陀螺自起轉(zhuǎn)方法、自起轉(zhuǎn)電路及起轉(zhuǎn)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開陀螺自起轉(zhuǎn)方法、自起轉(zhuǎn)電路及起轉(zhuǎn)裝置。所述自起轉(zhuǎn)電路包括第一位置傳感器和第二位置傳感器、起轉(zhuǎn)信號(hào)生成電路、第一功率放大電路和第二功率放大電路。第一位置傳感器和第二位置傳感器設(shè)置在陀螺上，感測(cè)轉(zhuǎn)子的位置而產(chǎn)生感測(cè)電壓而獲得相位正交的兩個(gè)感測(cè)電壓。起轉(zhuǎn)信號(hào)生成電路對(duì)第一位置傳感器和第二位置傳感器的感測(cè)電壓進(jìn)行加法運(yùn)算而獲得相位正交的第一電流信號(hào)和第二電流信號(hào)。第一功率放大電路放大第一電流信號(hào)，并傳輸放大的第一電流信號(hào)至自起轉(zhuǎn)線圈。第二功率放大器放大第二電流信號(hào)，并傳輸放大的第二電流信號(hào)至穩(wěn)速線圈。本發(fā)明不用設(shè)置起轉(zhuǎn)線包及相應(yīng)的起轉(zhuǎn)電路，從而，使得陀螺設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單和體積小。
【專利說明】陀螺自起轉(zhuǎn)方法、自起轉(zhuǎn)電路及起轉(zhuǎn)裝置
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及驅(qū)動(dòng)陀螺自起轉(zhuǎn)的方法，尤其涉及三自由度隨動(dòng)機(jī)械陀螺自起轉(zhuǎn)方法及自起轉(zhuǎn)電路。

【背景技術(shù)】
[0003]陀螺儀是一種能夠精確地確定運(yùn)動(dòng)物體的方位的儀器，它是現(xiàn)代航空，航海，航天和國防工業(yè)中廣泛使用的一種慣性導(dǎo)航儀器，它的發(fā)展對(duì)一個(gè)國家的工業(yè)，國防和其它高科技的發(fā)展具有十分重要的戰(zhàn)略意義。為了使得陀螺在使用過程中能夠快速的起轉(zhuǎn)并達(dá)到特定的轉(zhuǎn)速要求，陀螺起轉(zhuǎn)裝置的作用和意義就非常明顯了?，F(xiàn)有技術(shù)的一種陀螺的起轉(zhuǎn)模式是參考無刷直流電機(jī)的起轉(zhuǎn)方式進(jìn)行起轉(zhuǎn)，該起轉(zhuǎn)方式通過干簧管感應(yīng)磁鋼N、S極的位置，來控制線圈加電順序，使陀螺轉(zhuǎn)動(dòng)。這種模式下，需要一個(gè)外置的起轉(zhuǎn)線包和相應(yīng)的線包控制電路，陀螺設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，而且體積較大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明解決的問題是現(xiàn)有技術(shù)中陀螺起轉(zhuǎn)裝置需要設(shè)計(jì)起轉(zhuǎn)線包和相應(yīng)的控制電路而使得陀螺設(shè)計(jì)復(fù)雜和體積龐大的問題。
[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種陀螺自起轉(zhuǎn)方法，該陀螺包括自起轉(zhuǎn)線圈和穩(wěn)速線圈，該方法包括如下步驟:S1、在陀螺上設(shè)置第一位置傳感器和第二位置傳感器，該兩個(gè)位置傳感器之間的距離是1/4周長(zhǎng)，感測(cè)轉(zhuǎn)子的位置而產(chǎn)生感測(cè)電壓而獲得相位正交的兩個(gè)感測(cè)電壓；S2:對(duì)第一位置傳感器和第二位置傳感器的感測(cè)電壓進(jìn)行加法運(yùn)算而獲得相位正交的第一電流信號(hào)和第二電流信號(hào)，施加所述第一電流信號(hào)至所述自起轉(zhuǎn)線圈以及第二電流信號(hào)至所述穩(wěn)速線圈使得所述陀螺自起轉(zhuǎn)。
[0006]在具體方案中，對(duì)第一位置傳感器和第二位置傳感器的感測(cè)電壓進(jìn)行加法運(yùn)算而獲得相位正交的第一電流信號(hào)和第二電流信號(hào)具體包括:將第一位置傳感器的感測(cè)電壓與電壓值為2.5V的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較而產(chǎn)生第一方波信號(hào)，將第二位置傳感器的感測(cè)電壓與電壓值為2.5V的基準(zhǔn)電壓比較而產(chǎn)生第二方波信號(hào)，將第一方波信號(hào)加上第二方波信號(hào)以及第二方波信號(hào)加上第一方波信號(hào)而獲得所述兩個(gè)正交的第一電流信號(hào)和第二電流信號(hào)。
[0007]本發(fā)明還公開陀螺自起轉(zhuǎn)電路，該電路包括第一位置傳感器和第二位置傳感器、起轉(zhuǎn)信號(hào)生成電路、第一功率放大電路和第二功率放大電路，其中，所述第一位置傳感器和第二位置傳感器設(shè)置在陀螺上且該兩個(gè)位置傳感器之間的距離是1/4周長(zhǎng)，感測(cè)轉(zhuǎn)子的位置而產(chǎn)生感測(cè)電壓而獲得相位正交的兩個(gè)感測(cè)電壓；所述起轉(zhuǎn)信號(hào)生成電路對(duì)第一位置傳感器和第二位置傳感器的感測(cè)電壓進(jìn)行加法運(yùn)算而獲得相位正交的第一電流信號(hào)和第二電流信號(hào)；所述第一功率放大電路放大所述第一電流信號(hào)，并傳輸放大的第一電流信號(hào)至所述自起轉(zhuǎn)線圈；所述第二功率放大器放大所述第二電流信號(hào)，并傳輸放大的第二電流信號(hào)至所述穩(wěn)速線圈。
[0008]在具體方案中，所述起轉(zhuǎn)信號(hào)生成電路包括第一遲滯比較電路、第二遲滯比較電路、第一加法電路和第二加法電路，所述第一遲滯比較電路比較第一位置傳感器的感測(cè)電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較而產(chǎn)生第一方波信號(hào)；所述第二遲滯電路比較第二位置傳感器的感測(cè)電壓與基準(zhǔn)電壓比較而產(chǎn)生第二方波信號(hào)；所述第一加法電路將第一方波信號(hào)加第二方波信號(hào)而產(chǎn)生第一電流信號(hào)；所述第二加法電路將第二方波信號(hào)加第一方波信號(hào)而產(chǎn)生第二電流信號(hào)，第二電流信號(hào)和第一電流信號(hào)相位正交。
[0009]在具體方案中，所述基準(zhǔn)電壓的電壓值為2.5V。
[0010]本發(fā)明還公開陀螺自起轉(zhuǎn)裝置，該起轉(zhuǎn)裝置包括前述任何一項(xiàng)所述的起轉(zhuǎn)電路、第一選擇電路、第二選擇電路和穩(wěn)速裝置，其中，所述第一選擇電路連接起轉(zhuǎn)信號(hào)生成電路的一個(gè)輸出端和地，該第一選擇電路的輸出端連接所述第一功率放大器；所述第二選擇電路連接穩(wěn)速裝置的一個(gè)輸出端和起轉(zhuǎn)信號(hào)生成電路的另一個(gè)輸出端，該第二選擇電路的輸出端連接所述第二功率放大器；在陀螺轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速時(shí)產(chǎn)生起轉(zhuǎn)完成信號(hào)，該起轉(zhuǎn)完成信號(hào)控制第一選擇電路和第二選擇電路斷開起轉(zhuǎn)信號(hào)生成電路與第一功率放大電路和第二功率放大電路的連接而連通穩(wěn)速裝置和第二功率放大電路。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明設(shè)置第一位置傳感器和第二位置傳感器，且第一位置傳感器和第二位置傳感器輸出的感測(cè)電壓相位差是90度，該兩個(gè)感測(cè)電壓被轉(zhuǎn)化為方波信號(hào)后傳輸至起轉(zhuǎn)線圈和穩(wěn)速線圈，進(jìn)而，使得陀螺自起轉(zhuǎn)，所以，不用設(shè)置起轉(zhuǎn)線包及相應(yīng)的起轉(zhuǎn)電路，在調(diào)試的時(shí)候也不再需要準(zhǔn)備起轉(zhuǎn)線包，同時(shí)測(cè)試設(shè)備里面也不需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的起轉(zhuǎn)電路，使得整個(gè)過程操作簡(jiǎn)單且不再需要增加外圍設(shè)備，陀螺設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單和體積小。
[0012]2、由于加電時(shí)刻，第一位置傳感器和第二位置傳感器在某一電平附近有小幅度振蕩，造成產(chǎn)生的方波不正確，所以，本發(fā)明將起轉(zhuǎn)信號(hào)生成電路采用遲滯比較器來防止電壓的波動(dòng)，比如，該閾值電壓是2.5V。遲滯比較器的設(shè)置使得感測(cè)電壓產(chǎn)生方波信號(hào)過程中不會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，所以，陀螺在任意位置都能正常起轉(zhuǎn)，不存在起轉(zhuǎn)死角。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是陀螺電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明三自由度隨動(dòng)機(jī)械陀螺自起轉(zhuǎn)裝置的電路原理框圖；
圖3是第一位置傳感器和第二位置傳感器產(chǎn)生的感測(cè)電壓的波形圖；
圖4是第一電流信號(hào)和第二電流信號(hào)的波形圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達(dá)成目的及功效，下面將結(jié)合實(shí)施例并配合附圖予以詳細(xì)說明。
[0015]請(qǐng)參閱圖1至圖4，本發(fā)明的陀螺自起動(dòng)裝置，特別適用于三自由度隨動(dòng)機(jī)械陀螺，包括自起轉(zhuǎn)電路、第一選擇電路2、第二選擇電路3和穩(wěn)速裝置4。所述自起轉(zhuǎn)電路包括第一位置傳感器11、第二位置傳感器12、起轉(zhuǎn)信號(hào)生成電路13、第一功率放大電路14和第二功率放大電路15。所述第一位置傳感器11和第二位置傳感器12設(shè)置在陀螺上，該兩個(gè)位置傳感器感測(cè)轉(zhuǎn)子的位置而產(chǎn)生相位正交的兩個(gè)感測(cè)電壓UHl和UH2，感測(cè)電壓的波形如圖3所示?？梢允沟脙蓚€(gè)位置傳感器之間的距離是1/4周長(zhǎng)(如圖1所示)而使得感測(cè)的兩個(gè)感測(cè)電壓相互正交。所述起轉(zhuǎn)信號(hào)生成電路13對(duì)第一位置傳感器11和第二位置傳感器12的感測(cè)電壓進(jìn)行加法運(yùn)算而獲得相位正交的第一電流信號(hào)IQl和第二電流信號(hào)IQ2(第一電流信號(hào)和第二電流信號(hào)的波形圖如圖4所示)。在本實(shí)施方式中，所述起轉(zhuǎn)信號(hào)生成電路13包括第一遲滯比較電路131、第二遲滯比較電路132、第一加法電路133和第二加法電路134。所述第一遲滯比較電路131比較第一位置傳感器11的感測(cè)電壓與電壓值為
2.5V的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較而產(chǎn)生第一方波信號(hào)。所述第二遲滯電路132比較第二位置傳感器12的感測(cè)電壓與電壓值為2.5V的基準(zhǔn)電壓比較而產(chǎn)生第二方波信號(hào)。所述第一加法電路133將第一方波信號(hào)加第二方波信號(hào)而產(chǎn)生第一電流信號(hào)。所述第二加法電路134將第二方波信號(hào)加第一方波信號(hào)而產(chǎn)生第二電流信號(hào)。
[0016]請(qǐng)繼續(xù)參閱圖1和圖2，所述第一功率放大電路14放大所述第一電流信號(hào)，并傳輸放大的第一電流信號(hào)至所述自起轉(zhuǎn)線圈。所述第二功率放大器15放大所述第二電流信號(hào)，并傳輸放大的第二電流信號(hào)至所述穩(wěn)速線圈。在起轉(zhuǎn)線圈和穩(wěn)速線圈接收第一電流信號(hào)和第二電流信號(hào)后，轉(zhuǎn)子會(huì)起轉(zhuǎn)。為了在達(dá)到起轉(zhuǎn)速度后能夠斷開起轉(zhuǎn)信號(hào)生成電路I與第一功率放大器14和第二功率放大器15之間的連接,在本實(shí)施方式中,還包括第一選擇電路2和第二選擇電路3，該第一選擇電路2和第二選擇電路3與穩(wěn)速裝置4和起轉(zhuǎn)信號(hào)生成電路I的連接方式具體如下:所述第一選擇電路2連接起轉(zhuǎn)信號(hào)生成電路I的一個(gè)輸出端和地，該第一選擇電路I的輸出端連接所述第一功率放大器14。所述第二選擇電路3連接穩(wěn)速裝置4的一個(gè)輸出端和起轉(zhuǎn)信號(hào)生成電路I的另一個(gè)輸出端，該第二選擇電路4的輸出端連接所述第二功率放大器15。
[0017]請(qǐng)參閱圖1和圖2，穩(wěn)速裝置4的工作過程如下:所述穩(wěn)速裝置4包括基準(zhǔn)調(diào)制線圈41和穩(wěn)速信號(hào)生成電路42。穩(wěn)速裝置4通過基準(zhǔn)調(diào)制線圈實(shí)時(shí)測(cè)量轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。在轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速未達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生起轉(zhuǎn)完成信號(hào)，此時(shí)，第一選擇電路2和第二選擇電路3將起轉(zhuǎn)信號(hào)生成電路I分別與第一功率放大電路14和第二功率放大電路15連通而使得第一電流信號(hào)和第二電流信號(hào)可以被施加至相應(yīng)的起轉(zhuǎn)線圈和穩(wěn)速線圈；在轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速時(shí)，產(chǎn)生起轉(zhuǎn)完成信號(hào)，該起轉(zhuǎn)完成信號(hào)斷開起轉(zhuǎn)信號(hào)生成電路I與第一功率放大電路14和第二功率放大電路15之間的連接而使得穩(wěn)速裝置4連接第二功率放大電路15，連接之后，穩(wěn)速裝置4產(chǎn)生的穩(wěn)速信號(hào)經(jīng)過第二功率放大電路15放大后傳輸至穩(wěn)速線圈，從而，陀螺以穩(wěn)定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0018]綜上所述，本發(fā)明設(shè)置第一位置傳感器和第二位置傳感器，且第一位置傳感器和第二位置傳感器輸出的感測(cè)電壓相位差是90度，該兩個(gè)感測(cè)電壓被轉(zhuǎn)化為方波信號(hào)后傳輸至起轉(zhuǎn)線圈和穩(wěn)速線圈，進(jìn)而，使得陀螺自起轉(zhuǎn)，所以，不用設(shè)置起轉(zhuǎn)線包及相應(yīng)的起轉(zhuǎn)電路，在調(diào)試的時(shí)候也不再需要準(zhǔn)備起轉(zhuǎn)線包，同時(shí)測(cè)試設(shè)備里面也不需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的起轉(zhuǎn)電路。使得整個(gè)過程操作簡(jiǎn)單且不再需要增加外圍設(shè)備，陀螺設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單和體積小。另外，由于加電時(shí)刻，第一位置傳感器和第二位置傳感器在某一電平附近有小幅度振蕩，造成產(chǎn)生的方波不正確，所以，本發(fā)明將起轉(zhuǎn)信號(hào)生成電路采用遲滯比較器來防止電壓的波動(dòng)，t匕如，該閾值電壓是2.5V。遲滯比較器的設(shè)置使得感測(cè)電壓產(chǎn)生方波信號(hào)過程中不會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，所以，陀螺在圖1中的A、B、C和D四個(gè)區(qū)域的任意位置都能正常起轉(zhuǎn)，不存在起轉(zhuǎn)死角。
[0019]以上述自起轉(zhuǎn)裝置的技術(shù)思路為參考，本發(fā)明還公開一種陀螺自起轉(zhuǎn)方法，該陀螺自起轉(zhuǎn)方法包括如下步驟:S1、在陀螺上設(shè)置第一位置傳感器和第二位置傳感器，該兩個(gè)位置傳感器之間的距離是1/4周長(zhǎng)；S2:對(duì)第一位置傳感器和第二位置傳感器的感測(cè)電壓進(jìn)行減法運(yùn)算而獲得相位正交的第一電流信號(hào)和第二電流信號(hào)，施加所述第一電流信號(hào)至所述自起轉(zhuǎn)線圈以及第二電流信號(hào)至所述穩(wěn)速線圈使得所述陀螺自起轉(zhuǎn)。在其他方式中，對(duì)第一位置傳感器和第二位置傳感器的感測(cè)電壓進(jìn)行加法運(yùn)算而獲得相位正交的第一電流信號(hào)和第二電流信號(hào)具體包括:將第一位置傳感器的感測(cè)電壓與電壓值為2.5V的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較而產(chǎn)生第一方波信號(hào)，將第二位置傳感器的感測(cè)電壓與電壓值為2.5V的基準(zhǔn)電壓比較而產(chǎn)生第二方波信號(hào)，將第一方波信號(hào)加上第二方波信號(hào)以及第二方波信號(hào)加上第一方波信號(hào)而獲得所述兩個(gè)正交的第一電流信號(hào)和第二電流信號(hào)。
【權(quán)利要求】
1.陀螺自起轉(zhuǎn)方法，該陀螺包括自起轉(zhuǎn)線圈和穩(wěn)速線圈，其特征是:該方法包括如下步驟: S1、在陀螺上設(shè)置第一位置傳感器和第二位置傳感器，感測(cè)轉(zhuǎn)子的位置而產(chǎn)生感測(cè)電壓而獲得相位正交的兩個(gè)感測(cè)電壓； S2:對(duì)第一位置傳感器和第二位置傳感器的感測(cè)電壓進(jìn)行加法運(yùn)算而獲得相位正交的第一電流信號(hào)和第二電流信號(hào)，施加所述第一電流信號(hào)至所述自起轉(zhuǎn)線圈以及第二電流信號(hào)至所述穩(wěn)速線圈使得所述陀螺自起轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述陀螺自起轉(zhuǎn)方法，其特征是:對(duì)第一位置傳感器和第二位置傳感器的感測(cè)電壓進(jìn)行加法運(yùn)算而獲得相位正交的第一電流信號(hào)和第二電流信號(hào)具體包括:將第一位置傳感器的感測(cè)電壓與電壓值為2.5V的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較而產(chǎn)生第一方波信號(hào)，將第二位置傳感器的感測(cè)電壓與電壓值為2.5V的基準(zhǔn)電壓比較而產(chǎn)生第二方波信號(hào)，將第一方波信號(hào)加上第二方波信號(hào)以及第二方波信號(hào)加上第一方波信號(hào)而獲得所述兩個(gè)正交的第一電流信號(hào)和第二電流信號(hào)。
3.陀螺自起轉(zhuǎn)電路，其特征是:該電路包括第一位置傳感器和第二位置傳感器、起轉(zhuǎn)信號(hào)生成電路、第一功率放大電路和第二功率放大電路，其中， 所述第一位置傳感器和第二位置傳感器設(shè)置在陀螺上，感測(cè)轉(zhuǎn)子的位置而產(chǎn)生感測(cè)電壓而獲得相位正交的兩個(gè)感測(cè)電壓； 所述起轉(zhuǎn)信號(hào)生成電路對(duì)第一位置傳感器和第二位置傳感器的感測(cè)電壓進(jìn)行加法運(yùn)算而獲得相位正交的第一電流信號(hào)和第二電流信號(hào)； 所述第一功率放大電路放大所述第一電流信號(hào)，并傳輸放大的第一電流信號(hào)至所述自起轉(zhuǎn)線圈； 所述第二功率放大器放大所述第二電流信號(hào)，并傳輸放大的第二電流信號(hào)至所述穩(wěn)速線圈。
4.如權(quán)利要求3所述的陀螺自起轉(zhuǎn)電路，其特征是:所述起轉(zhuǎn)信號(hào)生成電路包括第一遲滯比較電路、第二遲滯比較電路、第一加法電路和第二加法電路， 所述第一遲滯比較電路比較第一位置傳感器的感測(cè)電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較而產(chǎn)生第一方波信號(hào)； 所述第二遲滯電路比較第二位置傳感器的感測(cè)電壓與基準(zhǔn)電壓比較而產(chǎn)生第二方波信號(hào); 所述第一加法電路將第一方波信號(hào)加第二方波信號(hào)而產(chǎn)生第一電流信號(hào)； 所述第二加法電路將第二方波信號(hào)加第一方波信號(hào)而產(chǎn)生第二電流信號(hào)，第二電流信號(hào)和第一電流信號(hào)相位正交。
5.如權(quán)利要求4所述的陀螺自起轉(zhuǎn)電路，其特征是:所述基準(zhǔn)電壓的電壓值為2.5V。
6.陀螺自起轉(zhuǎn)裝置，其特征是:該起轉(zhuǎn)裝置包括權(quán)利要求3至5中任何一項(xiàng)所述的起轉(zhuǎn)電路、第一選擇電路、第二選擇電路和穩(wěn)速裝置，其中， 所述第一選擇電路連接起轉(zhuǎn)信號(hào)生成電路的一個(gè)輸出端和地，該第一選擇電路的輸出端連接所述第一功率放大器； 所述第二選擇電路連接穩(wěn)速裝置的一個(gè)輸出端和起轉(zhuǎn)信號(hào)生成電路的另一個(gè)輸出端，該第二選擇電路的輸出端連接所述第二功率放大器； 在陀螺轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速時(shí)產(chǎn)生起轉(zhuǎn)完成信號(hào)，該起轉(zhuǎn)完成信號(hào)控制第一選擇電路和第二選擇電路斷開起轉(zhuǎn)信號(hào)生成電路與第一功率放大電路和第二功率放大電路的連接而連通穩(wěn)速裝置和第二功率放大電路。
【文檔編號(hào)】G01C19/08GK104457723SQ201310424243
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】宋佳囡, 王偉建, 黃健新, 馮佳, 粘鳳菊, 曹璨 申請(qǐng)人:上海新躍儀表廠