过充保护模块(2)，所述过充保护模块(2)与惯性导航系统的电池电性连接，所述过充保护模块(2)包括检测单元(21)以及与检测单元(21)电性连接的控制单元(22)，所述检测单元(21)用于检测惯性导航系统的电池两端的电压，并输出检测信号，且将检测信号输送至控制单元(22)，所述控制单元(22)响应于检测信号以控制惯性导航系统的电池的充电回路的通断；供电选择模块(3)，所述供电选择模块(3)与所述电源供电模块(1)、惯性导航系统及其电池电性连接，所述供电选择模块(3)受控于所述电源供电模块(1)，且用于选择所述惯性导航系统的供电回路。2.根据权利要求1所述的用于惯性导航系统供电电源的保护控制电路，其特征在于，所述控制单元(22)包括导通部(221)以及与所述导通部(221)电性连接的切断部(222)，所述导通部(221)受控于检测单元(21)的检测信号以导通，所述导通部(221)导通时，所述切断部(222)受控于导通部(221)以导通，从而令切断部(222)启闭惯性导航系统的电池的充电回路。3.根据权利要求2所述的用于惯性导航系统供电电源的保护控制电路，其特征在于，所述电源供电模块(1)包括变压器ct以及供电单元(11)，变压器ct的初级线圈电性连接于外部电源，用于将外部电源的电压转换为惯性导航系统及其电池所需的电压等级，所述供电单元(11)电性连接于变压器ct的次级线圈，所述供电单元(11)用于整流变压器ct输出的电压，以向惯性导航系统及其电池提供电能。4.根据权利要求3所述的用于惯性导航系统供电电源的保护控制电路，其特征在于，所述电源供电模块(1)还包括与供电单元(11)电性连接的状态指示单元(12)，所述状态指示单元(12)受控于供电单元(11)，所述状态指示单元(12)用来体现所述供电单元(11)的工作状态。5.根据权利要求4所述的用于惯性导航系统供电电源的保护控制电路，其特征在于，所述供电选择模块(3)包括电路切换单元(31)，所述电路切换单元(31)受控于所述供电单元(11)，所述供电单元(11)向惯性导航系统及其电池提供电能时，所述电路切换单元(31)切断惯性导航系统的电池向惯性导航系统的供电回路，反之，所述供电单元(11)不再向惯性导航系统及其电池提供电能时，所述电路切换单元(31)导通惯性导航系统的电池向惯性导航系统的供电回路。6.根据权利要求5所述的用于惯性导航系统供电电源的保护控制电路，其特征在于，所述供电选择模块(3)还包括与所述电路切换单元(31)电性连接的过放保护单元(32)，过放保护单元(32)受控于惯性导航系统的电池的电压，并输出控制信号，且将控制信号发送至电路切换单元(31)，所述电路切换单元(31)响应于控制信号以关断惯性导航系统的电池向惯性导航系统的供电回路。7.根据权利要求1所述的用于惯性导航系统供电电源的保护控制电路，其特征在于，所述供电选择模块(3)还包括温度报警单元(33)，所述温度报警单元(33)包括电性连接于惯性导航系统的电池两端的温度检测部(331)，所述温度检测部(331)用于检测惯性导航系统
的电池的温度，且将惯性导航系统的电池的温度信号转换成电信号，输出检测电压信号。8.根据权利要求7所述的用于惯性导航系统供电电源的保护控制电路，其特征在于，所述温度报警单元(33)还包括电性连接于温度检测部(331)的报警部(332)，所述报警部(332)受控于所述温度检测部(331)的检测电压信号以导通，当惯性导航系统的电池温度过高时，所述检测电压信号导通报警部(332)，以令所述报警部(332)发出警报。

技术总结

本申请涉及一种用于惯性导航系统供电电源的保护控制电路，包括：电源供电模块用于接入外部电能，并向惯性导航系统以及惯性导航系统的电池提供电能；过充保护模块与惯性导航系统的电池电性连接，过充保护模块包括检测单元以及与检测单元电性连接的控制单元，检测单元用于检测惯性导航系统的电池两端的电压，并输出检测信号，且将检测信号输送至控制单元，控制单元响应于检测信号以控制惯性导航系统的电池的充电回路的通断；供电选择模块与电源供电模块、惯性导航系统及其电池电性连接，供电选择模块受控于电源供电模块，且用于选择惯性导航系统的供电回路。本申请中电池不易出现过度充电现象，具有电池的使用寿命较长的效果。具有电池的使用寿命较长的效果。具有电池的使用寿命较长的效果。

技术研发人员：

郭光柱

受保护的技术使用者：

深圳市诺威达科技有限公司

技术研发日：

2022.04.18

技术公布日：

2022/12/16