本發(fā)明涉及電氣工程應用，尤其涉及一種加速度計電流轉換電路及其控制方法。

背景技術：

1、隨著航天技術的發(fā)展，慣組在各個領域也得到了普遍應用，因此對慣組的性能也提出了各種不同的要求，例如高精度、低成本、小型化。然而高精度和低成本是相互矛盾的，難以同時兼顧，因此在某些應用領域，對測量精度的指標可以放寬，提高了對成本的要求。對于慣組中重要的傳感器電路加速度電流轉換電路而言更是如此。

2、傳統(tǒng)加速度計轉換電路有兩種形式：

3、第一種形式為i/f轉換電路，即通過電容對電流的積分作用將加速度計輸出的累計電流轉化為電壓增量即加速度計的脈沖增量，同時利用正負恒流源對電容進行充放電，避免電壓飽和(超過所能測量的最大電壓)。

4、為了獲得整個周期的電流積分值(導航的使用要求)，if轉換電路需要采樣采樣周期兩端時刻電容的電壓值，并根據(jù)恒流源的充電/放電時間與恒流源電流大小，算出恒流源產(chǎn)生的電壓變化值，兩者相加得到整個周期的電流積分值。具體計算公式如下：

5、

6、其中，為估計的整個采樣周期的脈沖增量，δu為采樣周期內(nèi)電容電壓變化值，tc是恒流源充電/放電時間，i是恒流源充電/放電電流，c是電容容值。

7、綜上，if轉換電路沒有原理誤差，但是需要高精度的恒流源電路，硬件設計復雜，可靠性下降，且成本高。

8、第二種形式為采樣電阻電路，即將電流通過高精度低溫度系數(shù)的采樣電阻，將輸出電流轉化為電壓值。

9、在脈沖增量的計算方式上，采樣電阻電路只能獲得一個采樣時刻的電壓值，從而得到一個采樣時刻的電流值，通過將其近似為整個周期的平均電流，可以得到近似的整個周期的電流積分值。具體計算公式如下：

10、

11、其中，為估計的整個采樣周期的脈沖增量，u為采樣周期內(nèi)某一時刻電阻兩端電壓值，ts是采樣周期，r是采樣電阻值。

12、藉此，采樣電阻電路存在原理誤差，通常精度很低；但是電路最簡單，計算最簡單。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于公開一種加速度計電流轉換電路及其控制方法，以兼顧精度和成本。

2、為達上述目的，本發(fā)明公開的加速度計電流轉換電路包括：

3、將加速度計輸出的電流值通過積分轉換為電壓值的裝置，用于向ad轉換芯片輸送模擬電壓；

4、ad轉換芯片，用于將輸入的模擬電壓轉換為數(shù)字電壓以傳輸給控制芯片；

5、控制芯片，用于以控制加速度計的電流輸出端與加速度計供電電路之間的開關通斷的方式實現(xiàn)放電的啟停控制；并將持續(xù)充電的單個采樣周期分割為放電時間和放電時間之外的采樣時間，當電壓絕對值下降到小于停止放電閾值時，停止放電，進入采樣時間；當電壓絕對值上升到大于放電閾值時，進入放電時間；然后根據(jù)采樣時間占采樣周期的比值進行放大，得到估計的整個采樣周期的脈沖增量，計算公式具體為：

6、

7、其中，為估計的整個采樣周期的脈沖增量；δtc為將采樣時間開始和結束時間的電壓作差得到的脈沖增量，ts為采樣周期，tc為采樣時間。

8、優(yōu)選地，加速度計的供電電路的正負端的電壓值為15v，控制芯片用于根據(jù)電壓采樣結果選擇打開+15v電壓開關或-15v電壓開關的方式進行放電。

9、為達上述目的，本發(fā)明還公開一種加速度計電流轉換電路的控制方法，應用于上述的加速度計電流轉換電路中，包括：

10、步驟s1、將持續(xù)充電的單個采樣周期分割為放電時間和放電時間之外的采樣時間，當電壓絕對值下降到小于停止放電閾值時，停止放電，進入采樣時間，當電壓絕對值上升到大于放電閾值時，進入放電時間，且控制器以控制加速度計的電流輸出端與加速度計供電電路之間的開關通斷的方式實現(xiàn)放電的啟停控制；

11、步驟s2、根據(jù)采樣時間占采樣周期的比值進行放大，得到估計的整個采樣周期的脈沖增量，計算公式具體為：

12、

13、其中，為估計的整個采樣周期的脈沖增量；δtc為將采樣時間開始和結束時間的電壓作差得到的脈沖增量，ts為采樣周期，tc為采樣時間

14、本發(fā)明具有以下有益效果：

15、不需要高精度恒流源電路，對開關要求低，電路器件少，成本低；而相比于電阻采樣電路，本發(fā)明基于電流積分電路以及均勻外推，計算脈沖增量，對于導航算法使用，原理誤差較小，具有更好精度。

16、下面將參照附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

技術特征：

1.一種加速度計電流轉換電路，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的加速度計電流轉換電路，其特征在于，加速度計的供電電路的正負端的電壓值為15v，控制芯片用于根據(jù)電壓采樣結果選擇打開+15v電壓開關或-15v電壓開關的方式進行放電。

3.一種加速度計電流轉換電路的控制方法，應用于如權利要求1或2所述的加速度計電流轉換電路中，其特征在于，包括：

4.根據(jù)權利要求3所述的加速度計電流轉換電路的控制方法，其特征在于，加速度計的供電電路的正負端的電壓值為15v，控制芯片用于根據(jù)電壓采樣結果選擇打開+15v電壓開關或-15v電壓開關的方式進行放電。

技術總結
本發(fā)明涉及電氣工程應用技術領域，公開一種加速度計電流轉換電路及其控制方法，以兼顧精度和成本。本發(fā)明電路包括：將加速度計輸出的電流值通過積分轉換為電壓值的裝置，用于向AD轉換芯片輸送模擬電壓；AD轉換芯片再將輸入的模擬電壓轉換為數(shù)字電壓以傳輸給控制芯片；控制芯片用于以控制加速度計的電流輸出端與加速度計供電電路之間的開關通斷的方式實現(xiàn)放電的啟?？刂?；將持續(xù)充電的單個采樣周期分割為放電時間和放電時間之外的采樣時間，當電壓絕對值下降到小于停止放電閾值時，停止放電，進入采樣時間；當電壓絕對值上升到大于放電閾值時，進入放電時間；并根據(jù)采樣時間占采樣周期的比值進行放大，得到估計的整個采樣周期的脈沖增量。

技術研發(fā)人員：邱津集,肖軍,張?zhí)礻?樂靜,高碧璐,湯鐘英,郭劍鋒
受保護的技術使用者：湖南航天機電設備與特種材料研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/28