CN109557839B - 一种基于多路粗细电流和继电器控制的平台罗经控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于多路粗细电流和继电器控制的平台罗经控制系统，采用FPGA芯片作为系统的管理芯片，提供多路数字接口和多种接口与电压输出型DA芯片进行连接；采用单边稳态型继电器TQ12‑12V，每路电流输出电路中均含有两个继电器，均由FPGA进行控制，继电器在输出电路中控制切换电流的粗细和方向，电位器采用数字电位器AD5206，可输出六路不同电位通道RP1至RP6；采用运放OP97和数字电位器AD5206搭建两路电流串联负反馈型的电压转换电流电路，一路输出粗电流，一路输出细电流，由继电器TQ12‑12V进行控制切换。本发明引出多路输出接口，性价比和通用性强，具有很好的实用推广价值。

Description

一种基于多路粗细电流和继电器控制的平台罗经控制系统
技术领域
本发明涉及平台罗经控制领域，具体是一种基于多路粗细电流和继电器控制的平台罗经控制系统。
背景技术
平台罗经是将传统的平台和罗经进行紧密结合的一种精密复杂的惯性导航仪器，它可以为舰船的导航、武器装备、指挥控制等系统提供精确的航向和水平基准信息，因此在舰船上具有广泛的应用。在平台罗经控制系统中，对电流的输出要求尤为复杂和严格，平台罗经传统的电流输出系统往往不能根据实际情况同时输出驱动能力强的大电流或足够精准的细电流。存在通用性不强和通道不够多等情况。
越来越多的平台罗经希望控制系统中的电流输出具有智能性，能够针对不同的电流输出要求来进行调节，尽可能多的准确满足控制系统中对电流的不同要求。
发明内容
为解决上述现有技术中的缺陷，本发明提供了一种基于多路粗细电流和继电器控制的平台罗经控制系统，多路粗细电流采用FPGA的可编程逻辑电路，可以支持多路的粗电流、细电流的输出；继电器控制可以根据控制系统的实时需求对电流的粗细以及方向进行切换，方便快捷。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种基于多路粗细电流和继电器控制的平台罗经控制系统，采用FPGA芯片作为系统的管理芯片，提供多路数字接口和多种接口与电压输出型DA芯片进行连接；采用单边稳态型继电器TQ12-12V，每路电流输出电路中均含有两个继电器，均由FPGA进行控制，继电器在输出电路中可以控制切换电流的粗细和方向，电位器采用数字电位器AD5206，可输出六路不同电位通道RP1至RP6；采用运放OP97和数字电位器AD5206搭建两路电流串联负反馈型的电压转换电流电路，一路输出粗电流，一路输出细电流，由继电器TQ12-12V进行控制切换，可以支持平台罗经控制系统对电流的各种要求，所述FPGA芯片上设有PCI通信接口，可与主机通信，由上位机管理软件集中管理。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)FPGA可编程可重构，支持多个接口和多种协议(如SPI、I2C等)其输出不受传统MCU固定引脚接口的限制，可针对平台罗经电流控制灵活实现，引出多路输出接口；
2)采用数字电位器和继电器的电流串联负反馈电流输出电路，在系统输出调零等操作中避开了传统模拟电位器的手工操作，方便快捷且稳定；
3)具有两种输出电路，粗电流输出电路可满足驱动能力强的要求，而细电流输出又满足在电流精细调节时高精度要求，利用继电器将二者合在一个电路中，由FPGA进行切换选择。整体满足平台罗经控制系统对电流的复杂要求。性价比和通用性强，因此具有很好的实用推广价值。
附图说明
图1为本发明实施例中USB、串口复用与控制单元的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明实施例提供了一种基于多路粗细电流和继电器控制的平台罗经控制系统，采用FPGA芯片作为系统的管理芯片，提供多路数字接口和多种接口与电压输出型DA芯片进行连接；采用单边稳态型继电器TQ12-12V，每路电流输出电路中均含有两个继电器，均由FPGA进行控制，继电器在输出电路中可以控制切换电流的粗细和方向，电位器采用数字电位器AD5206，可输出六路不同电位通道RP1至RP6；采用运放OP97和数字电位器AD5206搭建两路电流串联负反馈型的电压转换电流电路，一路输出粗电流，一路输出细电流，由继电器TQ12-12V进行控制切换，可以支持平台罗经控制系统对电流的各种要求。所述FPGA芯片上设有PCI通信接口，可与主机通信，由上位机管理软件集中管理。
如图1所示，本具体实施系统上电后，应用程序控制FPGA输出数字量，本方案对通过SPI总线协议对DA芯片AD5764进行控制，其可选择输出三路-10V-+10V电压。以其中一路输出为例，FPGA通过SPI总线控制AD5764输出电压VOUT1和输出10V基准电压。首先进行电流调零操作，控制VOUT1输出-10V电压，调节数字电位器AD5206的RP1，使电路输出电流变为0，这样通过RP1的和基准电压的调节可使电压输出精度提升同时稳定性加强。然后步骤二进行满量程调节，控制VOUT1输出+10V电压，粗电流调节数字电位器RP3，细电流调节数字电位器RP2，使其分别满足80mA和1.2mA的要求。量程调整结束后即可进行正常电流输出。通过调整FPGA的数字量对电流方向和粗细进行控制输出。XCDA、XCDB初始化时低电平，继电器2、3引脚相连，8、9引脚相连。初始默认细电流，如果想进行粗电流调节，FPGA输出XCDA引脚为高电平，控制继电器1进行切换，3、4引脚相连，7、8引脚相连，电路转换到粗电流输出。粗电流输出电路中为满足电流的大负载需求增加三极管V1，增加了驱动能力。如果想进行输出负电流，则FPGA 输出XCDB引脚为高电平，继电器2进行切换，3、4引脚相连，7、8引脚相连，电流方向切换，系统转到负电流输出。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (2)

1.一种基于多路粗细电流和继电器控制的平台罗经控制系统，其特征在于，采用FPGA芯片作为系统的管理芯片，提供多路数字接口和多种接口与电压输出型DA芯片进行连接；采用单边稳态型继电器TQ12-12V，每路电流输出电路中均含有两个继电器，均由FPGA进行控制，继电器在输出电路中可以控制切换电流的粗细和方向，电位器采用数字电位器AD5206，可输出六路不同电位通道RP1至RP6；采用运放OP97和数字电位器AD5206搭建两路电流串联负反馈型的电压转换电流电路，一路输出粗电流，一路输出细电流，由继电器TQ12-12V进行控制切换，可以支持平台罗经控制系统对电流的各种要求；
模块M1:电流调零，控制VOUT1输出为预设值电压，调节数字电位器AD5206的RP1，使电路输出电流为0；
模块M2：进行满量程调节，控制VOUT1输出为预设值电压，粗电流调节数字电位器RPx，x表示AD5206输出六路不同电位通道中的任意一个；细电流调节数字电位器RPy，y不等于x，y表示AD5206输出六路不同电位通道中的任意一个，粗电流达到预设值，细电流达到预设值；
模块M3：量程调节结束后，即进行正常电流输出，通过调整FPGA的数字量对电流方向和粗细进行控制输出。
2.如权利要求1所述的一种基于多路粗细电流和继电器控制的平台罗经控制系统，其特征在于，所述FPGA芯片上设有PCI通信接口，可与主机通信，由上位机管理软件集中管理。
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