一种雷达控制电路和旋转雷达的制作方法

1.本实用新型实施例涉及雷达技术领域，尤其涉及一种雷达控制电路和旋转雷达。


背景技术：

2.随着雷达技术的发展，旋转式雷达由于能够实现全方位扫描被广泛应用于无人机、无人车或者无人机器人等无人设备上。
3.在旋转雷达中主要包括可旋转部分和静止部分，旋转部分由电机驱动，同时，为了避免供电线路在旋转部分旋转时发生缠绕，静止部分和旋转部分之间通过无线供电，具体地，静止部分设置有无线供电发射线圈，旋转部分设置有无线供电接收线圈，两个线圈之间通过磁感应实现电能无线传输，基于此，现有旋转雷达中，无线供电发射线圈通过一个主控芯片控制，电机的旋转通过另一个主控芯片来控制，造成旋转雷达中位于静止部分的电路板上主控芯片过多，成本高，并且电路板线路复杂、面积增大，不利于旋转雷达小型化设计。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例的目的在于：提供一种雷达控制电路和旋转雷达，以解决现有旋转雷达中采用两个芯片分别控制无线供电和电机旋转，造成成本高、电路板面积大的问题。
5.为达此目的，本实用新型实施例采用以下技术方案：
6.第一方面，提供一种雷达控制电路，应用于旋转雷达，所述旋转雷达包括电机和无线供电接收线圈，所述雷达控制电路包括电源、主控芯片、电机驱动装置以及无线供电装置，所述主控芯片分别与所述电源、所述电机驱动装置以及所述无线供电装置连接，所述电机驱动装置与所述电机连接，所述无线供电装置用于向无线供电接收线圈发射电能，所述主控芯片用于控制所述电机驱动装置驱动所述电机旋转，以及用于控制所述无线供电装置发射电能。
7.可选地，所述电机驱动装置包括h桥电路、驱动器以及电流检测电路，所述h桥电路的输入端通过所述驱动器与所述主控芯片连接，所述h桥电路的输出端与所述电机连接，所述电流检测电路的输入端与所述h桥电路的输出端连接，所述电流检测电路的输出端与所述主控芯片连接，所述驱动器用于将所述主控芯片输出的控制信号放大以驱动所述h桥电路输出电流来驱动所述电机旋转。
8.可选地，所述h桥电路为三相h桥电路，每相所述h桥电路包括第一nmos管和第二nmos管，所述第一nmos管的漏极与电机电源连接，所述第一nmos管的源极与所述第二nmos管的漏极连接，所述第一nmos管的栅极通过第一电阻与所述主控芯片的高能控制引脚连接，所述第一电阻与所述主控芯片的高能控制引脚连接的一端通过第二电阻接地，所述第二nmos管的漏极与所述第一nmos管的源极连接，所述第二nmos管的栅极通过第三电阻与所述主控芯片的低能控制引脚连接，所述第三电阻与所述主控芯片的低能控制引脚连接的一端通过第四电阻接地，所述第二nmos管的源极通过第五电阻接地，所述第一nmos管和第二
nmos管的公共结点作为所述h桥电路的输出端与所述电机连接。
9.可选地，所述电流检测电路包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端通过第六电阻连接于所述第五电阻与所述第二nmos管的公共结点，所述第二输出端与所述第五电阻接地的一端连接，所述第一输出端和所述第二输出端分别与所述主控芯片的第一电流检测引脚和第二电流检测引脚连接。
10.可选地，所述电机驱动装置还包括温度检测电路，所述温度检测电路的输出端与所述主控芯片连接，所述温度检测电路用于检测所述h桥电路的温度。
11.可选地，所述电机驱动装置还包括光编码器，所述光编码器的输出端与所述主控芯片连接。
12.可选地，所述电机驱动装置还包括第一电压检测电路，所述第一电压检测电路的输入端与所述电机驱动装置的输出端连接，所述第一电压检测电路的输出端与所述主控芯片的电压检测引脚连接。
13.可选地，所述无线供电装置包括全桥芯片、无线供电发射线圈以及第二电压检测电路，所述全桥芯片的输入端与所述主控芯片连接，所述全桥芯片的输出端与所述无线供电发射线圈连接，所述第二电压检测电路的输入端与所述无线供电发射线圈连接，所述第二电压检测电路的输出端与所述主控芯片连接。
14.可选地，所述主控芯片的型号为pac5524qf，所述全桥芯片的型号为nu1020qcdb。
15.第二方面，提供一种旋转雷达，所述旋转雷达包括电机、无线供电接收线圈以及第一方面任一项所述的雷达控制电路，所述雷达控制电路中的电机驱动装置的输出端与所述电机连接，所述无线供电接收线圈用于接收所述雷达控制电路中无线供电装置发射的电能。
16.本实用新型实施例的雷达控制电路，应用于旋转雷达，旋转雷达包括电机和无线供电接收线圈，雷达控制电路包括电源、主控芯片、电机驱动装置以及无线供电装置，主控芯片分别与电源、电机驱动装置以及无线供电装置连接，电机驱动装置与电机连接，无线供电装置用于向无线供电接收线圈发射电能，主控芯片用于控制电机驱动装置驱动电机旋转，以及用于控制无线供电装置发射电能，本实用新型实施例的雷达控制电路中，电机驱动装置和无线供电装置都通过同一个主控芯片来控制，减少了芯片的数量，一方面，降低了成本，另一方面，电路板线路简单，可以缩小电路板面积，有利于旋转雷达小型化设计。
附图说明
17.下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
18.图1为本实用新型实施例的旋转雷达的示意图；
19.图2为本实用新型实施例的一种雷达控制电路的结构框图；
20.图3为本实用新型另一实施例的一种雷达控制电路的结构框图；
21.图4为本实用新型实施例中主控芯片的示意图；
22.图5-图7分别为本实用新型实施例中a相、b相、c相h桥电路的原理图；
23.图8为本实用新型实施例中无线供电装置的电路原理图；
24.图中：
25.10、电源；20、主控芯片；30、电机驱动装置；301、驱动器；302、h桥电路；303、电流检
测电路；304、第一电压检测电路；305、温度检测电路；306、光编码器；40、无线供电装置；401、全桥芯片；402、无线供电发射线圈；403、第二电压检测电路；50、电机；60、无线供电接收线圈。
具体实施方式
26.为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动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。
27.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或者无线通信连接；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或两个元件的相互作用关系。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。
28.实施例一
29.图1为本实用新型实施例的旋转雷达的示意图，如图1所示，在一个示例中，旋转雷达包括一个可以旋转的电路板和一个静止的电路板，旋转的电路板上可以设置有无线通信模块、无线供电接收线圈以及电机驱动装置，静止的电路板设置有无线通信模块和无线供电发射线圈，静止的电路板和旋转的电路板之间无线输电，并通过电机驱动旋转的电路板和旋转雷达的天线旋转，静止的电路板和旋转的电路板之间通过无线传输电能并通过无线通信交互控制信号。
30.如图2所示，本实用新型实施例的雷达控制电路应用于旋转雷达，该旋转雷达包括无线供电接收线圈60和电机50，雷达控制电路包括电源10、主控芯片20、电机驱动装置30以及无线供电装置40。
31.其中，电源10、主控芯片20、无线供电装置40可以集成在一块电路板上，具体到图1所示的旋转雷达中，电源10、主控芯片20以及无线供电装置40可以集成在静止的电路板上，电机驱动装置30和旋转雷达的无线供电接收线圈60可以集成在旋转的电路板上。
32.在本实用新型实施例中，电机驱动装置30可以是在主控芯片20的控制下输出电流来驱动电机旋转的电路；无线供电装置40可以包括无线供电发射线圈，该无线供电发射线圈在主控芯片20的控制下产生变化的电磁场，使得旋转雷达中旋转的电路板上的无线供电接收线圈60感应到变化的电磁场来生成感应电流。
33.如图2所示，主控芯片20分别与电源10、电机驱动装置30以及无线供电装置40连接，电机驱动装置30的输出端与电机50连接，无线供电装置40用于向无线供电接收线圈60发射电能，主控芯片20用于控制电机驱动装置30输出驱动电流来驱动电机50旋转，以及用于控制无线供电装置40发射电能。
34.本实用新型实施例的雷达控制电路工作原理如下：
35.在旋转雷达开机后，电源10为主控芯片20和无线供电装置40供电，主控芯片20控制无线供电装置40发射变化的电磁场，旋转雷达中的无线供电接收线圈60感应到无线供电
装置40发射的变化的电磁场后生成感应电流输出到电机驱动装置30，主控芯片20生成控制信号后经由无线通信模块输出到电机驱动装置30，电机驱动装置30接收到控制信号后输出驱动电流来驱动电机50旋转。
36.本实用新型实施例的雷达控制电路，应用于旋转雷达，旋转雷达包括电机和无线供电接收线圈，雷达控制电路包括电源、主控芯片、电机驱动装置以及无线供电装置，主控芯片分别与电源、电机驱动装置以及无线供电装置连接，电机驱动装置与电机连接，无线供电装置用于向无线供电接收线圈发射电能，主控芯片用于控制电机驱动装置驱动电机旋转，以及用于控制无线供电装置发射电能，本实用新型实施例的雷达控制电路中，电机驱动装置和无线供电装置都通过同一个主控芯片来控制，减少了芯片的数量，一方面，降低了成本，另一方面，电路板线路简单，可以缩小电路板面积，有利于旋转雷达小型化设计。
37.实施例二
38.如图3所示为本实用新型实施例二的雷达控制电路的结构框图，如图3所示，在实施例一的基础上，本实用新型实施例的电机驱动装置30包括h桥电路302、驱动器301以及电流检测电路303。
39.其中，h桥电路302的输入端通过驱动器301与主控芯片20连接，h桥电路302的输出端与电机50连接，电流检测电路303的输入端与h桥电路302的输出端连接，电流检测电路303的输出端与主控芯片20连接，驱动器301用于将主控芯片20输出的控制信号放大以驱动h桥电路302输出驱动电流来驱动电机50旋转。
40.如图4所示为本实用新型实施例的主控芯片20的示意图，在一个示例中，主控芯片20的型号为pac5524qf，其设置有多个引脚，在本实用新型中，电机50有三个绕组，h桥电路302为三相h桥电路，即每相h桥电路用于输出驱动电流到电机50的一个绕组，图5、图6和图7分别为a相、b相、c相h桥电路的原理图，以下以a相h桥电路为示例说明本实用新型实施例的电机驱动装置30。
41.如图4和图5所示，h桥电路302包括第一nmos管q1、第二nmos管q2以及电机电源vcc_mot，其中，电机电源vcc_mot为无线输电时无线供电接收线圈60感应产生电流后经变压所得到的电源。第一nmos管q1的漏极与电机电源vcc_mot连接，第一nmos管q1的源极与第二nmos管q2的漏极连接，第一nmos管q1的栅极通过第一电阻r1与主控芯片20的高能控制引脚ch_a连接，第一电阻r1与主控芯片20的高能控制引脚ch_a连接的一端通过第二电阻r2接地，第二nmos管q2的漏极与第一nmos管q1的源极连接，第二nmos管q2的栅极通过第三电阻r3与主控芯片20的低能控制引脚cl_a连接，第三电阻r3与主控芯片20的低能控制引脚cl_a连接的一端通过第四电阻r4接地，第二nmos管q2的源极通过第五电阻r5接地，第一nmos管q1和第二nmos管q2的公共结点作为h桥电路302的输出端sh_a与电机50连接。
42.需要说明的是，第一nmos管q1的栅极通过第一电阻r1与主控芯片20的高能控制引脚ch_a连接，以及第二nmos管q2的栅极通过第三电阻r3与主控芯片20的低能控制引脚cl_a连接，可以是指：主控芯片20的高能控制引脚ch_a和低能控制引脚cl_a输出控制信号后，该控制信号经由无线通信模块发送到驱动器301，通过驱动器301将控制信号放大后输入到第一nmos管q1的栅极或者是第二nmos管q2的栅极。
43.h桥电路302的工作原理如下：
44.在无线供电接收线圈60感应电磁场变化生成感应电流后，电机电源vcc_mot处对
地具有电压，当需要控制电机50旋转或者调速时，主控芯片20的高能控制引脚ch_a和低能控制引脚cl_a输出控制信号后，控制信号经由静止的电路板上的无线通信模块发送到旋转的电路板上，旋转的电路板上的驱动器301接收到控制信号后，将控制信号放大来驱动第一nmos管q1和第二nmos管q2导通或者截止，电机电源vcc_mot的电流经由第一nmos管q1输出到输出端sh_a后流入电机50的一个绕组，电机50旋转或者变化转速、转向等。
45.虽然上述以a相h桥电路来说明了h桥电路302与主控芯片20的相应的引脚的连接，b相和c相h桥电路与主控芯片20的相应引脚的连接见图6和图7，在此不再详述，同理，b相和c相h桥电路的控制原理同a相，在此亦不再详述。
46.本实用新型实施例通过三相h桥电路来驱动电机50旋转，可以精确地对电机50进行无级调速，再者，通过驱动器301对主控芯片20的控制信号进行放大来驱动h桥电路302，可以避免主控芯片20需要输出高功率控制信号，主控芯片20和无线通信模块功耗高造成处理能力和无线通信质量下降的问题，降低了主控芯片20和无线通信模块的功耗。
47.如图4-图5所示，在本实用新型的可选实施例中，电流检测电路303包括第一输出端a_isns_p以及第二输出端a_isns_n，第一输出端a_isns_p通过第六电阻r6连接于第五电阻r5与第二nmos管q2的公共结点，第二输出端a_isns_n与第五电阻r5接地的一端连接，第一输出端a_isns_p和第二输出端a_isns_n之间还连接有第一电容c1，第一输出端a_isns_p和第二输出端a_isns_n分别与主控芯片的第一电流检测引脚a_isns_p和第二电流检测引脚a_isns_n连接，本实用新型实施例通过电流检测电路303可以检测输出到电机50的电流值，并将电流值反馈到主控芯片20，主控芯片20可以根据电流值来进行过流保护和调整输出电流，既可以实现电机过流保护，又可以精确地通过调整输出电流来控制电机50的转速。
48.如图3和图4所示，在本实用新型的另一可选实施例中，电机驱动装置30还包括温度检测电路305，温度检测电路305的输出端与主控芯片20的温度检测引脚temp连接，温度检测电路用于检测h桥电路302的温度，在一个示例中，温度检测电路305可以包括设置在h桥电路302中的热敏电阻，该热敏电阻感应h桥电路302的温度后输出电流值，该电流值经过电压采样电阻后输出电压值到温度检测引脚temp，主控芯片20将温度检测引脚temp的输入电压值和参考电压值进行比较后，确定h桥电路302的温度是否过高来进行降温处理，避免h桥电路302温度过高损坏。
49.如图3和图4所示，在本实用新型的又一可选实施例中，电机驱动装置30还包括光编码器306，光编码器306的输出端与主控芯片20连接，在一个示例中，光编码器306包括设置在静止的电路板上的光收发器以及设置在旋转的电路板上的码盘，光收发器对码盘发射光信号，光信号经码盘反射后被光接收器所接收，由此产生脉冲编码信号，该脉冲信号经无线通信模块发送到主控芯片20，主控芯片20可以根据光编码器输出的编码信号来控制电机驱动装置30输出驱动电流来控制电机的旋转速度和转向，从而实现精确地控制雷达天线的旋转角度。
50.如图3所示，在一个可选实施例中，电机驱动装置30还包括第一电压检测电路304，该第一电压检测电路304的输入端与电机驱动装置30的输出端连接，第一电压检测电路304的输出端与主控芯片20的电压检测引脚连接，如图4所示，在一个示例中，第一电压检测电路304包括第八电阻r8和第九电阻r9，第八电阻r8的一端与电机驱动装置30的输出端sh_a连接，另一端通过第九电阻r9接地，第八电阻r8和第九电阻r9的公共节点作为第一电压检
测电路304的输出端与主控芯片20的电压检测引脚va_fb连接，另外，第九电阻r9两端还并联有第二电容c2来进行滤波。
51.本实用新型实施例的电机驱动装置30包括第一电压检测电路304，通过第一电压检测电路304可检测电机驱动装置30的输出端的电压，主控芯片20可以在检查到电压过高时进行过压保护，避免电压过高损坏电机50。
52.如图3所示，本实用新型实施例的无线供电装置40包括全桥芯片401、无线供电发射线圈402以及第二电压检测电路403，全桥芯片401的输入端与主控芯片20连接，全桥芯片401的输出端与无线供电发射线圈402连接，第二电压检测电路403的输入端与全桥芯片401连接，第二电压检测电路403的输出端与主控芯片20连接，如图8所示，在一个示例中，全桥芯片401的型号为nu1020qcdb，全桥芯片401的电压输入引脚vin与电源vcc(12v)连接，无线供电控制引脚sw1与无线供电发射线圈402连接，无线供电发射线圈402一端通过第三电容c3与电源vcc连接，另一端接地。全桥芯片401的第一控制信号引脚pwm1与第二控制信号引脚pwm2分别与主控芯片20的高能脉冲输出引脚pwm_wlp_h和低能脉冲输出引脚pwm_wlp_h连接，全桥芯片401的电压检测引脚insn与主控芯片20的电压检测引脚wlp_insn_r连接。
53.上述无线供电装置40的工作原理如下：
54.如图8所示，旋转雷达开机后，电源vcc提供12v电源，无线供电发射线圈402通电，主控芯片20的高能脉冲输出引脚pwm_wlp_h和低能脉冲输出引脚pwm_wlp_h输出控制信号到全桥芯片401的第一控制信号引脚pwm1与第二控制信号引脚pwm2，全桥芯片401的无线供电控制引脚sw1输出方波信号到无线供电发射线圈402，无线供电发射线圈402中的电流发生变化，无线供电发射线圈402产生电磁场，无线供电接收线圈60感应电磁场变化后产生电流提供给电机50，同时，全桥芯片401内部进行电压检测，并通过电压检测引脚insn输出电压值到主控芯片20的电压检测引脚wlp_insn_r，主控芯片20根据电压值执行无线供电发射线圈402的回环控制。
55.本实用新型实施例的无线供电装置40通过全桥芯片401产生控制信号来控制无线供电发射线圈402，电路简单可靠，同时全桥芯片401具有电压检测功能，能够向主控芯片20反馈输出电压来实现回环控制无线供电发射线圈402。
56.实施例三
57.本实用新型实施例提供了一种旋转雷达，该旋转雷达包括电机、无线供电接收线圈以及实施例一或实施例二所提供的雷达控制电路，该雷达控制电路中的电机驱动装置的输出端与电机连接，无线供电接收线圈用于接收雷达控制电路中无线供电装置发射电能。
58.本实用新型实施例的旋转雷中，雷达控制电路包括电源、主控芯片、电机驱动装置以及无线供电装置，主控芯片分别与电源、电机驱动装置以及无线供电装置连接，电机驱动装置与电机连接，无线供电装置用于向无线供电接收线圈发射电能，主控芯片用于控制电机驱动装置驱动电机旋转，以及用于控制无线供电装置发射电能，本实用新型实施例的雷达控制电路中，电机驱动装置和无线供电装置都通过同一个主控芯片来控制，减少了芯片的数量，一方面，降低了成本，另一方面，电路板线路简单，可以缩小电路板面积，有利于旋转雷达小型化设计。
59.于本文的描述中，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
60.在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
61.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚器件，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
62.以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。