陀螺自起转方法、自起转电路及起转装置制造方法

文档序号:6176513
陀螺自起转方法、自起转电路及起转装置制造方法
【专利摘要】本发明公开陀螺自起转方法、自起转电路及起转装置。所述自起转电路包括第一位置传感器和第二位置传感器、起转信号生成电路、第一功率放大电路和第二功率放大电路。第一位置传感器和第二位置传感器设置在陀螺上,感测转子的位置而产生感测电压而获得相位正交的两个感测电压。起转信号生成电路对第一位置传感器和第二位置传感器的感测电压进行加法运算而获得相位正交的第一电流信号和第二电流信号。第一功率放大电路放大第一电流信号,并传输放大的第一电流信号至自起转线圈。第二功率放大器放大第二电流信号,并传输放大的第二电流信号至稳速线圈。本发明不用设置起转线包及相应的起转电路,从而,使得陀螺设计简单和体积小。
【专利说明】陀螺自起转方法、自起转电路及起转装置
[0001]

【技术领域】
[0002]本发明涉及驱动陀螺自起转的方法,尤其涉及三自由度随动机械陀螺自起转方法及自起转电路。

【背景技术】
[0003]陀螺仪是一种能够精确地确定运动物体的方位的仪器,它是现代航空,航海,航天和国防工业中广泛使用的一种惯性导航仪器,它的发展对一个国家的工业,国防和其它高科技的发展具有十分重要的战略意义。为了使得陀螺在使用过程中能够快速的起转并达到特定的转速要求,陀螺起转装置的作用和意义就非常明显了。现有技术的一种陀螺的起转模式是参考无刷直流电机的起转方式进行起转,该起转方式通过干簧管感应磁钢N、S极的位置,来控制线圈加电顺序,使陀螺转动。这种模式下,需要一个外置的起转线包和相应的线包控制电路,陀螺设计比较复杂,而且体积较大。


【发明内容】

[0004]本发明解决的问题是现有技术中陀螺起转装置需要设计起转线包和相应的控制电路而使得陀螺设计复杂和体积庞大的问题。
[0005]为解决上述问题,本发明提供一种陀螺自起转方法,该陀螺包括自起转线圈和稳速线圈,该方法包括如下步骤:S1、在陀螺上设置第一位置传感器和第二位置传感器,该两个位置传感器之间的距离是1/4周长,感测转子的位置而产生感测电压而获得相位正交的两个感测电压;S2:对第一位置传感器和第二位置传感器的感测电压进行加法运算而获得相位正交的第一电流信号和第二电流信号,施加所述第一电流信号至所述自起转线圈以及第二电流信号至所述稳速线圈使得所述陀螺自起转。
[0006]在具体方案中,对第一位置传感器和第二位置传感器的感测电压进行加法运算而获得相位正交的第一电流信号和第二电流信号具体包括:将第一位置传感器的感测电压与电压值为2.5V的基准电压进行比较而产生第一方波信号,将第二位置传感器的感测电压与电压值为2.5V的基准电压比较而产生第二方波信号,将第一方波信号加上第二方波信号以及第二方波信号加上第一方波信号而获得所述两个正交的第一电流信号和第二电流信号。
[0007]本发明还公开陀螺自起转电路,该电路包括第一位置传感器和第二位置传感器、起转信号生成电路、第一功率放大电路和第二功率放大电路,其中,所述第一位置传感器和第二位置传感器设置在陀螺上且该两个位置传感器之间的距离是1/4周长,感测转子的位置而产生感测电压而获得相位正交的两个感测电压;所述起转信号生成电路对第一位置传感器和第二位置传感器的感测电压进行加法运算而获得相位正交的第一电流信号和第二电流信号;所述第一功率放大电路放大所述第一电流信号,并传输放大的第一电流信号至所述自起转线圈;所述第二功率放大器放大所述第二电流信号,并传输放大的第二电流信号至所述稳速线圈。
[0008]在具体方案中,所述起转信号生成电路包括第一迟滞比较电路、第二迟滞比较电路、第一加法电路和第二加法电路,所述第一迟滞比较电路比较第一位置传感器的感测电压与基准电压进行比较而产生第一方波信号;所述第二迟滞电路比较第二位置传感器的感测电压与基准电压比较而产生第二方波信号;所述第一加法电路将第一方波信号加第二方波信号而产生第一电流信号;所述第二加法电路将第二方波信号加第一方波信号而产生第二电流信号,第二电流信号和第一电流信号相位正交。
[0009]在具体方案中,所述基准电压的电压值为2.5V。
[0010]本发明还公开陀螺自起转装置,该起转装置包括前述任何一项所述的起转电路、第一选择电路、第二选择电路和稳速装置,其中,所述第一选择电路连接起转信号生成电路的一个输出端和地,该第一选择电路的输出端连接所述第一功率放大器;所述第二选择电路连接稳速装置的一个输出端和起转信号生成电路的另一个输出端,该第二选择电路的输出端连接所述第二功率放大器;在陀螺转速达到设定转速时产生起转完成信号,该起转完成信号控制第一选择电路和第二选择电路断开起转信号生成电路与第一功率放大电路和第二功率放大电路的连接而连通稳速装置和第二功率放大电路。
[0011]与现有技术相比,本发明具有以下优点:
1、本发明设置第一位置传感器和第二位置传感器,且第一位置传感器和第二位置传感器输出的感测电压相位差是90度,该两个感测电压被转化为方波信号后传输至起转线圈和稳速线圈,进而,使得陀螺自起转,所以,不用设置起转线包及相应的起转电路,在调试的时候也不再需要准备起转线包,同时测试设备里面也不需要设计相应的起转电路,使得整个过程操作简单且不再需要增加外围设备,陀螺设计简单和体积小。
[0012]2、由于加电时刻,第一位置传感器和第二位置传感器在某一电平附近有小幅度振荡,造成产生的方波不正确,所以,本发明将起转信号生成电路采用迟滞比较器来防止电压的波动,比如,该阈值电压是2.5V。迟滞比较器的设置使得感测电压产生方波信号过程中不会出现波动,所以,陀螺在任意位置都能正常起转,不存在起转死角。

【专利附图】

【附图说明】
[0013]图1是陀螺电机的结构示意图;
图2是本发明三自由度随动机械陀螺自起转装置的电路原理框图;
图3是第一位置传感器和第二位置传感器产生的感测电压的波形图;
图4是第一电流信号和第二电流信号的波形图。

【具体实施方式】
[0014]为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效,下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
[0015]请参阅图1至图4,本发明的陀螺自起动装置,特别适用于三自由度随动机械陀螺,包括自起转电路、第一选择电路2、第二选择电路3和稳速装置4。所述自起转电路包括第一位置传感器11、第二位置传感器12、起转信号生成电路13、第一功率放大电路14和第二功率放大电路15。所述第一位置传感器11和第二位置传感器12设置在陀螺上,该两个位置传感器感测转子的位置而产生相位正交的两个感测电压UHl和UH2,感测电压的波形如图3所示。可以使得两个位置传感器之间的距离是1/4周长(如图1所示)而使得感测的两个感测电压相互正交。所述起转信号生成电路13对第一位置传感器11和第二位置传感器12的感测电压进行加法运算而获得相位正交的第一电流信号IQl和第二电流信号IQ2(第一电流信号和第二电流信号的波形图如图4所示)。在本实施方式中,所述起转信号生成电路13包括第一迟滞比较电路131、第二迟滞比较电路132、第一加法电路133和第二加法电路134。所述第一迟滞比较电路131比较第一位置传感器11的感测电压与电压值为
2.5V的基准电压进行比较而产生第一方波信号。所述第二迟滞电路132比较第二位置传感器12的感测电压与电压值为2.5V的基准电压比较而产生第二方波信号。所述第一加法电路133将第一方波信号加第二方波信号而产生第一电流信号。所述第二加法电路134将第二方波信号加第一方波信号而产生第二电流信号。
[0016]请继续参阅图1和图2,所述第一功率放大电路14放大所述第一电流信号,并传输放大的第一电流信号至所述自起转线圈。所述第二功率放大器15放大所述第二电流信号,并传输放大的第二电流信号至所述稳速线圈。在起转线圈和稳速线圈接收第一电流信号和第二电流信号后,转子会起转。为了在达到起转速度后能够断开起转信号生成电路I与第一功率放大器14和第二功率放大器15之间的连接,在本实施方式中,还包括第一选择电路2和第二选择电路3,该第一选择电路2和第二选择电路3与稳速装置4和起转信号生成电路I的连接方式具体如下:所述第一选择电路2连接起转信号生成电路I的一个输出端和地,该第一选择电路I的输出端连接所述第一功率放大器14。所述第二选择电路3连接稳速装置4的一个输出端和起转信号生成电路I的另一个输出端,该第二选择电路4的输出端连接所述第二功率放大器15。
[0017]请参阅图1和图2,稳速装置4的工作过程如下:所述稳速装置4包括基准调制线圈41和稳速信号生成电路42。稳速装置4通过基准调制线圈实时测量转子的转速。在转子的转速未达到设定转速时,不会产生起转完成信号,此时,第一选择电路2和第二选择电路3将起转信号生成电路I分别与第一功率放大电路14和第二功率放大电路15连通而使得第一电流信号和第二电流信号可以被施加至相应的起转线圈和稳速线圈;在转子的转速达到设定转速时,产生起转完成信号,该起转完成信号断开起转信号生成电路I与第一功率放大电路14和第二功率放大电路15之间的连接而使得稳速装置4连接第二功率放大电路15,连接之后,稳速装置4产生的稳速信号经过第二功率放大电路15放大后传输至稳速线圈,从而,陀螺以稳定的速度转动。
[0018]综上所述,本发明设置第一位置传感器和第二位置传感器,且第一位置传感器和第二位置传感器输出的感测电压相位差是90度,该两个感测电压被转化为方波信号后传输至起转线圈和稳速线圈,进而,使得陀螺自起转,所以,不用设置起转线包及相应的起转电路,在调试的时候也不再需要准备起转线包,同时测试设备里面也不需要设计相应的起转电路。使得整个过程操作简单且不再需要增加外围设备,陀螺设计简单和体积小。另外,由于加电时刻,第一位置传感器和第二位置传感器在某一电平附近有小幅度振荡,造成产生的方波不正确,所以,本发明将起转信号生成电路采用迟滞比较器来防止电压的波动,t匕如,该阈值电压是2.5V。迟滞比较器的设置使得感测电压产生方波信号过程中不会出现波动,所以,陀螺在图1中的A、B、C和D四个区域的任意位置都能正常起转,不存在起转死角。
[0019]以上述自起转装置的技术思路为参考,本发明还公开一种陀螺自起转方法,该陀螺自起转方法包括如下步骤:S1、在陀螺上设置第一位置传感器和第二位置传感器,该两个位置传感器之间的距离是1/4周长;S2:对第一位置传感器和第二位置传感器的感测电压进行减法运算而获得相位正交的第一电流信号和第二电流信号,施加所述第一电流信号至所述自起转线圈以及第二电流信号至所述稳速线圈使得所述陀螺自起转。在其他方式中,对第一位置传感器和第二位置传感器的感测电压进行加法运算而获得相位正交的第一电流信号和第二电流信号具体包括:将第一位置传感器的感测电压与电压值为2.5V的基准电压进行比较而产生第一方波信号,将第二位置传感器的感测电压与电压值为2.5V的基准电压比较而产生第二方波信号,将第一方波信号加上第二方波信号以及第二方波信号加上第一方波信号而获得所述两个正交的第一电流信号和第二电流信号。
【权利要求】
1.陀螺自起转方法,该陀螺包括自起转线圈和稳速线圈,其特征是:该方法包括如下步骤: S1、在陀螺上设置第一位置传感器和第二位置传感器,感测转子的位置而产生感测电压而获得相位正交的两个感测电压; S2:对第一位置传感器和第二位置传感器的感测电压进行加法运算而获得相位正交的第一电流信号和第二电流信号,施加所述第一电流信号至所述自起转线圈以及第二电流信号至所述稳速线圈使得所述陀螺自起转。
2.如权利要求1所述陀螺自起转方法,其特征是:对第一位置传感器和第二位置传感器的感测电压进行加法运算而获得相位正交的第一电流信号和第二电流信号具体包括:将第一位置传感器的感测电压与电压值为2.5V的基准电压进行比较而产生第一方波信号,将第二位置传感器的感测电压与电压值为2.5V的基准电压比较而产生第二方波信号,将第一方波信号加上第二方波信号以及第二方波信号加上第一方波信号而获得所述两个正交的第一电流信号和第二电流信号。
3.陀螺自起转电路,其特征是:该电路包括第一位置传感器和第二位置传感器、起转信号生成电路、第一功率放大电路和第二功率放大电路,其中, 所述第一位置传感器和第二位置传感器设置在陀螺上,感测转子的位置而产生感测电压而获得相位正交的两个感测电压; 所述起转信号生成电路对第一位置传感器和第二位置传感器的感测电压进行加法运算而获得相位正交的第一电流信号和第二电流信号; 所述第一功率放大电路放大所述第一电流信号,并传输放大的第一电流信号至所述自起转线圈; 所述第二功率放大器放大所述第二电流信号,并传输放大的第二电流信号至所述稳速线圈。
4.如权利要求3所述的陀螺自起转电路,其特征是:所述起转信号生成电路包括第一迟滞比较电路、第二迟滞比较电路、第一加法电路和第二加法电路, 所述第一迟滞比较电路比较第一位置传感器的感测电压与基准电压进行比较而产生第一方波信号; 所述第二迟滞电路比较第二位置传感器的感测电压与基准电压比较而产生第二方波信号; 所述第一加法电路将第一方波信号加第二方波信号而产生第一电流信号; 所述第二加法电路将第二方波信号加第一方波信号而产生第二电流信号,第二电流信号和第一电流信号相位正交。
5.如权利要求4所述的陀螺自起转电路,其特征是:所述基准电压的电压值为2.5V。
6.陀螺自起转装置,其特征是:该起转装置包括权利要求3至5中任何一项所述的起转电路、第一选择电路、第二选择电路和稳速装置,其中, 所述第一选择电路连接起转信号生成电路的一个输出端和地,该第一选择电路的输出端连接所述第一功率放大器; 所述第二选择电路连接稳速装置的一个输出端和起转信号生成电路的另一个输出端,该第二选择电路的输出端连接所述第二功率放大器; 在陀螺转速达到设定转速时产生起转完成信号,该起转完成信号控制第一选择电路和第二选择电路断开起转信号生成电路与第一功率放大电路和第二功率放大电路的连接而连通稳速装置和第二功率放大电路。
【文档编号】G01C19/08GK104457723SQ201310424243
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年9月16日 优先权日:2013年9月16日
【发明者】宋佳囡, 王伟建, 黄健新, 冯佳, 粘凤菊, 曹璨 申请人:上海新跃仪表厂
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