一种用于陀螺罗经的电流施控电路制造技术

本发明专利技术涉及到一种用于陀螺罗经的电流施控电路，该电流施控电路包括有微处理器、第一基准电压电路、第一模拟开关、第一模数转换器、第二基准电压电路、第二模拟开关和第二模数转换器，所述第一基准电压电路和第二基准电压电路连接至第一模拟开关和第二模拟开关的输入端，两个模拟开关的控制端分别连接至所述微处理器，第一模拟开关的输出端连接至第一模数转换器，第二模拟开关的输出端连接至第二模数转换器。微处理器接收电磁摆输出的电压信号，微处理器分别连接第一模数转换器和第二模数转换器，第一模数转换器输出电压至方位力矩器，第二模数转换器输出电压至水平力矩器。本发明专利技术的电流施控电路能输出高精度的施控电流，降低硬件成本。硬件成本。硬件成本。

【技术实现步骤摘要】
一种用于陀螺罗经的电流施控电路


[0001]本专利技术涉及船舶导航
，特别是涉及一种用于陀螺罗经的电流施控电路。

技术介绍

[0002]长久以来，陀螺罗经作为一种能够准确寻找地理北向的导航仪器，在各类船舶上得到广泛应用，成为海上导航的主要仪器。
[0003]陀螺罗经内安置有高速旋转的陀螺仪。在陀螺罗经工作时，陀螺仪主轴若偏离子午面，在地球自转水平分量的作用下，陀螺仪主轴将偏离水平面一个倾角。一个简单的电磁摆可敏感出此倾角的大小与方向，输出相应相位幅度的电压信号。电流施控电路接收电磁摆输出的电压信号，向水平力矩器与方位力矩器施加控制电流。方位力矩器给陀螺仪主轴施加方位控制力矩(指北力矩)，水平力矩器给陀螺仪主轴施加水平阻尼力矩，从而使陀螺仪主轴进行阻尼振荡而稳定在子午面内。
[0004]从陀螺罗经的指北工作原理可知，方位力矩器和水平力矩器上施加的控制电流的精度，直接影响陀螺罗经的指北精度。方位力矩器和水平力矩器上施加的最大电流一般为几十毫安，最小电流要求能达到微安级。
[0005]目前，方位力矩器和水平力矩器的电流施控电路主要有以下2种：
[0006]第一种是调幅式电流施控电路。调幅式电流施控电路接收电磁摆输出的电压信号，一般经信号放大、信号隔离、功率放大、相敏解调、电流调节等环节，向水平力矩器或方位力矩器施加控制电流。陀螺罗经的水平力矩器与方位力矩器的控制电流精度要求很高，一般达到微安级别，调幅式电流施控电路所用元器件的精度等级、温漂系数等参数均有较高的要求，成对使用的元器件还需进行配对挑选。因此调幅式电流施控电路集成度较低，硬件成本较高,且受元器件品质影响，输出的施控电流精度难以提高。
[0007]第二种是调宽式电流施控电路。调宽式电流施控电路一般包含微处理器、恒流源以及由模拟开关组成的H桥电路。微处理器接收电磁摆输出的电压信号，输出2路周期固定、占空比可调的PWM方波，分别去控制2组H桥电路工作。2路恒流源输出的恒定电流分别经2组H桥电路送至水平力矩器或方位力矩器，最终使得方位力矩器或水平力矩器上通过幅值与恒流源输出电流相等，周期、占空比与微处理器输出PWM方波相同的施控电流。现有技术中的调宽式电流施控电路结构简单，控制灵活，输出的施控电流精度高。但是由于在方位力矩器或水平力矩器上通过的电流为调宽脉冲电流，无法使用通用仪表进行准确测量，给调试和维修工作带来不便。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是克服现有技术的不足，设计出一种用于陀螺罗经的电流施控电路，既能采用简单灵活的线路输出高精度的施控电流，达到降低硬件成本的目的，又能使用通用仪表对施控电流进行准确测量，以便于调试维修工作的顺利进行。
[0009]为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0010]一种用于陀螺罗经的电流施控电路，在所述陀螺罗经中，电流施控电路接收电磁摆输出的电压信号，向水平力矩器与方位力矩器施加控制电流。其特征在于，该电流施控电路包括有微处理器、第一基准电压电路、第一模拟开关、第一模数转换器、第二基准电压电路、第二模拟开关和第二模数转换器，所述的第一基准电压电路输出
±
10V的基准电压，所述第二基准电压电路输出
±
0.4V的基准电压，所述的第一模拟开关包括有四路开关，两路开关的输入端连接第一基准电压电路，另两路开关的输入端连接第二基准电压电路，所述第一模拟开关的四路开关控制端分别连接至所述微处理器中的四个输出引脚，所述第一模拟开关的输出端连接至所述的第一模数转换器，所述的第二模拟开关包括有四路开关，两路开关的输入端连接第一基准电压电路，另两路开关的输入端连接第二基准电压电路，所述第二模拟开关的四路开关控制端分别连接至所述微处理器中的四个输出引脚。所述第二模拟开关的输出端连接至所述的第二模数转换器，所述的微处理器接收陀螺罗经上电磁摆输出的电压信号，微处理器的两组输出端分别连接第一模数转换器和第二模数转换器，并分别输出10位二进制数，所述的第一模数转换器输出电压至方位力矩器，第二模数转换器输出电压至水平力矩器。
[0011]在本专利技术用于陀螺罗经的电流施控电路中，所述的第一模拟开关和第二模拟开关上均包含有四路开关触点，该开关触点根据微处理器发出的命令闭合或断开，用于选择切换+10V、
‑
10V、+0.4V、
‑
0.4V基准电源。
[0012]在本专利技术用于陀螺罗经的电流施控电路中，所述的微处理器接收电磁摆输出的电压信号，根据公式1计算方位施控电流，并折算成相应的10位二进制数，发送至第一模数转换电路；根据公式2计算水平施控电流，并折算成相应的10位二进制数，发送至第二模数转换电路；同时，微处理器发出两路四位命令分别发送至第一模拟开关和第二模拟开关，控制开关触点的闭合或断开，用于切换+10V、
‑
10V、+0.4V、
‑
0.4V基准电源。
[0013]公式1
ꢀꢀꢀ
Iy＝θ
×
Ko
×
Ky/Ly
[0014]公式2
ꢀꢀꢀ
Iz＝θ
×
Ko
×
Kz/Lz
[0015]式中：
[0016]Iy：方位施控电流
[0017]Iz：水平施控电流
[0018]θ：电磁摆电压信号，单位毫伏
[0019]Ko：电压角度转换系数，单位弧度/毫伏，根据电磁摆结构和电气参数确定
[0020]Ky：方位力矩器控制系数，根据陀螺罗经设计参数确定
[0021]Kz：水平力矩器控制系数，根据陀螺罗经设计参数确定
[0022]Ly：方位力矩器力矩系数，根据力矩器结构和电气参数确定
[0023]Lz：水平力矩器力矩系数，根据力矩器结构和电气参数确定
[0024]在本专利技术用于陀螺罗经的电流施控电路中，所述的第一模数转换电路和第二模数转换电路为10位分辨率的D/A转换电路，所述第一模数转换电路的参考电压来自第一模拟开关，该第一模数转换电路接收所述微处理器输出的对应方位施控电流的10位二进制数，输出电压至方位力矩器，所述第二模数转换电路的参考电压来自第二模拟开关，该第二模数转换电路接收所述微处理器输出的对应水平施控电流的10位二进制数，输出电压至水平力矩器。
[0025]在本专利技术用于陀螺罗经的电流施控电路中，所述的第一模数转换电路和第二模数转换电路中输出电压的计算公式为：
[0026]VOUT＝
‑
VREF(A1/2+A2/4+A3/8+
…
A10/1024)
[0027]VOUT：输出电压
[0028]VREF：参考电压
[0029]A1、A2、A3
…
A10：10位二进制数，A1为最高位，A10为最低位。
[0030]基于上述的技术方案，本专利技术用于陀螺罗经的电路施控电路与现有技术相比具有以下有益效果：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于陀螺罗经的电流施控电路，在所述陀螺罗经中，电流施控电路接收电磁摆输出的电压信号，向水平力矩器与方位力矩器施加控制电流。其特征在于，该电流施控电路包括有微处理器、第一基准电压电路、第一模拟开关、第一模数转换器、第二基准电压电路、第二模拟开关和第二模数转换器。所述的第一基准电压电路输出
±
10V的基准电压，所述第二基准电压电路输出
±
0.4V的基准电压，所述的第一模拟开关包括有四路开关，两路开关的输入端连接第一基准电压电路，另两路开关的输入端连接第二基准电压电路，所述第一模拟开关的四路开关控制端分别连接至所述微处理器中的四个输出引脚。所述第一模拟开关的输出端连接至所述的第一模数转换器，所述的第二模拟开关包括有四路开关，两路开关的输入端连接第一基准电压电路，另两路开关的输入端连接第二基准电压电路，所述第二模拟开关的四路开关控制端分别连接至所述微处理器中的四个输出引脚，所述第二模拟开关的输出端连接至所述的第二模数转换器，所述的微处理器接收陀螺罗经上电磁摆输出的电压信号，微处理器的两组输出端分别连接第一模数转换器和第二模数转换器，并分别输出10位二进制数，所述的第一模数转换器输出电压至方位力矩器，第二模数转换器输出电压至水平力矩器。2.根据权利要求1所述的一种用于陀螺罗经的电流施控电路，其特征在于，所述的第一模拟开关和第二模拟开关上均包含有四路开关触点，该开关触点根据微处理器发出的命令闭合或断开，用于选择切换+10V、
‑
10V、+0.4V、
‑
0.4V基准电源。3.根据权利要求1所述的一种用于陀螺罗经的电流施控电路，其特征在于，所述的微处理器接收电磁摆输出的电压信号，计算方位施控电流和水平施控电流，输出与电流大小相对应的2路10位二进制数，发送至第一模数转换电路或第二模数转换电路，微处理器同时发出两路四位命令分别发送至第一模拟开关和第二模拟开关，控制开关触点的闭合或断开，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈旻雅，蔡忠仁，李晨浩，杨子健，
申请(专利权)人：中船航海科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：