數字控制電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種數字控制電路，涉及重力測量技術領域。數字控制電路包括脈沖計數電路、測角電路、時序控制電路、串口擴展電路、控制器和脈沖寬度調制電路，所述時序控制電路分別電性連接于所述測角電路和所述脈沖計數電路，所述控制器分別電性連接于所述時序控制電路、所述串口擴展電路和所述脈沖寬度調制電路。本實用新型提供的數字控制電路通過控制器對時序控制電路譯碼、邏輯控制后的加速度信息和框架角數據以及光纖陀螺采集到的角速度信息進行運算，輸出脈沖調寬信號以驅動海洋重力儀穩(wěn)定平臺上的兩臺電機，使海洋重力儀始終與地垂線保持平行，不受加速度的影響，提高海洋重力儀的測量精度。
【專利說明】
數字控制電路
技術領域
[0001]本實用新型涉及重力測量技術領域，具體而言，涉及一種數字控制電路?！颈尘凹夹g】
[0002]海洋重力儀是船艦上或潛水艇內使用的重力儀。在海洋中勻速直線航行條件下， 連續(xù)地進行重力測量，由于儀器安放在運動的船體上，經常會受到艦船等載體的俯仰和橫滾等角運動，以及垂直加速度、水平加速度、基座傾斜等影響，重力測量的精度會降低。因此，調整海洋重力儀的位置，使之與地垂線保持平行成為了目前海洋重力測量的難題?！緦嵱眯滦蛢热荨?br>[0003]本實用新型的目的在于提供一種數字控制電路，以控制調整海洋重力儀穩(wěn)定平臺的偏移角度，使安裝于海洋重力儀穩(wěn)定平臺上的海洋重力儀始終與地垂線保持平行，不受加速度的影響，從而提高海洋重力儀的測量精度。
[0004]本實用新型是這樣實現的:
[0005]—種數字控制電路，用于控制海洋重力儀穩(wěn)定平臺，包括:脈沖計數電路、測角電路、時序控制電路、串口擴展電路、控制器和脈沖寬度調制電路，所述時序控制電路電性連接于所述測角電路和所述脈沖計數電路，所述控制器分別電性連接于所述時序控制電路、 所述串口擴展電路和所述脈沖寬度調制電路；
[0006]所述脈沖計數電路用于獲得加速度計的加速度信息，所述測角電路用于獲得框架角傳感器的框架角數據，所述串口擴展電路用于與光纖陀螺電性連接，所述時序控制電路用于對所述脈沖計數電路獲得的加速度信息和所述測角電路獲得的框架角數據進行譯碼、 邏輯控制，所述控制器用于對所述時序控制電路譯碼、邏輯控制后的加速度信息和框架角數據以及所述光纖陀螺采集到的角速度信息進行運算輸出控制信號，所述脈沖寬度調制電路用于依據控制信號輸出兩路脈沖調寬信號以驅動海洋重力儀穩(wěn)定平臺上的兩臺電機以平衡海洋重力儀穩(wěn)定平臺。
[0007]如上所述的數字控制電路，優(yōu)選地，數字控制電路還包括I/O擴展電路，所述I/O擴展電路與所述時序控制電路電性連接，所述I/O擴展電路用于與繼電器電性連接，以便當所述光纖陀螺采集到的角速度信息大于設定的第一閾值或所述測角電路獲得的框架角數據大于設定的第二閾值時，通過繼電器控制切斷所述海洋重力儀穩(wěn)定平臺上的兩臺電機轉動的電源。
[0008]如上所述的數字控制電路，優(yōu)選地，數字控制電路還包括調試接口，所述調試接口與所述控制器電性連接。
[0009]如上所述的數字控制電路，優(yōu)選地，數字控制電路還包括外設接口，所述外設接口與所述控制器電性連接，所述外設接口用于與外設主機通訊連接，以實現與外設主機的通訊以及控制程序的寫入。
[0010]如上所述的數字控制電路，優(yōu)選地，所述外設接口為RS232接口。
[0011]如上所述的數字控制電路，優(yōu)選地，數字控制電路還包括擴展總線，所述擴展總線分別電性連接于所述測角電路、所述時序控制電路、所述串口擴展電路和所述控制器，所述控制器通過所述擴展總線分別與所述串口擴展電路和所述時序控制電路電性連接。
[0012]如上所述的數字控制電路，優(yōu)選地，數字控制電路還包括擴展靜態(tài)隨機存取存儲器(Static Random Access Memory，SRAM)電路，所述擴展SRAM電路與所述擴展總線電性連接。[〇〇13]如上所述的數字控制電路，優(yōu)選地，所述串口擴展電路還用于與重力儀控制顯示系統(tǒng)電性連接。
[0014]如上所述的數字控制電路，優(yōu)選地，所述串口擴展電路設置有多個串口，所述串口擴展電路通過其串口與所述重力儀控制顯示系統(tǒng)電性連接。
[0015]如上所述的數字控制電路，優(yōu)選地，所述串口擴展電路設置有4個所述串口。
[0016]對于現有技術，本實用新型提供的數字控制電路具有如下的有益效果:
[0017]本實用新型提供的數字控制電路通過控制器對時序控制電路譯碼、邏輯控制后的加速度信息和框架角數據以及光纖陀螺采集到的角速度信息進行運算，輸出脈沖調寬信號以驅動海洋重力儀穩(wěn)定平臺上的兩臺電機，使海洋重力儀始終與地垂線保持平行，不受加速度的影響，提高海洋重力儀的測量精度。
[0018]為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。
[0020]圖1為本實用新型第一實施例提供的海洋重力儀穩(wěn)定平臺的結構示意圖；
[0021]圖2為本實用新型第一實施例提供的數字控制電路的電路框圖；
[0022]圖3為本實用新型第二實施例提供的數字控制電路的電路框圖。
[0023]其中，附圖標記與部件名稱之間的對應關系如下:
[0024] 脈沖計數電路101，測角電路102，時序控制電路103，串口擴展電路104，控制器 105,脈沖寬度調制電路106,擴展總線107,調試接口 108,擴展SRAM電路109,外設接口 110， I/O擴展電路111，重力儀傳感器201，基座202，俯仰軸203，橫滾軸204，臺體205，電機206，框架角傳感器207，光纖陀螺208，加速度計209，重力儀電子箱210，H橋開關211，加速度模數轉換電路212?！揪唧w實施方式】[〇〇25]海洋重力儀是船艦上或潛水艇內使用的重力儀。在海洋中勻速直線航行條件下， 連續(xù)地進行重力測量，由于儀器安放在運動的船體上，經常會受到艦船等載體的俯仰和橫滾等角運動，以及垂直加速度、水平加速度、基座傾斜等影響，重力測量的精度會降低。因此，調整海洋重力儀的位置，使之與地垂線保持平行成為了目前海洋重力測量的難題。發(fā)明人經過長期觀察和研究發(fā)現，提出了本實用新型實施例所提供的數字控制電路。
[0026]下面將結合本實用新型實施例中附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例?；诒緦嵱眯滦偷膶嵤├绢I域技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。[〇〇27] 第一實施例
[0028]參閱圖1，本實用新型實施例提供了一種數字控制電路，用于控制海洋重力儀穩(wěn)定平臺，其主要功能是隔離艦船等載體的俯仰和橫滾等角運動，使重力儀傳感器201始終與地垂線保持平行。所述海洋重力儀穩(wěn)定平臺包括基座202、俯仰軸203、橫滾軸204和臺體205， 俯仰軸203和橫滾軸204上各安裝一臺電機206和一個框架角傳感器207，臺體205上安裝兩塊光纖陀螺208和兩個加速度計209,重力儀傳感器201安裝在平臺中心位置，重力儀電子箱 210安裝在基座202側壁。
[0029]參閱圖2，所述數字控制電路包括脈沖計數電路101、測角電路102、時序控制電路 103、串口擴展電路104、控制器105、脈沖寬度調制電路106和擴展總線107。
[0030]其中，所述擴展總線107分別電性連接于所述測角電路102、所述時序控制電路 103、所述串口擴展電路104和所述控制器105,從而實現串口擴展電路104和所述時序控制電路103與所述控制器105的電性連接。
[0031]所述控制器105電性連接于所述脈沖寬度調制電路106。所述時序控制電路103分別電性連接于所述測角電路102和所述脈沖計數電路101，測角電路102同時與海洋重力儀穩(wěn)定平臺上的框架角傳感器207電性連接，述脈沖計數電路101通過加速度模數轉換電路 212與海洋重力儀穩(wěn)定平臺上的加速度計209電性連接。脈沖寬度調制電路106通過H橋開關與海洋重力儀穩(wěn)定平臺上的兩個電機206電性連接。串口擴展電路104與海洋重力儀穩(wěn)定平臺上的光纖陀螺208電性連接。[〇〇32]在使用海洋重力儀穩(wěn)定平臺的過程中，測角電路102獲得到海洋重力儀穩(wěn)定平臺上的框架角傳感器207采集到的框架角數據。加速度計209檢測到的加速度信息經加速度模數轉換電路212后由脈沖計數電路101對其進行統(tǒng)計，得到加速度信息。時序控制電路103對脈沖計數電路101獲得的加速度信息和測角電路102獲得的框架角數據進行譯碼、邏輯控制，同時，對加速度數模轉換電路210輸出的脈沖計數，對脈沖信號進行高速采樣，確保每個計數周期內不丟失計數脈沖。串口擴展電路104與海洋重力儀穩(wěn)定平臺上的光纖陀螺208電性連接以便控制器105獲得光纖陀螺208測得的角速度信息。
[0033]控制器105根據譯碼、邏輯控制后的加速度信息和框架角數據以及所述光纖陀螺 208采集到的角速度信息進行運算并輸出控制信號以控制脈沖寬度調制電路106輸出兩路脈沖調寬信號，兩路脈沖調寬信號通過光耦隔離后輸出到H橋開關211以驅動海洋重力儀穩(wěn)定平臺上的兩臺電機，兩臺電機根據接收到的脈沖調寬信號驅動海洋重力儀穩(wěn)定平臺轉動，使海洋重力儀與地垂線始終保持平行，不受水平加速度的影響，提高海洋重力儀的測量精度。
[0034]第二實施例
[0035]參閱圖3,本實施例提供的數字控制電路是在第一實施例的基礎上進行的改進，本實施例中未涉及之處請參見第一實施例中的描述。
[0036]串口擴展電路104用于與光纖陀螺電性連接以獲得光纖陀螺測得的角速度信息。 本實施例中，串口擴展電路104還用于與重力儀控制顯示系統(tǒng)電性連接，以便控制器105將加速度數字信息發(fā)送給重力儀控制顯示系統(tǒng)，實現對海洋重力儀穩(wěn)定平臺的實時監(jiān)測。具體的，串口擴展電路104電性連接有多路串口，以4路串口為最佳，其中兩路串口用于與光纖陀螺電性連接(海洋重力儀穩(wěn)定平臺上的俯仰軸和橫滾軸分別安裝有一光纖陀螺)，一路串口與重力儀控制顯示系統(tǒng)電性連接，而剩余的一路串口則可以作為預留使用。
[0037]進一步的，本實用新型實施例提供的數字控制電路還設置有調試接口 108,調試接口 108電性連接于控制器105,通過設置調試接口 108可實現對控制器105的程序進行調試。
[0038]為實現對調試的程序的進行存儲，本實施例中還可以設置擴展靜態(tài)隨機存取存儲器(Static Random Access Memory，SRAM)電路，擴展SRAM電路109通過與擴展總線107電性連接以實現控制器105的電性連接，通過設置擴展SRAM電路109可實現對調試的程序及其他數據的擴展存儲。
[0039]本實用新型實施例提供的數字控制電路還可以設置外設接口 110，外設接口 110與控制器105電性連接，其用于實現控制器105與外設主機(如計算機)的通訊連接，以便通過外設主機實現控制程序的寫入。本實施例中外設接口 110的實現方式可以有多種，例如采用 RS485接口或RS232接口(采用RS485接口與計算機通訊連接時需增設RS232/RS485轉換電路)，以RS232接口為最佳。
[0040]本實施例提供的數字控制電路，其控制器105的內部還可集成定時器，以用于程序定時設計。
[0041]另外，為進一步實現對重力傳感儀的有效保護，本實施例提供的數字控制電路還設置有I/O擴展電路111，I/O擴展電路111與時序控制電路103以及外部的繼電器電性連接， 當光纖陀螺采集到的角速度信息超過設定的閾值或框架角傳感器采集到的框架角數據超過設定的閾值(即平臺旋轉速率過大或框架角超過一定的范圍)時，可通過繼電器控制電路切斷電機的電源，避免損壞重力儀傳感器。
[0042]在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“設置”、“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接， 或一體地連接;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。[〇〇43]應注意到:相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。
[0044]在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，或者是該實用新型產品使用時慣常擺放的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0045]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種數字控制電路，用于控制海洋重力儀穩(wěn)定平臺，其特征在于，包括:脈沖計數電 路、測角電路、時序控制電路、串口擴展電路、控制器和脈沖寬度調制電路，所述時序控制電 路電性連接于所述測角電路和所述脈沖計數電路，所述控制器分別電性連接于所述時序控 制電路、所述串口擴展電路和所述脈沖寬度調制電路；所述脈沖計數電路用于獲得加速度計的加速度信息，所述測角電路用于獲得框架角傳 感器的框架角數據，所述串口擴展電路用于與光纖陀螺電性連接，所述時序控制電路用于 對所述脈沖計數電路獲得的加速度信息和所述測角電路獲得的框架角數據進行譯碼、邏輯 控制，所述控制器用于對所述時序控制電路譯碼、邏輯控制后的加速度信息和框架角數據 以及所述光纖陀螺采集到的角速度信息進行運算輸出控制信號，所述脈沖寬度調制電路用 于依據控制信號輸出兩路脈沖調寬信號以驅動海洋重力儀穩(wěn)定平臺上的兩臺電機以平衡 海洋重力儀穩(wěn)定平臺。2.根據權利要求1所述的數字控制電路，其特征在于，還包括I/O擴展電路，所述I/O擴 展電路與所述時序控制電路電性連接，所述I/O擴展電路用于與繼電器電性連接，以便當所 述光纖陀螺采集到的角速度信息大于設定的第一閾值或所述測角電路獲得的框架角數據 大于設定的第二閾值時，通過繼電器控制切斷所述海洋重力儀穩(wěn)定平臺上的兩臺電機轉動 的電源。3.根據權利要求1所述的數字控制電路，其特征在于，還包括調試接口，所述調試接口 與所述控制器電性連接。4.根據權利要求1所述的數字控制電路，其特征在于，還包括外設接口，所述外設接口 與所述控制器電性連接，所述外設接口用于與外設主機通訊連接，以實現與外設主機的通 訊以及控制程序的寫入。5.根據權利要求4所述的數字控制電路，其特征在于，所述外設接□為RS232接口。6.根據權利要求1所述的數字控制電路，其特征在于，還包括擴展總線，所述擴展總線 分別電性連接于所述測角電路、所述時序控制電路、所述串口擴展電路和所述控制器，所述 控制器通過所述擴展總線分別與所述串口擴展電路和所述時序控制電路電性連接。7.根據權利要求6所述的數字控制電路，其特征在于，還包括擴展靜態(tài)隨機存取存儲器 電路，所述擴展靜態(tài)隨機存取存儲器電路與所述擴展總線電性連接。8.根據權利要求1所述的數字控制電路，其特征在于，所述串口擴展電路還用于與重力 儀控制顯示系統(tǒng)電性連接。9.根據權利要求8所述的數字控制電路，其特征在于，所述串口擴展電路設置有多個串 口，所述串口擴展電路通過其串口與所述重力儀控制顯示系統(tǒng)電性連接。10.根據權利要求9所述的數字控制電路，其特征在于，所述串口擴展電路設置有4個所 述串口。
【文檔編號】G01G23/00GK205580587SQ201620198502
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年3月14日
【發(fā)明人】吳鵬飛, 汪龍, 鄒舟, 王勇
【申請人】中國科學院測量與地球物理研究所