CN207184362U - 俯仰角控制装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种俯仰角控制装置及系统，用于控制方向指示设备的俯仰转动，涉及电气设备控制技术领域。所述俯仰角控制装置及系统通过接收模块接收方向指示设备发送的预设俯仰角；处理模块与驱动器连接，驱动器与电动机电性连接，电动机用于与方向指示设备转动连接，处理模块根据接收的预设俯仰角生成驱动指令，以使驱动器驱动电动机转动，进而使方向指示设备转动预设俯仰角对应的角度。所述装置及系统结构简单，可准确控制方向指示设备的俯仰角，便于操作人员操控。

Description

俯仰角控制装置及系统

技术领域

本实用新型涉及电气设备控制技术领域，具体而言，涉及一种俯仰角控制装置及系统。

背景技术

随着科技的发展，对电气设备控制技术的要求越来越高。例如，在俯仰角转动的控制技术中，通常利用控制盒控制方向指示设备改变俯仰角。现有的控制盒体积大且设计复杂，另外，目前的控制盒中的各个模块(比如模拟控制器)的功耗高，发热量大，影响控制的精度，并且高温容易加速各个模块的老化，缩短了使用寿命。因此如何提供一种可解决上述问题的装置及系统，已成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

实用新型内容

为了克服上述现有技术中的不足，本实用新型提供一种结构简单、实用的俯仰角控制装置及系统，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本实用新型较佳实施例所提供的技术方案如下所示：

就装置而言，本实用新型较佳实施例提供一种俯仰角控制装置，用于控制方向指示设备的俯仰角，所述装置包括：

接收模块，用于接收所述方向指示设备发送的预设俯仰角；

与所述接收模块连接的处理模块，用于根据所述预设俯仰角生成驱动指令；

与所述处理模块连接的驱动器以及与所述驱动器电性连接的电动机，所述电动机可转动地与所述方向指示设备机械连接，所述驱动器用于根据所述驱动指令驱动电动机转动，以使所述方向指示设备转动预设俯仰角对应的角度。

在本实用新型的较佳实施例中，上述处理模块用于根据所述预设俯仰角生成对应个数的脉冲，并将脉冲输向所述驱动器，所述驱动器根据接收的脉冲数以及频率控制电动机转动，以使所述方向指示设备转动预设俯仰角对应的角度。

在本实用新型的较佳实施例中，上述装置还包括光电耦合模块以及数字隔离器，所述光电耦合模块与所述驱动器连接，用于生成电动机转动角度的电信号；所述数字隔离器与驱动器、处理模块连接，用于各器件的信号的隔离。

在本实用新型的较佳实施例中，上述光电耦合模块包括多个光电耦合器，多个光电耦合器通过接线端子与所述驱动器连接。

在本实用新型的较佳实施例中，上述电动机的转轴通过连接部与所述方向指示设备转动连接。

在本实用新型的较佳实施例中，上述连接部包括设置在所述转轴和方向指示设备上的相互啮合的齿轮。

在本实用新型的较佳实施例中，上述连接部包括设置在所述转轴的蜗轮和与所述方向指示设备转动连接的蜗杆，所述蜗轮与所述蜗杆相啮合以实现所述方向指示设备的俯仰转动。

在本实用新型的较佳实施例中，上述连接部包括设置在转轴上的同步带轮、设置在所述方向指示设备上的同步带轮以及与两个同步带轮相对应的同步带，两个所述同步带轮通过所述同步带传动连接。

在本实用新型的较佳实施例中，上述电动机为步进电机。

就系统而言，本实用新型的较佳实施例还提供一种俯仰角控制系统，包括发光指示装置以及上述的俯仰角控制装置，所述发光指示装置与所述俯仰角控制装置中的电动机转动连接，所述发光指示装置发出的灯光用于方向指示，所述俯仰角控制装置用于使所述发光指示装置转动预设俯仰角对应的角度。

与现有技术相比，本实用新型提供的装置及系统至少具有以下有益效果：本实用新型提供的俯仰角控制装置及系统，通过接收模块接收方向指示设备发送的预设俯仰角；处理模块根据接收的预设俯仰角生成驱动指令，以使驱动器驱动电动机转动，进而使方向指示设备转动预设俯仰角对应的角度。所述装置及系统结构简单，可准确控制方向指示设备的俯仰角，便于操作人员操控。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本实用新型较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型较佳实施例提供的俯仰角控制装置的方框示意图之一。

图2为本实用新型较佳实施例提供的俯仰角控制装置的方框示意图之二。

图3为本实用新型较佳实施例提供的俯仰角控制装置的方框示意图之三。

图4为本实用新型较佳实施例提供的俯仰角控制系统的结构示意图之一。

图5为本实用新型较佳实施例提供的俯仰角控制系统的结构示意图之二。

图标：10-俯仰角控制系统；100-俯仰角控制装置；110-处理模块；120-接收模块；130-驱动器；140-电动机；150-数字隔离器；160-光电耦合模块；170-连接部；171-蜗轮；172-蜗杆；200-发光指示装置。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中”、“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电性连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例：

请参照图1，是本实用新型较佳实施例提供的俯仰角控制装置100的方框示意图之一。本实用新型提供一种俯仰角控制装置100，用于控制方向指示设备的俯仰角。所述俯仰角控制装置100可以包括接收模块120、处理模块110、驱动器130以及电动机140。操作人员设定预设俯仰角，俯仰角控制装置100可使方向指示设备转动该预设俯仰角对应的角度。可理解的，该俯仰角控制装置100可以用于控制方向指示设备在竖直方向转动，以调节方向指示设备的俯仰角。其中，所述预设俯仰角可以根据实际情况进行设置，这里不作具体限定。

在本实施例中，所述接收模块120可以与方向指示设备连接，用于接收方向指示设备所发送的预设俯仰角。该接收模块120还与处理模块110连接，用于将接收的预设俯仰角发送至处理模块110，以对预设俯仰角进行运算处理，生成相应的驱动指令。其中，所述俯仰角为指示方向设备与水平面的夹角。

进一步地，方向指示设备或俯仰角控制装置100可以设置获取目标俯仰角的角度获取模块，所述角度获取模块可以与所述处理模块110连接，以根据目标俯仰角生成对应的预设俯仰角，然后将该预设俯仰角发送至处理模块110进行相应的处理运算。其中，所述目标俯仰角可以理解为方向指示设备与目标物体所在直线与水平面的夹角。

进一步地，所述角度获取模块可以获取空间角度数据，该脚骨获取模块可以是，但不限于激光水准仪、电子水准仪等，这里不作具体限定。可理解的，设置的所述预设俯仰角为可使所述方向指示设备的俯仰角等于目标俯仰角的角度。其中，所述目标俯仰角可以为固定的，也可以为变动的。例如，若目标俯仰角为固定值，则在调整方向指示设备的俯仰角过程中，不会因目标物体改变位置为改变目标俯仰角的角度；若目标俯仰角为可变动的角度值，目标俯仰角的角度会随着目标物体位置的改变而进行相应调整，以使目标俯仰角始终为方向指示设备与目标物体所在直线与水平面的夹角。

值得说明的是，在其他实施方式中，所述俯仰角控制装置100还可以包括输入模块，用于输入预设俯仰角以及控制该装置启动或暂停等。接收模块120可以与该输入模块连接，接收模块120所接收的预设俯仰角可通过输入模块得到。进一步地，所述输入模块可以是，但不限于键盘、数字按钮、触控显示屏等，这不作具体限定。

在本实施例中，所述目标物体可以为地面上静止的物体或生物，也可以为运动的物体或生物。比如，所述目标物体可以为人员、车辆等。当然，所述目标物体也可以为空中飞行的物体或生物，这里对目标物体不作具体限定。

在本实施例中，处理模块110与驱动器130电性连接，驱动器130与电动机140电性连接。所述处理模块110用于根据从接收模块120获取的预设俯仰角生成相应的驱动指令。

进一步地，所述处理模块110用于根据所述预设俯仰角生成对应个数的脉冲，并将脉冲输向所述驱动器130，所述驱动器130根据接收的脉冲数以及频率控制电动机140转动，以使所述方向指示设备转动预设俯仰角对应的角度。可理解地，处理模块110生成的脉冲数目与预设俯仰角对应的角度相关联。例如，生成的脉冲数目越多，对应的预设俯仰角越大，需要电动机140转动的角度也就越大，即，对应的方向指示设备需要转动更大的角度。

一般地，目标物体所在的水平面高于方向指示设备所在的水平面，即需要通过调整方向指示设备的俯仰角，以使方向指示设备转动到预设的角度位置。即，通过使方向指示设备沿竖直方向旋转预设俯仰角对应的角度，便可使方向指示设备转动到预设的角度位置。其中，所述预设的角度位置可以根据具体情况进行设置，这里不作具体限定。

在本实施例中，所述电动机140可以正转也可以反转。例如，方向指示设备的实际俯仰角超过了目标俯仰角，便可通过反转，以使方向指示设备的实际俯仰角等于该目标俯仰角。

在本实施例中，所述接收模块120可以为用于接收数据的集成电路或芯片。例如，接收模块120可以为信号接收器。当然，所述接收模块120也可以为处理模块110中的一部分，比如为处理模块110中接收数据的引脚，这里对接收模块120不作具体限定。

在本实施例中，所述处理模块110可以是一种具有信号处理能力的集成电路芯片。例如，该处理模块110可以为处理器。所述处理器可以是，但不限于中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。比如，该处理器可以为STM系列单片机，具体地，其型号可以为STM32F427ZG。

在本实施例中，所述驱动器130可以为用于驱动电动机140转动的驱动电路或驱动芯片。比如，所述驱动器130可以为型号是DRV8825的驱动芯片。

值得说明的是，本实施例提供的俯仰角控制装置100可通过上述的各类芯片以及集成电路实现对方向指示设备俯仰角的控制，提高了装置的集成度。与现有技术相比，本实用新型提供的俯仰角控制装置100缩小了装置的体积，另外还减少了各个组件的发热量以及制造成本，有利于延长装置的使用寿命。

在本实施例中，所述电动机140可以为步进电机。值得说明的是，步进电机为将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机。在非超载的情况下，该步进电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。例如，当步进电机对应的驱动器130接收到一个脉冲信号，驱动器130就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，步进电机的旋转是以固定的角度一步一步运行的。具体地，步进电机可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。因此，步进电机非常适合作为本实施例中的电动机140。

在本实施例中，所述俯仰角控制装置100可以应用于图4中所示的俯仰角控制系统10中。所述电动机140可以直接或间接地与方向指示设备转动连接。例如，所述电动机140的转轴通过连接部170与所述方向指示设备转动连接。

进一步地，所述连接部170可以包括设置在所述转轴和方向指示设备上的相互啮合的齿轮。电动机140和方向指示设备通过设置的齿轮实现力矩的传递。即，电动机140通过转轴转动，并通过两齿轮传递转矩以使方向指示设备转动，进而实现对方向指示设备俯仰角的调节。设置在方向指示设备上的齿轮为固定设置，即，该齿轮不会相对该方向指示设备转动。其中，两个齿轮设置的转动平面为竖直平面，以实现俯仰角的调节，而不是调节横向方位角。

当然，在其他实施方式中，所述连接部170可以为设置在电动机140和方向指示设备之间的一副或多副相互配合的齿轮。可以理解地，电动机140的转轴和方向指示设备设置有相互啮合的齿轮，连接部170的一侧与转轴的齿轮啮合，另一侧与方向指示设备中的齿轮啮合，以实现力矩的传递。即，在转轴的齿轮和方向指示设备的齿轮之间可以设置有一副或多副相互配合的齿轮。

进一步地，在其他实施方式中，所述连接部170可以包括设置在转轴上的同步带轮、设置在所述方向指示设备上的同步带轮，以及与两个同步带轮相对应的同步带，两个所述同步带轮通过所述同步带传动连接。

具体地，所述同步带轮上设置有锯齿，所述带轮上设置有与锯齿相互啮合的锯齿。两个同步带轮通过同步带连接，以实现力矩的传递，而设置的锯齿可提高角度传递的精度，避免转轴在转动过程中同步带与同步带轮出现相对滑动的情况，而影响方向指示设备实际要转动的角度。

值得说明的是，所述连接部170也可以是由其他传动组件通过组合所形成的部件。比如，由皮带轮和皮带相互配合组成的部件，这里对连接部170的具体组成零件不作限定，只要能实现电动机140与方向指示设备之间的高精度转动连接即可。

第二实施例：

请结合参照图2和图3，其中，图2是本实用新型较佳实施例提供的俯仰角控制装置100的方框示意图之二，图3为本实用新型较佳实施例提供的俯仰角控制装置100的方框示意图之三。第二实施例提供的俯仰角控制装置100其形状构造、工作原理及取得的技术效果与第一实施例的基本相同，不同之处在于，第二实施例中的俯仰角控制装置100还可以包括数字隔离器150，所述数字隔离器150与驱动器130、处理模块110连接，用于对驱动器130、处理模块110等各器件进行信号隔离，以减少各器件之间的信号干扰，有利于提高俯仰角控制装置100的控制精度以及可靠性。其中，所述数字隔离器150可以为隔离芯片或隔离电路，比如，SI8663数字隔离器。

进一步地，所述俯仰角控制装置100还可以包括光电耦合模块160，所述光电耦合模块160与所述驱动器130连接，用于生成电动机140转动角度的电信号。

具体地，所述光电耦合模块160可以包括多个光电耦合器，多个光电耦合器通过接线端子与驱动器130连接。可理解地，所述接线端子为连接多个光电耦合器和驱动器130的连接器。例如，所述光电耦合器为三个型号是PS9117的光电耦合器，则可通过型号为J30J-15ZKNP51-J的连接器与驱动器130连接。所述隔离器还可以用于隔离多个光电耦合器生成的电信号。

请参照图5，在第二实施例中，所述俯仰角控制装置100可应用于图5所示的俯仰角控制系统10中。所述连接部170可以包括蜗轮171和蜗杆172。其中，蜗轮171固定设置在电动机140的转轴上，蜗杆172与该蜗轮171相配合，该蜗杆172的一端与方向指示设备转动连接。即，所述蜗轮171与所述蜗杆172相啮合以实现所述方向指示设备的俯仰转动。值得说明的是，所述方向指示设备可以由发光指示装置200进行替换。

进一步地，所述蜗轮171和蜗杆172可以通过外壳(图中未示出)进行封装固定，方向指示设备可以通过固定柱进行固定。可理解地，固定柱的一端可以固定在地面或其他设备上，另一端与方向指示设备转动连接。例如，若电动机140转动，便可使蜗轮171转动，在壳体的固定下，蜗轮171驱动蜗杆172沿直线运动，而蜗杆172与方向指示设备转动连接，便可使方向指示设备俯仰转动。

第三实施例：

请再次参照图4，本实用新型还提供一种俯仰角控制系统10。该系统可以包括发光指示装置200以及上述实施例中的俯仰角控制装置100，所述发光指示装置200与所述俯仰角控制装置100中的电动机140转动连接，所述发光指示装置200发出的灯光用于方向指示，所述俯仰角控制装置100用于使所述发光指示装置200转动预设俯仰角对应的角度。

进一步地，所述发光指示装置200与电动机140通过连接部170实现转动连接。连接部170可以为如图4中所示的相互配合的齿轮，具体的实现俯仰转动的方式可参照对上述第一实施例的详细描述，这里不再赘述。

进一步地，请再次参照图5，所述连接部170可以由蜗轮171和蜗杆172组成，其形状构造、工作原理以及取得的技术效果与第二实施例中所述的连接部170相同或类似，这里不再赘述。

可理解地，所述发光指示装置200可以为上述实施例中的方向指示设备，通过发出灯光以指示方向。俯仰角控制装置100对发光指示装置200的转动控制与上述实施例控制方向指示设备的俯仰角类似，这里不再赘述。

综上所述，本实用新型提供一种俯仰角控制装置及系统。该装置及系统通过接收模块接收方向指示设备发送的预设俯仰角；处理模块与驱动器连接，驱动器与电动机电性连接，电动机用于与方向指示设备转动连接，处理模块根据接收的预设俯仰角生成驱动指令，以使驱动器驱动电动机转动，进而使方向指示设备转动预设俯仰角对应的角度。所述装置及系统结构简单、体积小，可准确控制方向指示设备的俯仰角，便于操作人员操控。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种俯仰角控制装置，用于控制方向指示设备的俯仰角，其特征在于，所述装置包括：

接收模块，用于接收所述方向指示设备发送的预设俯仰角；

与所述接收模块连接的处理模块，用于根据所述预设俯仰角生成驱动指令；

与所述处理模块连接的驱动器以及与所述驱动器电性连接的电动机，所述电动机用于和所述方向指示设备转动连接，所述驱动器用于根据所述驱动指令驱动电动机转动，以使所述方向指示设备转动预设俯仰角对应的角度。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理模块用于根据所述预设俯仰角生成对应个数的脉冲，并将脉冲输向所述驱动器，所述驱动器根据接收的脉冲数以及频率控制电动机转动，以使所述方向指示设备转动预设俯仰角对应的角度。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括光电耦合模块以及数字隔离器，所述光电耦合模块与所述驱动器连接，用于生成电动机转动角度的电信号；所述数字隔离器与驱动器、处理模块连接，用于各器件的信号的隔离。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述光电耦合模块包括多个光电耦合器，多个光电耦合器通过接线端子与所述驱动器连接。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电动机的转轴通过连接部与所述方向指示设备转动连接。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述连接部包括设置在所述转轴和方向指示设备上的相互啮合的齿轮。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述连接部包括设置在所述转轴的蜗轮和与所述方向指示设备转动连接的蜗杆，所述蜗轮与所述蜗杆相啮合以实现所述方向指示设备的俯仰转动。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述连接部包括设置在转轴上的同步带轮、设置在所述方向指示设备上的同步带轮以及与两个同步带轮相对应的同步带，两个所述同步带轮通过所述同步带传动连接。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的装置，其特征在于，所述电动机为步进电机。

10.一种俯仰角控制系统，其特征在于，包括发光指示装置以及上述权利要求1-9中任意一项所述的俯仰角控制装置，所述发光指示装置与所述俯仰角控制装置中的电动机转动连接，所述发光指示装置发出的灯光用于方向指示，所述俯仰角控制装置用于使所述发光指示装置转动预设俯仰角对应的角度。