CN105242586A - 一种双轴旋转调制控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种控制电路，具体涉及一种双轴旋转调制控制电路。它包括电阻、电容、晶体振荡器、基于ARM处理器的FPGA、光电耦合器、总线驱动器和H桥等。其优点是：一种双轴旋转调制控制电路通过FPGA接收输入位置信号，产生PWM调宽信号，经过光电耦合器隔离，由H桥进行功率放大，产生驱动力矩电机工作的控制信号，控制旋转机构按照设定的方式和速度转动，以抵消三个轴向的器件误差，提高长航时惯导系统的导航精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制电路，具体涉及一种双轴旋转调制控制电路。
背景技术
旋转调制技术是将惯性组件固定在旋转机构上,由控制电路控制绕载体轴往复转动，以消除或减少陀螺常值漂移对导航计算结果的影响，从而获得了更高的导航精度。因此需要设计一种双轴旋转控制电路，控制旋转机构按照需要的方式和速度旋转，使三个轴向的器件误差都能得到调制，从而实现采用中等精度的惯性器件即可研制出高精度的惯导系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种双轴旋转调制控制电路，它能够根据控制规律要求产生PWM控制信号，控制双轴旋转机构的往复转动和锁定控制，以调制惯性器件误差，减小惯性器件误差对系统精度的影响，从而提高惯导系统的精度
本发明是这样实现的，一种双轴旋转调制控制电路，它包括电阻、电容、晶体振荡器、基于ARM处理器的FPGA、光电耦合器、总线驱动器和H桥，内环输入信号与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与光电耦合器B1的K1输入端连接，外环输入信号与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与光电耦合器B1的K2输入端连接，光电耦合器B1的A1输入端、A2输入端与+5V1电源连接，光电耦合器B1的VO1输出端与电阻R3的一端、FPGAD1的I/O口G2连接，光电耦合器B1的VO2输出端与电阻R4的一端、FPGAD1的I/O口G3连接，电阻R3、电阻R4的另一端与+3.3V电源连接，FPGAD1的I/O口D10与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与晶振G1的OUT端连接,FPGAD1的I/O口A7与电阻R6的一端、总线驱动器D2的47输入端连接，FPGAD1的I/O口A6与电阻R7的一端、总线驱动器D2的46输入端连接，FPGAD1的I/O口A4与电阻R8的一端、总线驱动器D2的38输入端连接，FPGAD1的I/O口A3与电阻R9的一端、总线驱动器D2的37输入端连接，电阻R6、R7、R8、R9的另一端与+3.3V地连接，FPGAD1的I/O口D15与总线驱动器D2的44输入端连接，FPGAD1的I/O口C14与总线驱动器D2的43输入端连接，总线驱动器D2的2输出端与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端与光电耦合器B2的K1输入端连接，总线驱动器D2的3输出端与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与光电耦合器B2的K2输入端连接，总线驱动器D2的11输出端与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与光电耦合器B3的K1输入端连接，总线驱动器D2的12输出端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与光电耦合器B3的K2输入端连接，总线驱动器D2的5输出端与电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端与光电耦合器B4的K1输入端连接，总线驱动器D2的6输出端与电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端与光电耦合器B4的K2输入端连接，光电耦合器B2、B3、B4的A1输入端、A2输入端与+5V电源连接，光电耦合器B2的VO1输出端与电阻R16的一端、H桥的3输入端连接，光电耦合器B2的VO2输出端与电阻R17的一端、H桥的15输入端连接，光电耦合器B3的VO1输出端与电阻R18的一端、H桥的5输入端连接，光电耦合器B3的VO2输出端与电阻R19的一端、H桥的17输入端连接，光电耦合器B4的VO1输出端与电阻R20的一端、H桥的4输入端连接，光电耦合器B4的VO2输出端与电阻R21的一端、H桥的16输入端连接，电阻R16、电阻R21的另一端与+5V2电源连接，H桥的23输出端与电阻R22的一端连接后输出，H桥的2输出端与电容C1的一端连接后输出，H桥的11输出端与电阻R23的一端连接后输出，H桥的14输出端与电容C2的一端连接后输出，电阻R22的另一端与电容C1的另一端连接，电阻R23的另一端与电容C2的另一端连接。
所述电阻的阻值如下：电阻R1、R2阻值为320～400欧姆；电阻R3、R4阻值为3500～4300欧姆；电阻R5阻值为30～36欧姆；电阻R6～R9阻值为9000～11000欧姆；电阻R10～R15阻值为320～400欧姆；电阻R16～R21阻值为3500～4300欧姆；电阻R22、R23阻值为240～310欧姆。
电容C1、电容C2容值为0.09微法～0.11微法。
所述的光电耦合器B1、光电耦合器B2、光电耦合器B3和光电耦合器B4为全密封、高速率、高CMR门逻辑光电耦合器。
所述的FPGAD1为基于ARMCortex-M3处理器的智能型混合信号FPGA。
所述的总线驱动器D2为16位双向数据传输总线收发器芯片。
所述的H桥N1为具有刹车、过热报警及过温关断功能的双路输出H桥电机驱动电路。
所述的电阻、电容、晶体振荡器、基于ARM处理器的FPGA、光电耦合器、总线驱动器和H桥的连接方式为焊接。
本发明的优点是，通过调整FPGA输出的PWM调宽波，改变控制回路的增益。该旋转调制控制电路结构简单、体积小、可靠性高，仅需调整FPGA内核参数即可控制旋转机构按照需要的方式和速度旋转，使三个轴向的器件误差都能得到调制，从而实现采用中等精度的惯性器件即可研制出高精度的惯导系统。
附图说明
图1为本发明所提供的一种双轴旋转调制控制电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细介绍：
一种双轴旋转调制控制电路，包括23个电阻、2个电容、4个光电耦合器、1个FPGA、1个总线驱动器和1个H桥。内环输入信号与电阻R1的一端焊接，电阻R1的另一端与光电耦合器B1的K1输入端焊接，外环输入信号与电阻R2的一端焊接，电阻R2的另一端与与光电耦合器B1的K2输入端焊接，光电耦合器B1的A1输入端、A2输入端与+5V1电源焊接，光电耦合器B1的VO1输出端与电阻R3的一端、FPGAD1的I/O口G2焊接，光电耦合器B1的VO2输出端与电阻R4的一端、FPGAD1的I/O口G3焊接，电阻R3、R4的另一端与+3.3V电源焊接，FPGAD1的I/O口D10与电阻R5的一端焊接，电阻R5的另一端与晶振G1的OUT端焊接,FPGAD1的I/O口A7与电阻R6的一端、总线驱动器D2的47输入端焊接，FPGAD1的I/O口A6与电阻R7的一端、总线驱动器D2的46输入端焊接，FPGAD1的I/O口A4与电阻R8的一端、总线驱动器D2的38输入端焊接，FPGAD1的I/O口A3与电阻R9的一端、总线驱动器D2的37输入端焊接，电阻R6、R7、R8、R9的另一端与+3.3V地焊接，FPGAD1的I/O口D15与总线驱动器D2的44输入端焊接，FPGAD1的I/O口C14与总线驱动器D2的43输入端焊接，总线驱动器D2的2输出端与电阻R10的一端焊接，电阻R10的另一端与光电耦合器B2的K1输入端焊接，总线驱动器D2的3输出端与电阻R11的一端焊接，电阻R11的另一端与光电耦合器B2的K2输入端焊接，总线驱动器D2的11输出端与电阻R12的一端焊接，电阻R12的另一端与光电耦合器B3的K1输入端焊接，总线驱动器D2的12输出端与电阻R13的一端焊接，电阻R13的另一端与光电耦合器B3的K2输入端焊接，总线驱动器D2的5输出端与电阻R14的一端焊接，电阻R14的另一端与光电耦合器B4的K1输入端焊接，总线驱动器D2的6输出端与电阻R15的一端焊接，电阻R15的另一端与光电耦合器B4的K2输入端焊接，光电耦合器B2、B3、B4的A1输入端、A2输入端与+5V电源焊接，光电耦合器B2的VO1输出端与电阻R16的一端、H桥的3输入端焊接，光电耦合器B2的VO2输出端与电阻R17的一端、H桥的15输入端焊接，光电耦合器B3的VO1输出端与电阻R18的一端、H桥的5输入端焊接，光电耦合器B3的VO2输出端与电阻R19的一端、H桥的17输入端焊接，光电耦合器B4的VO1输出端与电阻R20的一端、H桥的4输入端焊接，光电耦合器B4的VO2输出端与电阻R21的一端、H桥的16输入端焊接，电阻R16～R21的另一端与+5V2电源焊接，H桥的23输出端与电阻R22的一端焊接后输出，H桥的2输出端与电容C1的一端焊接后输出，H桥的11输出端与电阻R23的一端焊接后输出，H桥的14输出端与电容C2的一端焊接后输出，电阻R22的另一端与电容C1的另一端焊接，电阻R23的另一端与电容C2的另一端焊接。
其中电阻的阻值如下：
电阻R1、R2阻值为320～400欧姆；
电阻R3、R4阻值为3500～4300欧姆；
电阻R5阻值为30～36欧姆；
电阻R6～R9阻值为9000～11000欧姆；
电阻R10～R15阻值为320～400欧姆；
电阻R16～R21阻值为3500～4300欧姆；
电阻R22、R23阻值为240～310欧姆。
其中电容的容值如下：
电容C1、C2容值为0.09微法～0.11微法。
工作过程：一种双轴旋转调制控制电路通过调整FPGAD1内核参数，改变FPGAD1输出的PWM调宽波频率、占空比，以控制H桥N1的输出的两列功率驱动信号的频率和占空比，分别驱动旋转机构内环电机和外环电机，使旋转机构按照所需的方式和速率旋转。
Claims (8)
1.一种双轴旋转调制控制电路，其特征在于：它包括电阻、电容、晶体振荡器、基于ARM处理器的FPGA、光电耦合器、总线驱动器和H桥，内环输入信号与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与光电耦合器B1的K1输入端连接，外环输入信号与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与光电耦合器B1的K2输入端连接，光电耦合器B1的A1输入端、A2输入端与+5V1电源连接，光电耦合器B1的VO1输出端与电阻R3的一端、FPGAD1的I/O口G2连接，光电耦合器B1的VO2输出端与电阻R4的一端、FPGAD1的I/O口G3连接，电阻R3、电阻R4的另一端与+3.3V电源连接，FPGAD1的I/O口D10与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与晶振G1的OUT端连接,FPGAD1的I/O口A7与电阻R6的一端、总线驱动器D2的47输入端连接，FPGAD1的I/O口A6与电阻R7的一端、总线驱动器D2的46输入端连接，FPGAD1的I/O口A4与电阻R8的一端、总线驱动器D2的38输入端连接，FPGAD1的I/O口A3与电阻R9的一端、总线驱动器D2的37输入端连接，电阻R6、R7、R8、R9的另一端与+3.3V地连接，FPGAD1的I/O口D15与总线驱动器D2的44输入端连接，FPGAD1的I/O口C14与总线驱动器D2的43输入端连接，总线驱动器D2的2输出端与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端与光电耦合器B2的K1输入端连接，总线驱动器D2的3输出端与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与光电耦合器B2的K2输入端连接，总线驱动器D2的11输出端与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与光电耦合器B3的K1输入端连接，总线驱动器D2的12输出端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与光电耦合器B3的K2输入端连接，总线驱动器D2的5输出端与电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端与光电耦合器B4的K1输入端连接，总线驱动器D2的6输出端与电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端与光电耦合器B4的K2输入端连接，光电耦合器B2、B3、B4的A1输入端、A2输入端与+5V电源连接，光电耦合器B2的VO1输出端与电阻R16的一端、H桥的3输入端连接，光电耦合器B2的VO2输出端与电阻R17的一端、H桥的15输入端连接，光电耦合器B3的VO1输出端与电阻R18的一端、H桥的5输入端连接，光电耦合器B3的VO2输出端与电阻R19的一端、H桥的17输入端连接，光电耦合器B4的VO1输出端与电阻R20的一端、H桥的4输入端连接，光电耦合器B4的VO2输出端与电阻R21的一端、H桥的16输入端连接，电阻R16、电阻R21的另一端与+5V2电源连接，H桥的23输出端与电阻R22的一端连接后输出，H桥的2输出端与电容C1的一端连接后输出，H桥的11输出端与电阻R23的一端连接后输出，H桥的14输出端与电容C2的一端连接后输出，电阻R22的另一端与电容C1的另一端连接，电阻R23的另一端与电容C2的另一端连接。
2.根据权利要求1所述的一种双轴旋转调制控制电路，其特征在于：所述电阻的阻值如下：电阻R1、R2阻值为320～400欧姆；电阻R3、R4阻值为3500～4300欧姆；电阻R5阻值为30～36欧姆；电阻R6～R9阻值为9000～11000欧姆；电阻R10～R15阻值为320～400欧姆；电阻R16～R21阻值为3500～4300欧姆；电阻R22、R23阻值为240～310欧姆。
3.根据权利要求1所述的一种双轴旋转调制控制电路，其特征在于：所述电容的容值如下：电容C1、电容C2容值为0.09微法～0.11微法。
4.根据权利要求1所述的一种双轴旋转调制控制电路，其特征在于：所述的光电耦合器B1、光电耦合器B2、光电耦合器B3和光电耦合器B4为全密封、高速率、高CMR门逻辑光电耦合器。
5.根据权利要求1所述的一种双轴旋转调制控制电路，其特征在于：所述的FPGAD1为基于ARMCortex-M3处理器的智能型混合信号FPGA。
6.根据权利要求1所述的一种双轴旋转调制控制电路，其特征在于：所述的总线驱动器D2为16位双向数据传输总线收发器芯片。
7.根据权利要求1所述的一种双轴旋转调制控制电路，其特征在于：所述的H桥N1为具有刹车、过热报警及过温关断功能的双路输出H桥电机驱动电路。
8.根据权利要求1所述的一种双轴旋转调制控制电路，其特征在于：所述的电阻、电容、晶体振荡器、基于ARM处理器的FPGA、光电耦合器、总线驱动器和H桥的连接方式为焊接。
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