CN108332707A - 一种智能电子受信仪 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种智能电子受信仪，包括：主编码器组、从编码器组和设置有微控制器、电源模块、控制信号输出模块和CAN通信模块的控制单元。应用双编码器采样角度信息，进行数据同步比较，即每间隔设定时间通过从编码器的数据对主编码器数据进行实时校验，能够有效提高数据采集的可靠性。在控制单元上采用数据存储单元存储角度范围信息及电子受信仪相关运行信息，自动设定角度范围，修改角度范围简便易行。且可通过微控制器对编码器自动电气置零或校准。

Description

一种智能电子受信仪
技术领域
本发明涉及一种角度检测设备，具体涉及一种智能电子受信仪，属于智能传感器领域。
背景技术
现有的受信仪采用传统的单旋转变压器采集角度，无法验证角度数据的正确性，即无法检测故障，而旋转变压器一旦发生故障，易导致火箭弹发射装置超范围运行及射界范围而引起事故；且现有受信仪的运行、射界采用机械开关，安装精度受限，占用空间大，导致受信仪整体尺寸偏大；出入运行、射界的角度误差可达1.5°；运行、射界范围的调整过程极其繁琐，长时间使用机械开关存在损坏的可能。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种智能电子受信仪，能够判别所采集的角度信息的有效性；且取消机械开关，且采用数据存储单元数据存储、修改角度范围，简便易行；由继电器替代机械开关，占用空间小。
所述的智能电子受信仪包括：主编码器组、从编码器组和设置有微控制器、电源模块、控制信号输出模块和CAN通信模块的控制单元；
所述主编码器组和从编码器组实时采集与之相连的外部设备的角度信息，并通过CAN总线发送给微控制器；所述角度信息包括方位角和俯仰角；
所述微控制器每隔设定时间分别比较主编码器组与从编码器组所采集到的角度信息，得到方位角差值和俯仰角差值，若方位角差值和/或俯仰角差值超出设定的误差范围，则输出故障报警信号；
所述微控制器将接收到的角度信息和与之相连的外部设备设定的角度范围进行比较：若在设定的角度范围内，则通过控制信号输出模块输出相应的控制信号，输出的控制信号通过继电器转换成电源控制信号提供给外部设备，由此控制外部设备在设定的角度范围内动作。
在所述控制单元中设置有数据存储模块，所述微控制器通过总线与数据存储模块通信；所述角度范围的配置数据存储在数据存储模块中；当需要修改角度范围时，上位机通过微控制器直接对存储在数据存储模块中的角度范围的配置数据进行修改。
当需要采用通过外部设备的机械角度对电子受信仪的电气角度进行校准时：若外部设备处于机械零位，则通过微控制器向主编码器组和从编码器组输出控制指令，对主编码器组和从编码器组进行电气置零；若外部设备处于某一机械位置，通过微控制器向主编码器组和从编码器组输出控制指令，使主编码器组和从编码器组自动电气置位，使电气角度与外部设备所处机械位置的角度相同；所述机械角度指通过刻度尺测量得到的外部设备的角度信息，所述电气角度是指编码器输出的电子数据。
有益效果：
(1)应用双编码器采样角度(方位角和俯仰角)，进行数据同步比较，即每间隔设定时间通过从编码器的数据对主编码器数据进行实时校验，能够有效提高数据采集的可靠性。
(2)通过比较角度范围，输出相应的控制信号，控制精度高。
(3)采用数据存储单元数据存储、修改角度范围，简便易行，省去了以往通过人工调整机械开关位置的繁琐过程。
(4)通过软件指令，能够快速对主、从编码器电气置零或将机械角度与电气角度校准，使电气角度与机械角度相同，省去了以往通过人工调整旋转变压器机械位置的繁琐过程。
(5)结构设计直接将主从编码器的输入轴通过柔性联轴器(而非旧版的刚性轴连接)与传动机构末端连接，从而使受信仪工作的可靠性更高，结构更加紧凑。
附图说明
图1为实施例1所记载的电子受信仪电连接示意图；
图2为电子受信仪工作示意图；
图3为电子受信仪工作流程图；
图4为实施例2所记载的本发明的电子受信仪机械结构示意图。
其中：1-柔性联轴器A、2-传动齿轮A、3-方向主编码器、4-方向从编码器、5-联合齿轮、6-高低主编码器、7-高低从编码器、8-传动齿轮B、9-高低联动轴、10-角度采集板、11-柔性联轴器B、12-高低受信仪电缆
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：
本实施例提供一种运用在火箭弹发射装置上的智能电子受信仪，采用双编码器的采样及同步比较技术，来提高其所采集的数据的可靠性。
如图1和图2所示，该电子受信仪包括：主编码器组、从编码器组和设置有微控制器、电源模块、复位模块、数据存储模块、控制信号输出模块、硬件看门狗模块和CAN通信模块的智能角度采集板以及作为上位机的控制计算机。其中主编码器组包括方向主编码器和高低主编码器，从编码器组包括方向从编码器和高低从编码器。
主编码器组通过一条CAN总线与微控制器进行双向通信，从编码器组通过一条CAN总线与微控制器进行双向通信。在火箭弹发射装置加电工作情况下，方向主编码器和方向从编码器实时采集发射装置的方位角，并通过CAN总线发送给微控制器；高低主编码器和高低从编码器实时采集发射装置的俯仰角，并通过CAN总线发送给微控制器。微控制器将接收到的主编码器组所采集的方位角和俯仰角每隔5ms通过CAN总线转发至上位机进行显示；同时每隔50ms分别比较主编码器组与从编码器组所采集到的火箭弹发射装置的角度信息(方位角和俯仰角)，得到方位角差值和俯仰角差值，若方位角差值和/或俯仰角差值超出设定的误差范围(0.5°)，则表明对应的编码器故障(如若方位角差值超出设定的误差范围，则表明方向主编码器和方向从编码器中至少有一个出现故障)，微控制器输出报警信号，工作流程如图3所示。由此能够判别编码器所采集的角度信息(俯仰角和方位角)是否正确，提高其所采集的数据的可靠性。
同时微控制器将接收到的方向主编码器和高低主编码器所采集的方向角和俯仰角的值与设定的火箭弹发射装置的运行范围和射界范围(指发射装置能够安全发射的范围，射界范围小于运行范围)进行比较：若在火箭弹发射装置的运行范围内，则通过控制信号输出模块输出运行控制信号，输出的运行控制信号发送给控制计算机，控制火箭弹发射装置在设定的运行范围内运行；若在火箭弹发射装置的射界范围内，则通过控制信号输出模块输出发射控制信号，输出的发射控制信号发送给控制计算机，控制火箭弹发射装置在设定的射界范围内发射火箭弹，由此实现对发射装置运行范围和射界范围的控制，保证发射装置的运行及火箭弹发射的安全，工作流程如图3所示。
硬件看门狗模块在微控制器的控制下对控制信号输出模块进行控制，具体为：硬件看门狗模块采用单稳态电路实现，当电子受信仪出现故障时，由单稳态电路切断控制信号输出模块的电源，使其不能输出运行控制信号和发射控制信号，避免火箭弹发射装置误动作。
当需要修改射界范围和运行范围时，采用软件配置射界范围、运行范围，具体为：在电智能角度采集板上集成有一片EEPROM作为数据存储模块，微控制器通过I2C总线与EEPROM通信，发射装置射界范围和运行范围的配置数据存储在EEPROM中，需要修改射界范围和运行范围时，上位机通过给微控制器发送修改后的射界范围和运行范围，通过微控制器对存储在EEPROM中的射界范围和运行范围的配置数据进行修改。
复位模块与微控制器进行单向通信，用于向微控制器提供复位信号，具体为：复位模块的功能是利用复位芯片输出低电平的脉冲来提供微控制器的复位信号，当电子受信仪出现瞬时掉电时，能够通过复位模块自动复位，不至于出现死机或误动作。
当需要采用通过外部设备的机械角度对电子受信仪的电气角度进行校准时：若发射装置处于机械零位，通过微控制器向主编码器组和从编码器组输出控制指令，对主编码器组和从编码器组进行电气置零；若发射装置处于某一机械位置，通过微控制器向主编码器组和从编码器组输出控制指令，使主编码器组和从编码器组自动电气置位，使电气角度与机械角度相同；由此省去了以往通过人工调整旋转变压器机械位置的繁琐过程。其中机械角度指发射装置上的刻度尺测量得到的发射装置的方位角和俯仰角，电气角度是指编码器输出的电子数据。
实施例2：
基于上述实施例1中的智能电子受信仪，本实施例提供一种如图4所示的电子受信仪，包括用于采集发射装置方位角的方位受信仪和用于采集发射装置俯仰角的高低受信仪。其中方位受信仪包括方向主编码器3和方向从编码器4，方向主编码器3和方向从编码器4分别通过柔性联轴器A1与两个传动齿轮A2相连，两个传动齿轮A2在联合齿轮5的带动下同步转动，联合齿轮5与发射装置中的回旋机构相连，与其同步转动，由此可通过方向主编码器3和方向从编码器4实时采集发射装置方位角。设置有微控制器、电源模块、复位模块、数据存储模块、控制信号输出模块、硬件看门狗模块和CAN通信模块的角度采集板10(印制板)固定在安装支架上，方向主编码器3和方向从编码器4通过方位受信仪电缆连接至角度采集板10上的微控制器。
高低受信仪包括高低主编码器6和高低从编码器7，高低主编码器6和高低从编码器7分别通过柔性联轴器B11与两个传动齿轮B8相连，两个传动齿轮B8在高低联动轴9的带动下跟随发射装置中的俯仰机构同步转动，由此可通过高低主编码器6和高低从编码器7实时采集发射装置俯仰角。高低主编码器6和高低从编码器7通过高低受信仪电缆12连接至角度采集板10上的微控制器。角度采集板10上的微控制器通过电缆连接至上位机。
综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能电子受信仪，其特征在于，包括：主编码器组、从编码器组和设置有微控制器、电源模块、控制信号输出模块和CAN通信模块的控制单元；
所述主编码器组和从编码器组实时采集与之相连的外部设备的角度信息，并通过CAN总线发送给微控制器；所述角度信息包括方位角和俯仰角；
所述微控制器每隔设定时间分别比较主编码器组与从编码器组所采集到的角度信息，得到方位角差值和俯仰角差值，若方位角差值和/或俯仰角差值超出设定的误差范围，则输出故障报警信号；
所述微控制器将接收到的角度信息和与之相连的外部设备设定的角度范围进行比较：若在设定的角度范围内，则通过控制信号输出模块输出相应的控制信号，输出的控制信号通过继电器转换成电源控制信号提供给外部设备，由此控制外部设备在设定的角度范围内动作。
2.如权利要求1所述的智能电子受信仪，其特征在于，在所述控制单元中设置有数据存储模块，所述微控制器通过总线与数据存储模块通信；所述角度范围的配置数据存储在数据存储模块中；当需要修改角度范围时，上位机通过微控制器直接对存储在数据存储模块中的角度范围的配置数据进行修改。
3.如权利要求1或2所述的智能电子受信仪，其特征在于，当需要采用通过外部设备的机械角度对电子受信仪的电气角度进行校准时：若外部设备处于机械零位，则通过微控制器向主编码器组和从编码器组输出控制指令，对主编码器组和从编码器组进行电气置零；若外部设备处于某一机械位置，通过微控制器向主编码器组和从编码器组输出控制指令，使主编码器组和从编码器组自动电气置位，使电气角度与外部设备所处机械位置的角度相同；所述机械角度指通过刻度尺测量得到的外部设备的角度信息，所述电气角度是指编码器输出的电子数据。
4.如权利要求1或2所述的智能电子受信仪，其特征在于，在所述控制单元中还设置有硬件看门狗模块，所述硬件看门狗模块在微控制器的控制下对控制信号输出模块的输出通断进行控制。
5.如权利要求1或2所述的智能电子受信仪，其特征在于，在所述控制单元中还设置有复位模块，所述复位模块用于向微控制器提供复位信号。
6.如权利要求1或2所述的智能电子受信仪，其特征在于，所述主编码器组包括方向主编码器和高低主编码器，从编码器组包括方向从编码器和高低从编码器；所述方向主编码器和方向从编码器实时采集与之相连的外部设备的方位角，所述高低主编码器和高低从编码器实时采集与之相连的外部设备的俯仰角。
7.如权利要求1或2所述的智能电子受信仪，其特征在于，当所述外部设备为火箭弹发射装置时，所述角度范围包括火箭弹发射装置的运行范围和射界范围；由此，当所述微控制器将接收到的角度信息与设定的运行范围和射界范围进行比较时：若在火箭弹发射装置的运行范围内，则通过控制信号输出模块输出运行控制信号；若在火箭弹发射装置的射界范围内，则通过控制信号输出模块输出发射控制信号。
8.如权利要求5所述的智能电子受信仪，其特征在于，所述方向主编码器和方向从编码器分别通过柔性联轴器A与两个传动齿轮A相连，两个传动齿轮A在联合齿轮的带动下同步转动，联合齿轮和外部设备中的回旋机构相连，与其同步转动；
所述高低主编码器和高低从编码器分别通过柔性联轴器B与两个传动齿轮B相连，两个传动齿轮B在高低联动轴的带动下跟随外部设备中的俯仰机构同步转动。
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