CN114253179B - 基于共用离散电极的振动陀螺控制系统及分时控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于共用离散电极的振动陀螺控制电路，包括：陀螺表头电极、模拟开关电路、电容检测电路、陀螺数字控制电路和陀螺驱动电路；陀螺表头电极与模拟开关电路互连，模拟开关电路连接至电容检测电路，电容检测电路连接至陀螺数字控制电路，陀螺数字控制电路连接至陀螺驱动电路，陀螺驱动电路连接至所述模拟开关电路，陀螺数字控制电路还连接至模拟开关电路的选择端SEL，控制模拟开关在陀螺表头电极和电容检测电路、陀螺驱动电路间的通断。基于上述电路，本发明还提供一种振动陀螺的检测驱动分时控制方法。本发明能够使陀螺检测点和驱动点的相位达至理想状态，使交变的驱动信号对检测无耦合。

Description

基于共用离散电极的振动陀螺控制系统及分时控制方法
技术领域
本发明涉及振动陀螺控制系统技术领域，特别涉及一种基于共用离散电极的振动陀螺控制系统及分时控制方法。
背景技术
陀螺的控制首先需要检测到振动信号，即检测陀螺当前的物理振动大小，然后再去驱动控制，使陀螺的物理振动维持在需要的目标大小，这样才能完成所需要的角度或者角速度测量。
现有的离散电极的振动陀螺的检测和驱动电极是相互独立的，陀螺振动的检测和驱动是同时的独立进行的，这导致陀螺振动的检测点和陀螺振动的驱动点的相位极难达至理想状态，且交变的驱动信号耦合至检测会导致检测信号畸变。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于共用离散电极的振动陀螺控制系统及分时控制方法，使陀螺检测点和驱动点的相位达至理想状态，使交变的驱动信号对检测无耦合。
为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种基于共用离散电极的振动陀螺控制电路，包括：陀螺表头电极、模拟开关电路、电容检测电路、陀螺数字控制电路和陀螺驱动电路；
所述陀螺表头电极与所述模拟开关电路互连，所述模拟开关电路连接至所述电容检测电路，所述电容检测电路连接至陀螺数字控制电路，所述陀螺数字控制电路连接至所述陀螺驱动电路，所述陀螺驱动电路连接至所述模拟开关电路，所述陀螺数字控制电路还连接至所述模拟开关电路的选择端SEL，控制模拟开关在所述陀螺表头电极和所述电容检测电路、所述陀螺驱动电路间的通断。
进一步的，当所述陀螺表头电极和所述电容检测电路连通时，所述陀螺表头电极和所述陀螺驱动电路断开，当所述陀螺表头电极和所述陀螺驱动电路连通时，所述陀螺表头电极和所述电容检测电路断开。
一种振动陀螺的检测驱动分时控制方法，采用如上文所述的基于共用离散电极的振动陀螺控制电路实现，在一个软件控制周期内依次执行如下步骤：
S1、在检测时间T1内，所述陀螺表头电极与所述陀螺驱动电路断开、与所述电容检测电路连通，所述电容检测电路完成所述振动陀螺的振动信号检测；
S2、在驱动时间T2，所述陀螺表头电极与所述电容检测电路断开、与所述陀螺驱动电路连通，所述陀螺驱动电路完成对所述振动陀螺的驱动控制；
S3、在检测等待时间T3内，所述陀螺表头电极与所述陀螺驱动电路断开，所述陀螺表头电极与所述电容检测电路连通。
进一步的，在一个软件控制周期执行完毕后，执行下一软件控制周期，依次循环检测时间T1、驱动时间T2、检测等待时间T3。
进一步的，在驱动时间T2内，所述陀螺数字控制电路持续输出交流驱动信号，以控制所述陀螺驱动电路。
进一步的，在检测时间T1和检测等待时间T3内，所述陀螺数字控制电路保持所述交流驱动信号的中值直流电平不变。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明可用于离散电极的振动陀螺共用一个电极完成陀螺信号的检测和陀螺的驱动控制，通过陀螺数字控制电路连接至模拟开关电路的选择端SEL，控制模拟开关在陀螺表头电极和电容检测电路、陀螺驱动电路间的通断，将检测和驱动分时进行，使得陀螺检测点和驱动点的相位达至理想状态，交变的驱动信号对检测无耦合。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
图1为本发明一实施例提供的基于共用离散电极的检测驱动分时控制的振动陀螺控制系统的结构图；
图2为本发明一实施例提供的基于共用离散电极的检测驱动分时控制的振动陀螺的控制周期图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的方案作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
如图1所示，本发明提供的基于共用离散电极的振动陀螺控制电路，包括陀螺表头电极1，模拟开关电路2，电容检测电路3，陀螺数字控制电路4，陀螺驱动电路5。所述陀螺表头电极1与所述模拟开关电路2互连，所述模拟开关电路2连接至所述电容检测电路3，所述电容检测电路3连接至陀螺数字控制电路4，所述陀螺数字控制电路4连接至所述陀螺驱动电路5，所述陀螺驱动电路5连接至模拟开关电路2，所述陀螺数字控制电路4还连接至所述模拟开关电路2的选择端SEL，控制模拟开关在所述陀螺表头电极1和所述电容检测电路3、所述陀螺驱动电路5间的通断。具体的，当陀螺表头电极1和电容检测电路3连通时，陀螺表头电极1和陀螺驱动电路5断开，当陀螺表头电极1和陀螺驱动电路5连通时，陀螺表头电极1和电容检测电路3断开。
如图2所示，是振动陀螺的检测驱动分时控制方法的软件控制周期图。一个软件控制周期T包括：一个检测时间T1、一个驱动时间T2、一个检测等待时间T3，检测时间T1、驱动时间T2、检测等待时间T3依次发生，当一个完整的软件控制周期T发生后，继续循环发生下一个软件控制周期T。
具体的，一个软件控制周期T内的检测驱动分时控制方法如下：
S1、在检测时间T1内，所述陀螺表头电极与所述陀螺驱动电路断开、与所述电容检测电路连通，所述电容检测电路完成所述振动陀螺的振动信号检测；
S2、在驱动时间T2，所述陀螺表头电极与所述电容检测电路断开、与所述陀螺驱动电路连通，所述陀螺驱动电路完成对所述振动陀螺的驱动控制；
S3、在检测等待时间T3内，所述陀螺表头电极与所述陀螺驱动电路断开、与所述电容检测电路连通。
即，检测等待时间T3为振动陀螺在时间T3内既不检测也不驱动，在检测等待时间T3内，所述陀螺表头电极与所述电容检测电路连通，等待所述电容检测电路稳定，然后再进入检测时间T1进行检测；检测时间T1、驱动时间T2、检测等待时间T3在时间轴t上是连续的，共同组成一个完整的软件控制周期T，相邻两个软件控制周期T在时间轴t上是连续的。
当处于检测时间T1时，振动陀螺不受驱动，当处于驱动时间T2，检测停止，驱动时间T2完成后，检测等待时间T3后再进入下一个软件控制周期T，依次循环检测时间T1、驱动时间T2、检测等待时间T3。在驱动时间T2内，所述陀螺数字控制电路持续输出交流驱动信号，以控制所述陀螺驱动电路。为减小功耗同时减小对检测电路的干扰，在检测时间T1和检测等待时间T3内，所述陀螺数字控制电路保持所述交流驱动信号的中值直流电平不变，即向所述陀螺驱动电路输出直流电平。
本发明适用于离散电极的振动陀螺电极数量少，需要高精度检测的检测驱动点完全理想重合等应用场合。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (6)

1.一种基于共用离散电极的振动陀螺控制电路，其特征在于，包括：陀螺表头电极、模拟开关电路、电容检测电路、陀螺数字控制电路和陀螺驱动电路；
所述陀螺表头电极与所述模拟开关电路互连，所述模拟开关电路连接至所述电容检测电路，所述电容检测电路连接至陀螺数字控制电路，所述陀螺数字控制电路连接至所述陀螺驱动电路，所述陀螺驱动电路连接至所述模拟开关电路，所述陀螺数字控制电路还连接至所述模拟开关电路的选择端SEL，控制模拟开关在所述陀螺表头电极和所述电容检测电路、所述陀螺驱动电路间的通断。
2.如权利要求1所述的基于共用离散电极的振动陀螺控制电路，其特征在于，当所述陀螺表头电极和所述电容检测电路连通时，所述陀螺表头电极和所述陀螺驱动电路断开，当所述陀螺表头电极和所述陀螺驱动电路连通时，所述陀螺表头电极和所述电容检测电路断开。
3.一种振动陀螺的检测驱动分时控制方法，其特征在于，采用如权利要求1～2任一项所述的基于共用离散电极的振动陀螺控制电路实现，在一个软件控制周期内依次执行如下步骤：
S1、在检测时间T1内，所述陀螺表头电极与所述陀螺驱动电路断开、与所述电容检测电路连通，所述电容检测电路完成所述振动陀螺的振动信号检测；
S2、在驱动时间T2，所述陀螺表头电极与所述电容检测电路断开、与所述陀螺驱动电路连通，所述陀螺驱动电路完成对所述振动陀螺的驱动控制；
S3、在检测等待时间T3内，所述陀螺表头电极与所述陀螺驱动电路断开，所述陀螺表头电极与所述电容检测电路连通。
4.如权利要求3所述的振动陀螺的检测驱动分时控制方法，其特征在于，在一个软件控制周期执行完毕后，执行下一软件控制周期，依次循环检测时间T1、驱动时间T2、检测等待时间T3。
5.如权利要求3所述的振动陀螺的检测驱动分时控制方法，其特征在于，在驱动时间T2内，所述陀螺数字控制电路持续输出交流驱动信号，以控制所述陀螺驱动电路。
6.如权利要求5所述的振动陀螺的检测驱动分时控制方法，其特征在于，在检测时间T1和检测等待时间T3内，所述陀螺数字控制电路保持所述交流驱动信号的中值直流电平不变。
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