一种高精度陀螺马达转速监测电路的制作方法
【专利摘要】本发明涉及提供一种利用霍尔传感器输出的方波信号作为输入检测信号，对陀螺马达转速做出及时调整，保证陀螺马达转速恒定的高精度陀螺马达转速监测电路，它包括输入电源、输入检测信号，还包括前级比较器、触发器、滤波整形电路、后级比较器、输出电路，前级比较器输入端接输入电源和输入检测信号，前级比较器输出端接触发器输入端，触发器输出端接滤波整形电路输入端，滤波整形电路输出端接后级比较器输入端，后级比较器输出端接输出电路输入端，后级比较器的输出端输出，本发明监测电路最终输出的反馈信号通过提供给系统的陀螺马达转速控制电路，使其对陀螺马达转速做出及时调整，保证陀螺马达转速恒定。
【专利说明】一种高精度陀螺马达转速监测电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及陀螺马达领域，具体涉及一种高精度陀螺马达转速监测电路。
【背景技术】
[0002]在航空领域，随着高精度陀螺的广泛应用，不仅对陀螺马达控制精度要求越来越 高，而且对陀螺马达工作的稳定性也越来越重视，而保持陀螺马达恒定的转速对系统的稳 定性有着重要的影响，因此对于陀螺马达转速的实时监测是十分必要的。
[0003]对于陀螺马达转速测量方法很多，基于霍尔传感器的测量系统是转速测量常用方 法之一，直接通过霍尔传感器输出的方波信号测量陀螺马达转速，在转速发生变化时，不能 实时监测，对陀螺马达转速不能做出及时调整；而且常规的监测电路采用的集成电路一般 多为塑封产品，电阻、电容、集成电路多为贴装元器件，使整个体积较大；监测的准确性受到 电容、电阻自身温漂的限制，在宽工作温度范围内(-55 °C?125 °C )精度较低，在某些特殊 场合下，这种常规定时电路根本无法满足用户的使用要求。
【发明内容】
[0004]本发明以解决现有技术中存在的缺点，提供一种利用霍尔传感器输出的方波信号 作为输入检测信号，对陀螺马达转速做出及时调整，保证陀螺马达转速恒定的高精度陀螺 马达转速监测电路。
[0005]为此本发明采用如下技术方案:一种高精度陀螺马达转速监测电路，包括输入电 源、输入检测信号，还包括前级比较器、触发器、滤波整形电路、后级比较器、输出电路，所述 前级比较器输入端接输入电源和输入检测信号，所述输入电源通过前级比较器产生与输入 检测信号同频率的脉冲触发信号；所述前级比较器输出端接触发器输入端，所述触发器将 脉冲触发信号产生固定频率方波信号，并随着脉冲触发信号频率的变化，输出不同占空比 的矩形波信号；所述触发器输出端接滤波整形电路输入端，所述滤波整形电路将触发器输 出的不同占空比的矩形波信号，变成直流电压信号；所述滤波整形电路输出端接后级比较 器输入端，所述后级比较器将滤波整形电路产生的直流电压信号进行比较后输出；所述后 级比较器输出端接输出电路输入端，所述后级比较器的输出通过输出电路产生高电平或低 电平的反馈号。
[0006]进一步地，所述前级比较器包括第一集成电路、第二集成电路、第一二极管、第 二二极管，所述第一集成电路的I脚通过串联第一电容、第三电阻与第二集成电路的3脚连 接，所述第一集成电路的2脚通过第一电阻连接输入检测信号，所述第一集成电路的3脚通 过第二电阻与输入电源连接并通过第二电阻接地，所述第一二极管一端与第一集成电路的 2脚连接，所述第一二极管另一端接地，所述第二集成电路的2脚、4脚接地，所述第二集成 电路的8脚连接输入电源，所述第二集成电路的3脚通过第四电阻连接输入电源，所述第二 集成电路的I脚通过串联第五电阻连接输入电源并与触发器连接。
[0007]进一步地，所述触发器由第三集成电路、第六电阻、第二电容构成，所述第三集成电路的2脚和前级比较器连接，所述第三集成电路的5脚和第二电容串联后接地，所述第三 集成电路的I脚接地，所述第三集成电路的4脚、8脚与输入电源连接，所述第三集成电路的 6脚、7脚通过第六电阻与输入电源连接，所述第三集成电路的6脚通过第八电容接地，所述 第三集成电路的4脚和8脚与输入电源连接，所述第三集成电路的3脚为输出连接滤波整 形电路。
[0008]进一步地，所述滤波整形电路包括第一集成电路的5脚、6脚、7脚，所述第一集成 电路的5脚连接第九电阻的一端和第五电容的一端，所述第九电阻的另一端连接第八电阻 的一端和第四电容的一端，所述第五电容另一端接地，所述第八电阻的另一端通过第七电 阻与触发器连接，所述第四电容的另一端与第一集成电路的6脚和7脚连接，所述第一集成 电路的7脚通过第十电阻与后级比较器连接。
[0009]进一步地，所述后级比较器包括第二集成电路的5脚、6脚、7脚，第十一电阻、第 十二电阻、第十四电阻、第六电容；所述第六电容的一端接第二集成电路的6脚，所述第六 电容另一端接第二集成电路的5脚；所述第二集成电路的6脚与滤波整形电路连接；所述 第十一电阻一端接地，所述第十一电阻另一端接第二集成电路的5脚；所述第十二电阻一 端接输入电源，所述第十二电阻另一端接第二集成电路的7脚；所述第十四电阻一端接输 入电源，所述第十四电阻另一端接第二集成电路的5脚，所述第二集成电路的7脚连接输出 电路。
[0010]进一步地，所述输出电路包括第一三极管、第七电容、第十五电阻，所述第一三极 管的基极连接后级比较器连接，所述一三极管的集电极接输出端通过第十五电阻连接输入 电源，所述一三极管的发射极接地，所述第七电容的一端接地，所述第七电容的另一端与输 入电源连接。
[0011]本发明的有益效果是:
1、本发明监测电路最终输出的反馈信号通过提供给系统的陀螺马达转速控制电路，使 其对陀螺马达转速做出及时调整，保证陀螺马达转速恒定。
[0012]2、与传统的陀螺马达转速检测电路相比，本发明电路结构简单，所涉及的元器件 少，得到的信号稳定可靠，精度高，电路性能好，可靠性高，易于大批量生产，价格低廉，可广 泛应用于民用、工业以及军工领域。
[0013]3、电路采用厚膜丝网印刷工艺，保证了电路精度高、工作温度范围宽、抗干扰能力 强，在转速监测过程中满足快速性和准确性要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明原理框图；
图2是本发明电路图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0016]如图1所示，一种高精度陀螺马达转速监测电路，包括+15V输入电源VCC、输入检 测信号6，还包括前级比较器1、触发器2、滤波整形电路3、后级比较器4、输出电路5，前级 比较器I输入端接输入电源VCC和输入检测信号6，输入电源VCC通过前级比较器I产生与输入检测信号6同频率的脉冲触发信号；前级比较器I输出端接触发器2输入端，触发器 2将脉冲触发信号产生固定频率方波信号，并随着脉冲触发信号频率的变化，输出不同占空比的矩形波信号；触发器2输出端接滤波整形电路3输入端，滤波整形电路3将触发器2输出的不同占空比的矩形波信号，变成直流电压信号；滤波整形电路3输出端接后级比较器4 输入端，后级比较器4将滤波整形电路3产生的直流电压信号与参考电位电压比较后输出， 该参考电位电压大小等于陀螺马达按要求的恒定转速工作时，最后通过该监测电路滤波整形电路3产生的对应的直流电压值；后级比较器4输出端接输出电路5输入端，后级比较器 4的输出通过输出电路5产生高电平或低电平的反馈信号。
[0017]如图2所示，前级比较器I包括第一集成电路N1、第二集成电路N2、第一二极管 V1、第二二极管V2，第一集成电路NI的I脚通过串联第一电容Cl、第三电阻R3与第二集成电路N2的3脚连接，第一集成电路NI的2脚通过第一电阻Rl连接输入检测信号6，第一集成电路NI的3脚通过第二电阻R2与输入电源VCC连接并通过第二电阻R13接地，第一二极管Vl 一端与第一集成电路NI的2脚连接，第一二极管Vl另一端接地，第二集成电路N2 的2脚、4脚接地，第二集成电路N2的8脚连接输入电源VCC，第二集成电路N2的3脚通过第四电阻R4连接输入电源VCC，第二集成电路N2的I脚通过串联第五电阻R5连接输入电源VCC并与触发器2连接。
[0018]触发器2由第三集成电路N3、第六电阻R6、第二电容C2构成，第三集成电路N3的 2脚和前级比较器I连接，第三集成电路N3的5脚和第二电容C2串联后接地，第三集成电路N3的I脚接地，第三集成电路N3的4脚、8脚与输入电源VCC连接，第三集成电路N3的 6脚、7脚通过第六电阻R 6与输入电源VCC连接，第三集成电路N3的6脚通过第八电容R8 接地，第三集成电路N3的4脚和8脚与输入电源VCC连接，第三集成电路N3的3脚为输出连接滤波整形电路3。
[0019]滤波整形电路3包括第一集成电路NI的5脚、6脚、7脚，第一集成电路NI的5脚连接第九电阻R9的一端和第五电容C5的一端，第九电阻R9的另一端连接第八电阻R8的一端和第四电容C4的一端，第五电容C5另一端接地，第八电阻R8的另一端通过第七电阻 R7与触发器2连接，第四电容C4的另一端与第一集成电路NI的6脚和7脚连接，第一集成电路NI的7脚通过第十电阻RlO与后级比较器4连接。
[0020]后级比较器4包括第二集成电路N2的5脚、6脚、7脚，第十一电阻Rl1、第十二电阻R12、第十四电阻R14、第六电容C6 ;第六电容C6的一端接第二集成电路N2的6脚，第六电容C6另一端接第二集成电路吧的5脚；第二集成电路的6脚与滤波整形电路3连接；第十一电阻Rll —端接地，第十一电阻Rll另一端接第二集成电路N2的5脚；第十二电阻R12 一端接输入电源VCC，第十二电阻R12另一端接第二集成电路N2的7脚；第十四电阻R14 — 端接输入电源VCC，第十四电阻R14另一端接第二集成电路N2的5脚，第二集成电路N2的 7脚连接输出电路5。
[0021]输出电路5包括第一三极管Q1、第七电容C7、第十五电阻R15,第一三极管Ql的基极连接后级比较器4连接，一三极管Ql的集电极接输出端OUT并通过第十五电阻R15连接输入电源VCC，一三极管Ql的发射极接地，第七电容C7的一端接地，第七电容C7的另一端与输入电源VCC连接。
[0022]本发明将霍尔传感器输出的方波信号作为输入检测信号6，在输入检测信号6频率值发生较小变化的情况下，能够迅速准确地判断出该输入检测信号6的频率是大于还是小于固定的频率值，该固定频率值为陀螺马达按要求的固定转速工作时，霍尔传感器输出的对应方波脉冲信号频率值，并输出对应的反馈信号对陀螺马达转速实时监测，该监测电路最终输出的反馈信号通过提供给系统的陀螺马达转速控制电路，使其对陀螺马达转速做出及时调整，保证陀螺马达转速恒定。
[0023]本发明产品外壳选用由外引脚、壳体和盖板构成的双列直插全密封金属结构，其中:外引脚镀金、壳体镀镍，采用平行缝焊密封，并在壳内充氮气保护，内部贴片元件包括裸芯片和其他片式元件，内部裸芯片采用金丝球焊键合，瓷片为Al2O3陶瓷基板、导带和电阻采用厚膜丝网印刷工艺。 [0024]本发明元件器件的选择，第一集成电路NI为运算放大器，其型号为LM158 ;第二集成电路N2为运算放大器，其型号为LM193 ;第三集成电路N3时基电路，其型号为ICM7555，第一三极管Q1，型号为3DK4D ;第一二极管V1、第二二极管V2型号为1N4148 ;所有电容均为贴片电容，第二电容C2的容值为0.1 μ F，第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第七电容C7的容值均为10 μ F，第六电容C6的容值为I μ F，第八电容C8的容值为0.015 μ F，第一电容Cl的容值为4700pF，所有电容的精度≤15%;第一电阻R1、第十电阻RlO为5.1k Ω，第二电阻R2、第七电阻R7为30kQ，第三电阻R3为620Ω，第四电阻、第六电阻R6为IOOk Ω，第五电阻R5、第十一电阻Rll为IOkQ，第八电阻R8、第九电阻R9、第十二电阻R12、第十五电阻R15为15kQ，第十三电阻R13为200Ω，第十四电阻R14为4.5 kQ,所有电阻均为印刷电阻，精度< 1%。
【权利要求】
1.一种高精度陀螺马达转速监测电路，包括输入电源、输入检测信号，其特征在于:还包括前级比较器(I)、触发器(2)、滤波整形电路(3)、后级比较器(4)、输出电路(5)，所述前级比较器(I)输入端接输入电源(VCC)和输入检测信号(6 )，所述输入电源(VCC)通过前级比较器(I)产生与输入检测信号(6)同频率的脉冲触发信号；所述前级比较器(I)输出端接触发器(2)输入端，所述触发器(2)将脉冲触发信号产生固定频率方波信号，并随着脉冲触发信号频率的变化，输出不同占空比的矩形波信号；所述触发器(2)输出端接滤波整形电路(3)输入端，所述滤波整形电路(3)将触发器(2)输出的不同占空比的矩形波信号，变成直流电压信号；所述滤波整形电路(3)输出端接后级比较器(4)输入端，所述后级比较器(4)将滤波整形电路(3)产生的直流电压信号进行比较后输出；所述后级比较器(4)输出端接输出电路(5)输入端，所述后级比较器(4)的输出通过输出电路(5)产生高电平或低电平的反馈信号。
2.根据权利要求1所述的一种高精度陀螺马达转速监测电路，其特征在于:所述前级比较器(I)包括第一集成电路(NI)、第二集成电路(N2)、第一二极管(VI)、第二二极管 (V2)，所述第一集成电路(NI)的I脚通过串联第一电容(Cl)、第三电阻(R3)与第二集成电路(N2)的3脚连接，所述第一集成电路(NI)的2脚通过第一电阻(Rl)连接输入检测信号(6)，所述第一集成电路(NI)的3脚通过第二电阻(R2)与输入电源(VCC)连接并通过第二电阻(R13)接地，所述第一二极管(Vl)—端与第一集成电路(NI)的2脚连接，所述第一二极管(Vl)另一端接地，所述第二集成电路(N2)的2脚、4脚接地，所述第二集成电路(N2)的 8脚连接输入电源(VCC )，所述第二集成电路(N2 )的3脚通过第四电阻(R4 )连接输入电源 (VCC)，所述第二集成电路(N2)的I脚通过串联第五电阻(R5)连接输入电源(VCC)并与触发器(2)连接。
3.根据权利要求1所述的一种高精度陀螺马达转速监测电路，其特征在于:所述触发器(2)由第三集成电路(N3)、第六电 阻(R6)、第二电容(C2)构成，所述第三集成电路(N3)的 2脚和前级比较器(I)连接，所述第三集成电路(N3)的5脚和第二电容(C2)串联后接地， 所述第三集成电路(N3)的I脚接地，所述第三集成电路(N3)的4脚、8脚与输入电源(VCC) 连接，所述第三集成电路(N3)的6脚、7脚通过第六电阻(R 6)与输入电源(VCC)连接，所述第三集成电路(N3)的6脚通过第八电容(R8)接地，所述第三集成电路(N3)的4脚和8 脚与输入电源(VCC)连接，所述第三集成电路(N3)的3脚为输出连接滤波整形电路(3)。
4.根据权利要求1所述的一种高精度陀螺马达转速监测电路，其特征在于:所述滤波整形电路(3)包括第一集成电路(NI)的5脚、6脚、7脚，所述第一集成电路(NI)的5脚连接第九电阻(R9)的一端和第五电容(C5)的一端，所述第九电阻(R9)的另一端连接第八电阻(R8)的一端和第四电容(C4)的一端，所述第五电容(C5)另一端接地，所述第八电阻(R8) 的另一端通过第七电阻(R7)与触发器(2)连接，所述第四电容(C4)的另一端与第一集成电路(NI)的6脚和7脚连接，所述第一集成电路(NI)的7脚通过第十电阻(RlO)与后级比较器(4)连接。
5.根据权利要求1所述的一种高精度陀螺马达转速监测电路，其特征在于:所述后级比较器(4)包括第二集成电路(N2)的5脚、6脚、7脚，第十一电阻(R11)、第十二电阻(R12)、 第十四电阻(R14)、第六电容(C6);所述第六电容(C6)的一端接第二集成电路(N2)的6脚， 所述第六电容(C6)另一端接第二集成电路(N2)的5脚；所述第二集成电路(N2)的6脚与滤波整形电路(3)连接；所述第十一电阻(Rll) —端接地，所述第十一电阻(Rll)另一端接第二集成电路(N2)的5脚；所述第十二电阻(R12) —端接输入电源(VCC)，所述第十二电阻 (R12)另一端接第二集成电路(N2)的7脚；所述第十四电阻(R14) —端接输入电源(VCC)， 所述第十四电阻(R14)另一端接第二集成电路(N2)的5脚，所述第二集成电路(N2)的7脚连接输出电路(5)。
6.根据权利要求1所述的一种高精度陀螺马达转速监测电路，其特征在于:所述输出电路(5)包括第一三极管(Q1)、第七电容(C7)、第十五电阻(R15)，所述第一三极管(Ql)的基极连接后级比较器(4)连接，所述一三极管(Ql)的集电极接输出端(OUT)并通过第十五电阻(R15)连接输入电源(VCC)，所述一三极管(Ql)的发射极接地，所述第七电容(C7)的一端接地，所述第七电容(C7)的另一端与输入电源(VCC)连接。
【文档编号】G01P3/481GK103592456SQ201310579806
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月19日 优先权日:2013年11月19日
【发明者】同军军, 雒建波 申请人:天水华天微电子股份有限公司