本發(fā)明屬于模擬數(shù)字混合電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制電路。
背景技術(shù)：
在提升慣性器件的精度所付出代價(jià)越來越大的情況下，采用誤差自補(bǔ)償技術(shù)來提高慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度，是慣性技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主要方向。
單軸旋轉(zhuǎn)的慣性測(cè)量組件在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的控制下繞方位軸進(jìn)行交替往復(fù)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)航軟件在交替往復(fù)運(yùn)動(dòng)和載體實(shí)際運(yùn)動(dòng)同時(shí)作用下完成導(dǎo)航解算，并通過旋轉(zhuǎn)解調(diào)，在輸出導(dǎo)航信息中去掉交替往復(fù)轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)，得到載體實(shí)際運(yùn)動(dòng)信息，用于載體的控制。
使用單軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制技術(shù)設(shè)計(jì)的捷聯(lián)慣導(dǎo)，其兩個(gè)處于垂直方向的陀螺處于往復(fù)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，從而使兩個(gè)陀螺引起的北向和東向的陀螺漂移在旋轉(zhuǎn)調(diào)制下的均值為零，使因陀螺漂移引起的姿態(tài)誤差變?yōu)橹芷谛缘恼`差，大大減小了未旋轉(zhuǎn)的捷聯(lián)慣導(dǎo)原本隨時(shí)間快速增長(zhǎng)的姿態(tài)誤差角，從而有效地提高導(dǎo)航精度。
但是，目前的單軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)存在著電磁兼容性差、功耗大等問題，因此亟需針對(duì)慣導(dǎo)系統(tǒng)研發(fā)一種單軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制電路來解決這些問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種單軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制電路。
為了實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：
一種單軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制電路，包括電源濾波與調(diào)整模塊、中央處理器模塊、控制模塊、電機(jī)接口、計(jì)算機(jī)串口通訊模塊、光碼盤串口通訊模塊、時(shí)鐘；
其中：
(1)電源濾波與調(diào)整模塊為中央處理器模塊、電機(jī)控制模塊、計(jì)算機(jī)串口通訊模塊、光碼盤串口通訊模塊提供電源并進(jìn)行電源調(diào)整，以滿足上述部件的電源要求；
時(shí)鐘選用高精度晶體振蕩器，為中央處理器模塊提供時(shí)鐘源基準(zhǔn)；
(2)在時(shí)鐘提供的時(shí)鐘源基準(zhǔn)下，中央處理器模塊通過光碼盤串口通訊模塊與外部的光碼盤連接并進(jìn)行串口通訊；中央處理器模塊通過計(jì)算機(jī)串口通訊模塊與外部計(jì)算機(jī)連接并進(jìn)行串口通訊，接收外部計(jì)算機(jī)的指令并發(fā)送數(shù)據(jù)及狀態(tài)給外部計(jì)算機(jī)；通過控制模塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的速度驅(qū)動(dòng)；
(3)電機(jī)控制模塊由高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換器與運(yùn)算放大器構(gòu)成，以用于控制電機(jī)；
(4)光碼盤用于旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)角度測(cè)量，通過光碼盤串口通訊模塊實(shí)現(xiàn)與中央處理器模塊的通訊；
光碼盤以中斷方式響應(yīng)中央處理器模塊通過光碼盤串口通訊模塊發(fā)送的差分同步信號(hào)的下降沿，觸發(fā)角度采樣，然后通過光碼盤串口通訊模塊輸出角度數(shù)據(jù)給中央處理器單元。
進(jìn)一步的，如上所述的一種單軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制電路，其中：中央處理器模塊采用單片機(jī)和dsp芯片兩種形式之一來實(shí)現(xiàn)邏輯功能，控制完成采集測(cè)角信息。
進(jìn)一步的，如上所述的一種單軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制電路，其中：數(shù)模轉(zhuǎn)換器采用低功耗、雙通道同步輸出的16位數(shù)模轉(zhuǎn)換器，通過單5v供電，在低功耗模式下的功率為0.0024mw，工作速度最高為50mhz，轉(zhuǎn)換速度為1.8v/μs，輸出信號(hào)的范圍為0～10v。
本發(fā)明通過單軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制電路完成采集測(cè)角信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的速度 驅(qū)動(dòng)，并完成與慣性組件的通訊，接收指令和發(fā)送數(shù)據(jù)及狀態(tài)。通過旋轉(zhuǎn)控制電路定時(shí)獲得準(zhǔn)確的測(cè)角電路角度，控制系統(tǒng)通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)電機(jī)，利用它與處理器、電機(jī)和測(cè)角電路構(gòu)成一個(gè)完整的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。使用本發(fā)明技術(shù)方案帶來的有益效果是：旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制電路實(shí)現(xiàn)了對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)速度與位置控制功能，具備上電自檢和工作過程中進(jìn)行巡檢的功能，克服了電磁兼容性和功耗問題，對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性有明顯改善。
附圖說明
圖1為旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制電路的組成框圖。
圖中：電源濾波與調(diào)整模塊1、中央處理器模塊2、控制模塊3、電機(jī)接口4、計(jì)算機(jī)串口通訊模塊5、光碼盤串口通訊模塊6、時(shí)鐘7。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
如圖1所示，本發(fā)明一種單軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制電路，包括電源濾波與調(diào)整模塊1、中央處理器模塊2、控制模塊3、電機(jī)接口4、計(jì)算機(jī)串口通訊模塊5、光碼盤串口通訊模塊6、時(shí)鐘7；
其中：
(1)電源濾波與調(diào)整模塊1提供電源并進(jìn)行電源調(diào)整，以滿足中央處理器模塊2、電機(jī)控制模塊3、計(jì)算機(jī)串口通訊模塊5、光碼盤串口通訊模塊6的電源要求；
時(shí)鐘7選用高精度晶體振蕩器，為中央處理器模塊2提供時(shí)鐘源基準(zhǔn)；
(2)在時(shí)鐘7提供的時(shí)鐘源基準(zhǔn)下，中央處理器模塊2通過光碼盤串口通訊模塊6與外部的光碼盤連接并進(jìn)行串口通訊；通過計(jì)算機(jī)串口通訊模塊5與外部計(jì)算機(jī)連接并進(jìn)行串口通訊，接收外部計(jì)算機(jī)的指令并發(fā)送數(shù)據(jù)及狀態(tài)給 外部計(jì)算機(jī)；通過控制模塊3驅(qū)動(dòng)電機(jī)接口4，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的速度驅(qū)動(dòng)；
中央處理器模塊2采用單片機(jī)或dsp芯片實(shí)現(xiàn)邏輯功能，控制完成采集測(cè)角信息；
(3)電機(jī)控制模塊由高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換器與精密運(yùn)算放大器構(gòu)成，數(shù)模轉(zhuǎn)換器采用了低功耗、雙通道同步輸出的16位數(shù)模轉(zhuǎn)換器，單5v供電，低功耗模式下的功率為0.0024mw，工作速度最高為50mhz，轉(zhuǎn)換速度1.8v/μs。數(shù)模轉(zhuǎn)換器配合運(yùn)算放大器，用于控制電機(jī)，輸出信號(hào)的范圍為0～10v。
(4)光碼盤用于旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)角度測(cè)量，通過光碼盤串口通訊模塊6實(shí)現(xiàn)與中央處理器模塊2的通訊；
光碼盤以中斷方式響應(yīng)中央處理器模塊2通過光碼盤串口通訊模塊6發(fā)送的差分同步信號(hào)的下降沿，觸發(fā)角度采樣，然后通過光碼盤串口通訊模塊6輸出角度數(shù)據(jù)給中央處理器單元2。
本發(fā)明技術(shù)方案的工作原理是：慣性測(cè)量單元置于旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，在旋轉(zhuǎn)控制電路的作用下，電機(jī)通過變速箱驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)控制電路通過光碼盤測(cè)量角度并上傳角位置，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)慣性測(cè)量單元以設(shè)定的速率和旋轉(zhuǎn)方式進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，或者接收外部計(jì)算機(jī)發(fā)送的位置指令，以固定的速率轉(zhuǎn)到要求位置，并在該位置穩(wěn)定。同時(shí)，旋轉(zhuǎn)控制電路通過計(jì)算機(jī)串口通訊模塊5將旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)時(shí)信息傳遞至外部計(jì)算機(jī)。