一种紧凑型车载雷达架设控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于雷达技术领域，尤其涉及的是一种紧凑型车载雷达架设控制系统。
【背景技术】
[0002]车载雷达自动架设系统按照功率源可分为液压型和机电型两种，液压型自动架设系统的特点是载荷大、成本高、维护复杂，这种架构可以选购成熟的工业货架产品，具有技术成熟、成本低等优点，但是液压型自动架设系统同时也存在控制系统体积大、布线复杂、温度适用性差等缺点，需要做筛选或温度适用性改进，液压型自动架设系统的这些缺点用于大型雷达系统时往往容易解决，但在小型紧凑型雷达系统里往往影响就比较突出，给紧凑型雷达结构设计带来很大的压力。
[0003]机电式自动架设系统的特点是载荷较小、成本较低、维护简单，适用于小型雷达系统。传统机电式雷达自动架设控制系统主要由PLC、伺服驱动器、伺服电机和水平仪等组成，但是，由于雷达自动架设系统存在一些固有特征，一是工作时间短，高机动雷达的架拆动作时间都在5分钟以内；二是电机功率不大，现有高机动雷达的撑腿电机和背架撑杆电机一般在800W左右。以往这些电机选用工业伺服电机，工业伺服电机大多都是按照长时工作制设计的，并且工业伺服电机需要考虑不同场合的通用性，余留丰富的接口，这样伺服电机驱动器做的就比较大，增加了自动架设系统的体积和重量。
[0004]所以，为了适应小型雷达系统设计，亟需对雷达自动架设控制系统进行小型化设
i+o
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题在于提供了一种能够缩小体积、简化连接线缆和提高可靠性的雷达架设系统。
[0006]本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的:
[0007]一种紧凑型车载雷达架设控制系统，包括一个整流桥、主控制器、键盘、显示屏、方位编码器、俯仰编码器、水平仪、两个背架撑杆电机和四个撑腿电机，所述整流桥将220VAC变换为320VDC为所述撑腿电机和背架撑杆电机供电；所述主控制器通过RS485总线与所述撑腿电机和背架撑杆电机连接；所述主控制器通过RS485接口与所述水平仪连接；所述主控制器通过SSI接口分别与所述方位编码器、俯仰编码器连接；所述主控制器通过I/O接口与所述键盘和显示屏连接；所述主控制器通过CAN接口与方位伺服电机连接。
[0008]优选的，所述主控制器基于控制芯片TMS320F2812实现，集成有两路RS485串口、一路SSI接口、一路CAN接口和八路24V开关量输入接口、八路I/O键盘接口及十二路I/O显示屏接口。
[0009]优选的，所述背架撑杆电机、撑腿电机通过RS485接口电路与所述控制芯片TMS320F2812的SCIA管脚连接；所述水平仪通过RS485接口电路与所述控制芯片TMS320F2812的SCIB管脚连接；所述俯仰编码器、方位编码器通过SSI接口电路与所述控制芯片TMS320F2812的SPI管脚连接；所述方位伺服电机通过CAN接口电路与所述控制芯片TMS320F2812的CAN管脚连接；所述键盘通过键盘接口电路与所述控制芯片TMS320F2812的GP1AO?7管脚连接；24V开关量通过24V开关量接口电路与所述控制芯片TMS320F2812的GP10A8?15管脚连接；所述显示屏通过显示屏接口电路与所述控制芯片TMS320F2812的GP1BO?11管脚连接。
[0010]优选的，所述撑腿电机和背架撑杆电机均采用驱动控制一体化的无刷直流电机，所述无刷直流电机包括电机本体、电机驱动器和电磁制动器，所述电磁制动器的控制线直接通过内部焊接在所述电机驱动器上，所述电机驱动器套轴安装在所述电机本体的尾部，所述一体化无刷直流电机的控制电源采用24VDC输入，驱动电源采用220VAC经整流后的320VDC 输入。
[0011]优选的，所述电机驱动器通过RS485串口接收主控制器发出的控制指令并驱动无刷直流电机正反运转，同时把无刷直流电机的转速、无刷直流电机的状态通过RS485串口反馈给主控制器，所述电机驱动器扩展有两路24V开关量输入接口和一路制动器控制接
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[0012]优选的，所述无刷直流电机控制器集成两路限位信号，24VDC限位信号通过光耦转换为TTL信号接入控制芯片TMS320F2812的I/O接口 ；RS485信号经电平转换电路接入控制芯片TMS320F2812端口 ；电流传感器ACS713把无刷直流电机的母线电流转换为O?3V电压信号，并输入控制芯片TMS320F2812通过AD 口实现无刷直流电机的母线电流的检测；控制芯片TMS320F2812通过I/O接口经功率放大驱动无刷直流电机的电磁制动器；夕卜部24VDC电源经DC/DC电源芯片转换为15VDC和5VDC，15VDC为功率驱动芯片供电，5VDC再经线性电源芯片转换为3.3VDC和1.8VDC为控制芯片TMS320F2812和外围控制电路供电。
[0013]优选的，所述控制芯片TMS320F2812检测无刷直流电机三相霍尔信号，并根据霍尔信号输出六路PWM，通过放大后驱动功率驱动芯片IRSM836-045MA进而驱动无刷直流电机。
[0014]优选的，所述两路SSI接口电路通过电平转换电路并通过切换开关与所述控制芯片TMS320F2812的一路SPI管脚相连，根据指令采用分时控制的方式采集方位编码器和俯仰编码器的值。
[0015]优选的，所述分时控制的方式具体过程为:控制芯片TMS320F2812的SPI接口通过模拟开关和电平转换电路分时接入俯仰编码器或水平编码器，当需要调整雷达俯仰角时，控制芯片TMS320F2812发出切换指令，控制模拟开关把俯仰编码器接入控制芯片TMS320F2812的SPI接口 ；当雷达正常运行时，控制芯片TMS320F2812发出切换指令，控制模拟开关把方位编码器接入控制芯片TMS320F2812的SPI接口。
[0016]优选的，所述SSI接口电路的工作过程为:控制芯片TMS320F2812的SPI管脚工作于主动方式，SPICLKA向外部设备提供同步时钟，外部数据通过SPISIMA传入控制芯片TMS320F2812 ;控制芯片 TMS320F2812 的 SPISMIA、SPICLKA 管脚与模拟开关 MAX4619 的数据通道X、Y管脚相连，控制芯片TMS320F2812的GP10B13、GP10B13管脚与模拟开关MAX4619的控制选择A、B管脚相连；当模拟开关MAX4619的控制选择A、B同时为O时，控制芯片TMS320F2812的SPI管脚与电平转换芯片D6 (MAX3488)相连；当模拟开关MAX4619的控制选择A、B同时为I时，控制芯片TMS320F2812的SPI管脚与电平转换芯片D7 (MAX3488)相连；所述SSI接口电路中设有120 Ω的总线终端匹配电阻R32、R33、R34和R35。
[0017]相比现有技术具有以下优点:首先，主控制器摒弃了传统的PLC设计模式，通过采用以控制芯片TMS320F2812为核心的印制板设计方式，实现了主控制器的小型化集成设计；通过对自动架设系统的撑腿电机和背架撑杆电机按照短时工作制进行设计，电机的体积重量就会减小；同时，为了进一步集成设计，通过将无刷直流电机的电机驱动器直接集成到电机本体的尾部，电机驱动器通过RS485串口接收主控制器发出的控制指令并驱动无刷电机正反运转，同时把电机的转速、电机状态通过RS485串口反馈给主控制器；再者，无刷直流电机驱动器扩展有两路24V开关量输入接口和一路制动器控制接口，这样撑腿电机或背架撑杆电机的限位开关和电磁制动器可以就近接入无刷直流电机驱动器上，简化线缆布线；最后，将电磁制动器的控制线直接通过内部焊接在电机驱动器上。
[0018]本发明缩小了雷达架设控制系统体积、简化了雷达架设控制系统连接线缆，提高了雷达架设系统可靠性。
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
[0020]图1是本发明的系统硬件框图；
[0021]图2是本发明驱动控制一体化无刷直流电机的组成框图；
[0022]图3是本发明无刷直流电机的控制框图；
[0023]图4是本发明主控制器的组成框图；
[0024]图5是SSI接口电路。
[0025]图中数字和字母所表示的相应部件名称:
[0026]1.整流桥2.主控制器3.键盘
[0027]4.显示屏5.方位编码器 6.俯仰编码器
[0028]7.水平仪8.背架撑杆电机 9.撑腿电机
[0029]10.方位伺服电机 11.无刷直流电机 111.电机本体
[0030]112.电机驱动器 113.电磁制动器。
【具体实施方式】
[0031]下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0032]下面结合附图对本发明做进一步说明:
[0033]本发明一种紧凑型车载雷达架设控制系统的总体框图如图1所示，包括一个整流桥1、主控制器2、键盘3、显示屏4、方位编码器5、俯仰编码器6、水平仪7、两个背架撑杆电机8和四个撑腿电机9，所述整流桥I将220VAC变换为320VDC为所述撑腿电机9和背架撑杆电机8供电；所述主控制器2通过RS485总线与所述撑腿电机9和背架撑杆电机8连接；所述主控制器2通过RS485串口与所述水平仪7连接；所述主控制器2通过SSI接口分别与所述方位编码器5、俯仰编码器6连接；所述主控制器2通过I/O 口与所述键盘3和显示屏4连接；所述主控制器2通过CAN与方位伺服电机10连接。
[0034]所述主控制器2基于TMS320F2812实现，集成有两路RS485串口、一路SSI接口、一路CAN和八路24V开关量输入接口、八路I/O键盘3接口及十二路I/O显示屏4接口。主控制器2摒弃了传统的PLC设计模式，采用以TMS320F2812为核心的印制板设计方式，实现了主控制器2的小型化集成设计。
[0035]所述背架撑杆电机8、撑腿电机9通过RS485接口电路与所述控制芯片TMS320F2812的SCIA管脚连接；所述水平仪7通过RS485接口电路与所述控制芯片TMS320F2812的SCIB管脚连接；所述俯仰编码器6、方位编码器5通过SSI接口电路与所述控制芯片TMS320F2812的SPI管脚连接；所述方位伺服电机10通过CAN接口电路与所述控制芯片TMS320F2812的CAN管脚连接；所述键盘3通过键盘接口电路与所述控制芯片TMS320F2812的GP1AO?7管脚连接；24V开关量通过24V开关量接口电路与所述控制芯片TMS320F2812的GP10A8?15管脚连接；所述显示屏4通过显示屏接口电路与所述控制芯片TMS320F2812的GP1BO?11管脚连接。
[0036]雷达架设控制系统中方位编码器5和俯仰编码器6