專(zhuān)利名稱(chēng)：一種陀螺起轉(zhuǎn)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種陀螺儀，具體地說(shuō)是一種陀螺起轉(zhuǎn)的裝置。
背景技術(shù)：
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(guó)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(guó)家的工業(yè)，國(guó)防和其它高科技的發(fā)展具有十分重要的戰(zhàn)略意義。陀螺應(yīng) 用在制導(dǎo)系統(tǒng)中能提供準(zhǔn)確的方位、水平、位置、速度和加速度等信號(hào)， 通過(guò)對(duì)這些信號(hào)的分析處理，就可以控制導(dǎo)彈按照特定軌跡飛行。檢波技 術(shù)是信號(hào)處理領(lǐng)域每常用的方法，通過(guò)特珠的檢波方法可以在調(diào)制信號(hào)中 將需要的信號(hào)提取出來(lái)，然后通過(guò)處理，最后將信號(hào)轉(zhuǎn)換成微處理器可以 處理的數(shù)字信號(hào)。頻率測(cè)量是陀螺控制領(lǐng)域當(dāng)中的重要環(huán)節(jié)，只有準(zhǔn)確的 測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)頻率，才能準(zhǔn)確高效的控制陀螺的轉(zhuǎn)速，而穩(wěn)定的陀螺轉(zhuǎn)速是整 個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定的前提，為了使得陀螺在使用過(guò)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。而目前 陀螺的起轉(zhuǎn)裝置技術(shù)仍然用傳統(tǒng)的模擬方法檢測(cè)陀螺脫落轉(zhuǎn)子位置、陀螺 轉(zhuǎn)速，這樣導(dǎo)致位置檢測(cè)不精確，轉(zhuǎn)速測(cè)量不準(zhǔn)確。

實(shí)用新型內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提 供一種位置檢測(cè)精確，轉(zhuǎn)速測(cè)量準(zhǔn)確的陀螺起轉(zhuǎn)的裝置。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型釆用的技術(shù)方案是 本實(shí)用新型陀螺起轉(zhuǎn)的裝置包括
位置傳感器，對(duì)陀螺轉(zhuǎn)子的位置進(jìn)行檢測(cè)；速度傳感器，對(duì)陀螺轉(zhuǎn)子 旋轉(zhuǎn)的速度進(jìn)行檢測(cè)；檢波電路，對(duì)接收到的位置傳感器的輸入信號(hào)進(jìn)行 檢波，輸出至微處理器；預(yù)處理電路，對(duì)接收到的速度傳感器的輸入信號(hào) 進(jìn)行預(yù)處理，輸出至微處理器；微處理器，接收陀螺的位置信號(hào)和速度信 號(hào)進(jìn)行處理，在驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大點(diǎn)輸出至功率放大器，并在速 度大于切斷速度時(shí)切斷起轉(zhuǎn)電路；功率放大器，對(duì)微處理器輸出的控制信 號(hào)進(jìn)行放大處理后輸出至陀螺定子的線(xiàn)圈。
本實(shí)用新型還具有通訊電路，負(fù)責(zé)與外界通訊，通過(guò)遠(yuǎn)端控制實(shí)時(shí)改 變陀螺的切斷速度。
所述檢波電路具有以下結(jié)構(gòu)
變壓器將來(lái)自位置傳感器的高頻調(diào)制信號(hào)耦合到位置傳感器線(xiàn)圈上，同 時(shí)接入平衡橋式檢波電路，位置傳感器線(xiàn)圈將反饋信號(hào)輸出給平衡橋式檢波
電路，平衡橋式檢波電路輸出信號(hào)經(jīng)濾波器輸出位置信號(hào)至處理器。 本實(shí)用新型具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn)
1. 位置檢測(cè)精確，轉(zhuǎn)速測(cè)量準(zhǔn)確。本實(shí)用新型釆用精確的位置傳感器 可以精確測(cè)量陀螺轉(zhuǎn)子的位置，從而可以在驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈磁感應(yīng)強(qiáng)的最強(qiáng)點(diǎn)準(zhǔn)
時(shí)驅(qū)動(dòng)功率放大器換向，提高了位置檢測(cè)精度及轉(zhuǎn)速測(cè)量的準(zhǔn)確度；同時(shí) 本實(shí)用新型利用微控制器測(cè)量陀螺轉(zhuǎn)子的速度，可精確到0.05分/秒，對(duì)于 陀螺轉(zhuǎn)速的精確控制、切掉起轉(zhuǎn)電路的最佳時(shí)機(jī)以及減少系統(tǒng)的等待時(shí)間 提高系統(tǒng)的效率起到了關(guān)鍵性的作用；
2. 節(jié)能。由于本實(shí)用新型可以在驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大點(diǎn)準(zhǔn)時(shí)驅(qū)動(dòng) 功率放大器換向，最大程度上將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，因此即可以節(jié)約能源， 這一點(diǎn)在本實(shí)用新型釆用電池供電的情況下顯得尤為重要。
3. 可以進(jìn)行遠(yuǎn)端控制。本實(shí)用新型備有通訊接口，可以通過(guò)該接口實(shí)時(shí) 設(shè)定和/或控制陀螺的切斷速度。


圖l為坡莫合金的導(dǎo)磁率隨磁場(chǎng)的變化規(guī)律示意圖2為陀螺起轉(zhuǎn)裝置電路結(jié)構(gòu)框圖3為檢波電路結(jié)構(gòu)示意圖4為陀螺起轉(zhuǎn)裝置控制程序流程圖。
具體實(shí)施方式
如圖2所示，本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)如下位置傳感器，對(duì)陀螺轉(zhuǎn)子的位
置進(jìn)行檢測(cè)；速度傳感器，對(duì)陀螺轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度進(jìn)行檢測(cè)；檢波電路， 對(duì)接收到的位置傳感器的輸入信號(hào)進(jìn)行檢波，輸出至微處理器；預(yù)處理電 路，對(duì)接收到的速度傳感器的輸入信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，輸出至微處理器；微 處理器，接收陀螺的位置信號(hào)和角速度信號(hào)進(jìn)行處理，在驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈磁感應(yīng) 強(qiáng)度的最大點(diǎn)輸出至功率放大器，并在速度大于切斷速度時(shí)切斷起轉(zhuǎn)電路; 功率放大器，對(duì)微處理器輸出的控制信號(hào)進(jìn)行放大處理后輸出至陀螺定子 的線(xiàn)圈。
本實(shí)用新型還可具有通訊電路，負(fù)責(zé)與外界通訊，通過(guò)遠(yuǎn)端控制實(shí)時(shí) 改變陀螺的切斷速度。
如圖3所示，所述檢波電路具有以下結(jié)構(gòu)來(lái)自位置傳感器的高頻調(diào) 制信號(hào)經(jīng)過(guò)變壓器耦合接到位置傳感器線(xiàn)圈上，同時(shí)接入平衡橋式檢波電 路，傳感器線(xiàn)圈將反饋信號(hào)輸出給平衡橋式檢波電路，平衡橋式檢波電路 輸出信號(hào)經(jīng)濾波器輸出位置信號(hào)至處理器。
本實(shí)用新型的工作原理如下
本實(shí)用新型釆用坡莫合金作為位置傳感器的磁場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)部件，如圖1 所示，為坡莫合金的導(dǎo)磁率隨磁場(chǎng)的變化規(guī)律示意圖，陀螺轉(zhuǎn)子的位置測(cè) 量如果陀螺轉(zhuǎn)子的角速度為Q，陀螺轉(zhuǎn)子的永磁磁場(chǎng)強(qiáng)度為Hg,那么陀 螺轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度為Hg*sinQt，坡莫合金上的繞組所產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)
度為HO,總的磁場(chǎng)強(qiáng)度為H=H0 + Hg*sinQt,通過(guò)調(diào)整繞組磁場(chǎng)強(qiáng)度H0， 就可使坡莫合金工作在導(dǎo)磁率的下降段，當(dāng)陀螺轉(zhuǎn)子接近坡莫合金的時(shí)候 感應(yīng)線(xiàn)圈兩端的電壓就會(huì)變化，本實(shí)用新型正是通過(guò)坡莫合金的這一特性 檢測(cè)來(lái)陀螺轉(zhuǎn)子位置的。
位置傳感器信號(hào)將陀螺轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)檢測(cè)出來(lái)，然后通過(guò)檢波電路 放大、比較等環(huán)節(jié)輸出為微處理器可處理的數(shù)字信號(hào)，微處理器通過(guò)對(duì)數(shù) 據(jù)進(jìn)行處理，并在驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈磁感應(yīng)強(qiáng)的最強(qiáng)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)功率放大器，這樣陀螺
在持續(xù)的推力作用的作用下加速旋轉(zhuǎn)；速度傳感器的信號(hào)輸入速度檢測(cè)電
路(本實(shí)施例檢測(cè)陀螺轉(zhuǎn)子的角速度)，先將小信號(hào)放大、整形，最后產(chǎn)生 與陀螺轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)同頻同相位的方波信號(hào)，由于f^/t其中f為陀螺子的轉(zhuǎn)速， t為陀螺轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)周期，通過(guò)檢測(cè)該方波信號(hào)的周期就可以計(jì)算陀螺的轉(zhuǎn) 速，微控制器判斷當(dāng)前轉(zhuǎn)速與設(shè)定轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系來(lái)決定是否切斷起轉(zhuǎn)電
路，并通過(guò)通訊口告知主控機(jī)。
如圖4所示，本實(shí)用新型的工作過(guò)程如下裝置上電初始化以后，微 控制器不斷檢測(cè)陀螺轉(zhuǎn)子位置傳感器信號(hào)，如果檢測(cè)到位置傳感器信號(hào)發(fā) 生跳變時(shí)，表明陀螺轉(zhuǎn)子已經(jīng)轉(zhuǎn)到驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈磁感應(yīng)強(qiáng)的最強(qiáng)點(diǎn)，也就是換 向點(diǎn)，然后計(jì)算陀螺轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，然后與設(shè)定速度進(jìn)行比較，如果陀 螺轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度低于設(shè)定速度則驅(qū)動(dòng)功率放大器換向輸出，并進(jìn)行通訊 控制，這樣循環(huán)下去陀螺轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速會(huì)越來(lái)越快，直到陀螺轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速超 過(guò)設(shè)定速度，則切斷功率放大器輸出，即切斷陀螺定子的線(xiàn)圈的供電，微 控制器通過(guò)通訊口告知遠(yuǎn)端控制陀螺的起轉(zhuǎn)過(guò)程已經(jīng)完成。
如果檢測(cè)到陀螺轉(zhuǎn)子的位置不是磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大點(diǎn)，則回到對(duì)陀螺 轉(zhuǎn)子的位置進(jìn)行檢測(cè)步驟。
權(quán)利要求1. 一種陀螺起轉(zhuǎn)的裝置，其特征在于包括:位置傳感器，對(duì)陀螺轉(zhuǎn)子的位置進(jìn)行檢測(cè)；速度傳感器，對(duì)陀螺轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度進(jìn)行檢測(cè)；檢波電路，對(duì)接收到的位置傳感器的輸入信號(hào)進(jìn)行檢波，輸出至微處理器；預(yù)處理電路，對(duì)接收到的速度傳感器的輸入信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，輸出至微處理器；微處理器，接收陀螺的位置信號(hào)和速度信號(hào)進(jìn)行處理，在驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大點(diǎn)輸出至功率放大器，并在速度大于切斷速度時(shí)切斷起轉(zhuǎn)電路；功率放大器，對(duì)微處理器輸出的控制信號(hào)進(jìn)行放大處理后輸出至陀螺定子的線(xiàn)圈。
2. 按權(quán)利要求l所述的陀螺起轉(zhuǎn)的裝置，其特征在于還具有通訊電路, 負(fù)責(zé)與外界通訊，通過(guò)遠(yuǎn)端控制實(shí)時(shí)改變陀螺的切斷速度。
3. 按權(quán)利要求l所述的陀螺起轉(zhuǎn)的裝置，其特征在于所述檢波電路 具有以下結(jié)構(gòu)變壓器將來(lái)自位置傳感器的高頻調(diào)制信號(hào)耦合到位置傳感器線(xiàn)圈上，同 時(shí)接入平衡橋式檢波電路，位置傳感器線(xiàn)圈將反饋信號(hào)輸出給平衡橋式檢波 電路，平衡橋式檢波電路輸出信號(hào)經(jīng)濾波器輸出位置信號(hào)至處理器。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種陀螺起轉(zhuǎn)的裝置，包括位置傳感器，對(duì)陀螺轉(zhuǎn)子的位置進(jìn)行檢測(cè)；速度傳感器，對(duì)陀螺轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度進(jìn)行檢測(cè)；檢波電路，對(duì)接收到的位置傳感器的輸入信號(hào)進(jìn)行檢波，輸出至微處理器；預(yù)處理電路，對(duì)接收到的速度傳感器的輸入信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，輸出至微處理器；微處理器，接收陀螺的位置信號(hào)和速度信號(hào)進(jìn)行處理，在驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大點(diǎn)輸出至功率放大器，并在速度大于切斷速度時(shí)切斷起轉(zhuǎn)電路；功率放大器，對(duì)微處理器輸出的控制信號(hào)進(jìn)行放大處理后輸出至陀螺定子的線(xiàn)圈。本實(shí)用新型位置檢測(cè)精確，轉(zhuǎn)速測(cè)量準(zhǔn)確，可遠(yuǎn)端控制。
文檔編號(hào)G05B19/04GK201203425SQ200820013288
公開(kāi)日2009年3月4日 申請(qǐng)日期2008年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月4日
發(fā)明者佟新鑫, 丹 朱, 王慶山, 王恩德 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所