CN103925852B - 一种陀螺起转组件电气特性模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种陀螺起转组件电气特性模拟装置，连接一导弹测试设备，所述导弹测试设备输入模拟陀螺起转组件的电气输出信号，且输出模拟陀螺起转组件的电气输入信号，包括供电电路、模式选择电路、DSP电路、模拟输出电路、模拟负载电路以及调理电路，供电电路与各电路相连，模式选择电路与DSP电路相连，DSP电路分别与模拟输出电路、模拟负载电路以及调理电路相连。本发明与现有技术相比，其优点和有益效果：模拟陀螺起转组件接口信号的电气特性，能取代真实的陀螺配合导弹测试设备完成对导弹测试，系统廉价方便耐用；能自行设定陀螺的工作模式，提高测试的覆盖性；在不需要外接稳速电路的条件下实现陀螺稳速状态下的输出。

Description

一种陀螺起转组件电气特性模拟装置

技术领域

本发明涉及一种电气特性模拟装置，尤其涉及一种陀螺起转组件电气特性模拟装置。

背景技术

不论是雷达寻的导引头还是红外寻的导引头，陀螺都是重要的组成部分，它的作用主要有两个：一是消除导弹运动对测量系统的影响；二是作为测量目标视线在空间运动角速度的基准并利用其进动性跟踪目标。在结构陀螺上包括陀螺转子、起转组件两个部分。陀螺转子由永磁体组成，提供转动所需的磁场；起转组件四个角位置传感器和两组起转线包，角位置传感器指示陀螺转子的当前位置，起转线包产生交替变化的电磁场，推动陀螺转子连续旋转。

陀螺起转组件通电后，角位置传感器根据陀螺旋转到不同位置，输出对应的角位置传感器信号（以下简称角信号）。角信号通过外围电路控制起转线包信号（以下简称线信号）驱动起转线包。不断变化的角信号控制两组起转线包交替导通，产生交替变化的磁场，从而对陀螺转子产生方向固定的力矩，使陀螺可以连续旋转下去。随着陀螺转速不断提高，角信号以及线信号的频率也越来越高。当外围电路监测到陀螺转速达到额定值时，陀螺起转结束，稳速电路开始工作，陀螺进入稳速状态。只有当陀螺起转组件的输入输出信号进入稳速状态后导弹中的其它设备才开始进入正常工作程序。所以在对导弹进行测试时，必须有陀螺配合使导弹正常工作后才能检测到它的各项功能和性能。由于导弹中的陀螺属于精密器件，价格昂贵且寿命有限，不能短时间内频繁启动，使用与维护都不够方便。而在导弹测试设备中只关注陀螺接口的电气信号，即起转组件接口的电气特性，对其机械性能并不关心。因此使用更加廉价方便耐用的陀螺起转组件模拟装置代替真实陀螺就变得有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种陀螺起转组件电气特性模拟装置，它能够取代真实的陀螺配合测试设备完成导弹测试。

为了实现上述目的，一种陀螺起转组件电气特性模拟装置，连接一导弹测试设备，所述导弹测试设备输入模拟陀螺起转组件的电气输出信号，且输出模拟陀螺起转组件的电气输入信号，其特征在于，包括供电电路、模式选择电路、DSP电路、模拟输出电路、模拟负载电路以及调理电路，其中:

所述供电电路与各电路相连，为装置中各电路提供相应的供电电压的电源；

所述模拟负载电路接入所述电气输入信号，调节所述电气输入信号消耗的电流，模拟在陀螺起转过程中所述电气输入信号的负载变化；

所述调理电路，将所述输入电气信号幅值调整到合适范围内后再送入所述DSP电路的采集端口；

所述模式选择电路与所述DSP电路相连，选择设定模拟陀螺起转组件的工作模式；

所述DSP电路分别与模拟输出电路、模拟负载电路以及调理电路相连，所述DSP电路控制所述模拟输出电路来产生所述电气输出信号，且所述DSP电路控制所述调理电路与所述模拟负载电路来响应所述电气输入信号。

较佳地，还包括一外部接口，连通所述供电电路、所述模拟输出电路、所述模拟负载电路以及所述调理电路。

较佳地，所述工作模式包括正常模式、第一故障模式以及第二故障模式，在所述正常模式下，所述电气输出信号的频率在2秒内从0Hz上升到稳速频率后保持不变；在所述第一故障模式下，所述电气输出信号的频率始终保持不高于稳速频率；在所述第二故障模式下，所述电气输出信号的频率始终保持不低于稳速频率。

较佳地，所述模拟负载电路包括相连接的继电器与功率电阻，所述继电器的控制端与所述DSP电路相连，所述继电器输出触点两端连接功率电阻与所述电气输入信号。

较佳地，所述模拟输出电路由DAC电路以及运放电路组成，所述DAC电路直接与所述DSP电路的数据总线和地址总线连接，将DSP输出的数字量转换为模拟量；所述运放电路将所述DAC电路输出的信号幅值放大到±2０V后输出给所述导弹测试设备。

较佳地，所述电气输出信号为四路角信号，所述电气输入信号为两路线信号。

较佳地，所述四路角信号均为±20V方波信号，分为两组，且两组信号间的相位相差90度。

较佳地，所述DSP电路判断经过调理电路后的所述电气输入信号是否工作正常来决定是否输出电气输出信号。

本发明由于采用以上技术方案，与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1）本发明通过模拟陀螺起转组件的电气输出信号，能取代真实的陀螺配合导弹测试设备完成导弹测试，系统廉价方便耐用；

2）本发明能选择设定模拟陀螺起转的工作模式，提高测试的覆盖性；

3）本发明采用电路模拟陀螺起转组件的电气输出信号，不需要外接稳速电路的条件下，实现陀螺稳速状态下的输出；

4）本发明中DSP电路可以通过检测外部导弹测试设备输出的电气信号，从而对导弹测试设备进行故障诊断。

附图说明

图1为本发明一种陀螺起转组件电气特性模拟装置总框图；

图2为是本发明一种陀螺起转组件电气特性模拟装置的外部接口的结构图；

图3为本发明实施例中供电电路的电路原理图；

图4为本发明实施例中选择电路的原理图；

图5为本发明实施例中DSP电路模式选择电路的原理图；

图6为本发明实施例中模拟输出电路的原理图；

图7为本发明实施例中模拟负载电路的原理图；

图8为本发明实施例中调理电路的原理图。

具体实施方式

下面参照附图和具体实施例来进一步说明本发明。

如附图1-8所示，本发明提供的一种陀螺起转组件电气特性模拟装置，连接一导弹测试设备8，导弹测试设备8输入模拟陀螺起转组件的电气输出信号，且输出模拟陀螺起转组件的电气输入信号，本实施例中电气输出信号为四路角信号，电气输入信号为两路线信号。

本发明提供的一种陀螺起转组件电气特性模拟装置包括供电电路1、模式选择电路2、DSP电路3、模拟输出电路4、模拟负载电路5、调理电路6，驱动电路7以及外部接口11。

供电电路1与各电路相连，模式选择电路2与DSP电路3相连，DSP电路3分别与模拟输出电路4、模拟负载电路5、调理电路6相连。供电电路将输入的±20V电源变换为系统内部各器件使用的电平，DSP电路根据模式选择电路的工作模式，输出模拟四路角信号数字量，经过模拟输出电路4转换为模拟信号。驱动电路7连接在模拟负载电路5与DSP电路3之间，用于驱动控制模拟负载电路5。输入的两路线信号一方面驱动模拟负载，另一方面经过调理电路6后送入DSP电路3用于判断外围起转电路工作是否正常。

供电电路1使用H2824D10J、TEN12-2423、7805、TI公司的TPS75733KTT等电源模块，将外部输入的±20V电源变换为内部各器件使用的，调理电路电压为±24V、模拟输出电路电压为±15V、驱动电路的电压为+5V和模拟选择电路以及DSP电路的电源为+3.3V。

模式选择电路2是一个单刀双掷的开关，有1开1关、2关以及2开三种状态，分别对应系统“第一故障模式”、“正常模式”和“第二故障模式”三种工作模式。模式选择电路2的两个触点信号送入DSP电路3中的通用IO端口。

DSP电路3使用TI公司的TMS320LF2407A，其作为整个系统的核心，外围配置DSP工作必须的晶振、复位、存储器、JTAG接口等电路。DSP电路3上电后首先判读模式选择电路2的输入状态，决定输出何种角信号。三种工作模式下输出的四路角信号都是±20V方波信号，四路信号分为两组，之间相位相差90度，其他特征一致。三种状态输出角信号的不同之处在于：正常模式下信号的频率在2秒内从0Hz上升到95Hz，然后保持，进入稳速阶段；第一故障模式下输出信号的频率始终保持不高于50Hz；第二故障模式下输出信号的频率始终保持不低于100Hz。

模拟输出电路4由DAC电路401、运放电路402组成。DAC电路401使用AD公司的器件AD7841AS，直接与DSP电路3的数据总线和地址总线连接，负责将DSP输出的数字量转换为模拟量。运放电路402是由NI公司的集成运放LM143H构成的放大器，将DAC电路401输出的±1０V信号幅值放大到±2０V后输出到本装置的对外接口，同时运放电路402还有滤除高频噪声、提高驱动能力的作用。

模拟负载电路5由继电器501、功率电阻502构成，用于调节线信号消耗的电流，模拟起转阶段和稳速阶段线信号的负载变化。继电器501使用JZC-078M/015，功率电阻502使用RMG10-35W-15Ω和RMG10-35W-39Ω各两只。继电器501的控制端与DSP电路3相连，四副触点两端分别与功率电阻502和两路线信号相连。在正常模式下，当DSP电路3输出信号的频率低于稳速频率时，控制继电器501将功率电阻502中的15Ω电阻和39Ω电阻同时与输入的线信号连接；当DSP电路输出信号的频率达到稳速频率时，断开15Ω电阻，仅保持39Ω电阻与线信号的连接。在第一故障模式下或第二故障模式下，继电器始终将15Ω电阻和39Ω电阻同时与输入的线信号连接。

调理电路6使用集成运放LM143H和LM124构成加法电路和比例电路，用于将外部输入的±20V线信号幅值调整到0～3.3V后再送入DSP电路3的采集端口。若线信号符合要求则认为外部起转电路工作正常，DSP电路3可以继续输出四路角信号；否则认为外部起转电路有故障，立即停止输出。

如图2所示，是本发明的外部接口的结构图，外部接口11连通供电电路2、模拟输出电路4、模拟负载电路5以及调理电路6，该系统的对外接口共有9个结点：结点10是输入+20V电源，结点20是输入-20V电源，结点30是输入±20V电源地，结点10、20、30连接供电电路1；结点40是输入的第一路线信号，结点50是输入的第二路线信号，结点40、50均连接模拟负载电路5和调理电路6；结点60是输出的第一路角信号，结点70是输出的第二路角信号，结点80是输出的第三路角信号，结点90是输出的第四路角信号，结点60、70、80、90均连接模拟输出电路4。

本发明通过模拟陀螺起转组件接口信号的电气特性，能取代真实的陀螺配合导弹测试设备完成对导弹测试，系统廉价方便耐用；能自行设定陀螺的工作模式，提高测试的覆盖性；在不需要外接稳速电路的条件下就可以实现陀螺稳速状态下的输出，且DSP电路可以通过检测外部导弹测试设备输出的电气信号，从而对导弹测试设备进行故障诊断。

上述公开的仅为本发明的具体实施例，该实施例只为更清楚的说明本发明所用，而并非对本发明的限定，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在保护范围内。

Claims (7)

1.一种陀螺起转组件电气特性模拟装置，连接一导弹测试设备，所述导弹测试设备输入模拟陀螺起转组件的电气输出信号，且输出模拟陀螺起转组件的电气输入信号，其特征在于，包括供电电路、模式选择电路、DSP电路、模拟输出电路、模拟负载电路以及调理电路，其中:

所述供电电路与各电路相连，为装置中各电路提供相应供电电压的电源；

所述模拟负载电路接入所述电气输入信号，调节所述电气输入信号消耗的电流，模拟在陀螺起转过程中所述电气输入信号的负载变化；

所述调理电路，将所述输入电气信号幅值调整到合适范围内后再送入所述DSP电路的采集端口；

所述模式选择电路与所述DSP电路相连，选择设定模拟陀螺起转组件的工作模式；

所述DSP电路分别与所述模拟输出电路、所述模拟负载电路以及所述调理电路相连；所述DSP电路控制所述模拟输出电路来产生所述电气输出信号，且所述DSP电路控制所述调理电路与所述模拟负载电路来响应所述电气输入信号；

所述DSP电路通过判断经过所述电气输入信号是否工作正常来决定是否输出所述电气输出信号。

2.如权利要求1所述的一种陀螺起转组件电气特性模拟装置，其特征在于，还包括一外部接口，连接所述供电电路、所述模拟输出电路、所述模拟负载电路以及所述调理电路。

3.如权利要求1所述的一种陀螺起转组件电气特性模拟装置，其特征在于，所述工作模式包括正常模式、第一故障模式以及第二故障模式，在所述正常模式下，所述电气输出信号的频率在2秒内从0Hz上升到稳速频率后保持不变；在所述第一故障模式下，所述电气输出信号的频率始终保持不高于所述稳速频率；在所述第二故障模式下，所述电气输出信号的频率始终保持不低于所述稳速频率。

4.如权利要求1所述的一种陀螺起转组件电气特性模拟装置，其特征在于，所述模拟负载电路包括相连接的继电器与功率电阻，所述继电器的控制端与所述DSP电路相连，所述继电器输出触点两端连接功率电阻与所述电气输入信号。

5.如权利要求1所述的一种陀螺起转组件电气特性模拟装置，其特征在于，所述模拟输出电路由DAC电路以及运放电路组成，所述DAC电路直接与所述DSP电路的数据总线和地址总线连接，将DSP输出的数字量转换为模拟量；所述运放电路将所述DAC电路输出的信号幅值放大到±20V后输出给所述导弹测试设备。

6.如权利要求1所述的一种陀螺起转组件电气特性模拟装置，其特征在于，所述电气输出信号为四路角信号，所述电气输入信号为两路线信号。

7.如权利要求6所述的一种陀螺起转组件电气特性模拟装置，其特征在于，所述四路角信号均为±20V方波信号，分为两组，且两组信号间的相位相差90度。