一种小型化机载垂直陀螺仪的制作方法

本发明涉及陀螺仪领域，尤其涉及一种小型化机载垂直陀螺仪。

背景技术

陀螺仪作为一种惯性测量器件，是惯性导航、惯性制导和惯性测量系统的核心部件，广泛应用于军事和民用领域。

陀螺仪的原理很简单，其基本原理和自行车能直立行走的原理一样，核心部件是一个能快速旋转的金属轮，就是靠这个快速旋转的轮子产生恒定的方向性，来指示或驱动或该变飞行器的飞行姿态，陀螺仪是靠陀螺轮高速旋转而工作的。

航向姿态系统是一种测量、显示飞机航向角、俯仰角和滚转角的飞行仪表。它由全姿态陀螺仪、磁航向传感器或天文罗盘和全姿态指示器组成。

全姿态陀螺仪主要由航向陀螺和垂直陀螺(一种陀螺地平仪)组成。这两个陀螺仪均装在随动环内，所以在飞机机动飞行时既能使航向陀螺的外环轴始终保持在地垂线方向上，又能使垂直陀螺的转子轴和外环轴始终保持正交，以保证全姿态陀螺仪提供正确的航向、俯仰、倾侧姿态信息。

垂直陀螺仪在现代飞机上应用非常普遍，它可以精确测量飞机的姿态角并输出与姿态角成比例的电信号，提供给计算机，最终在仪表上显示。为了测量和输出飞机的姿态信号，垂直陀螺仪上安装了俯仰同步器和倾斜同步器，分别输出俯仰角和倾斜角电信号。而为了减小纵向加速度误差，垂直陀螺仪安装了俯仰直立和水平修正断开电门，在存在纵向加速度时切断陀螺仪的俯仰修正；为了减小盘旋误差，垂直陀螺仪安装了倾斜直立和水平修正断开电门，在盘旋倾斜时切断陀螺仪的倾斜修正。

现有技术下，飞控系统常常为了驱动垂直陀螺仪专门装置一套三相交流电源，这使得整套装置体积重量都大大增加，不利于安装飞行器上，尤其不利于安装在小型飞行器上。

因此设计一种体积小、重量轻的新型垂直陀螺仪很有现实意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于:为了解决现有技术下的垂直陀螺仪额外配设三相交流电源，而导致整套装置体积重量大，不利于安装在小型飞行器上的问题，本发明提供了一种小型化机载垂直陀螺仪，专门设计了一种da/ac逆变器置于垂直陀螺仪中，从而使垂直陀螺仪外部连接电路简化，同时也使配备该垂直陀螺仪的飞控系统大大简化，显著减轻了整机重量。

本发明采用的技术方案如下：

一种小型化机载垂直陀螺仪，包括陀螺马达和用于支撑陀螺马达的万向支撑框架，所述陀螺马达外部设有用于固定陀螺马达的马达壳体，还包括：

dc/ac逆变器，所述dc/ac逆变器用于为所述陀螺马达提供交流电，dc/ac逆变器通过导线分别与陀螺马达和直流24v电源电连接；

快速上锁扶正机构，所述快速上锁扶正机构用于使垂直陀螺仪在短时间内进入工作位置，所述快速上锁扶正机构与所述马达壳体相连。

进一步地，所述dc/ac逆变器是由mos管s1～s8组成的三相全桥逆变电路，所述直流24v电源的正极与三相全桥逆变电路的上桥臂共联节点相接，所述直流24v电源的负极与三相全桥逆变电路的下桥臂共联节点相接，所述mos管s3和s4的交点引出线连接有电感l1，所述电感l1还分别与输出端子a和电容c1相接，所述mos管s5和s6的交点引出线连接有电感l2，所述电感l2还分别与输出端子b和电容c2相接，所述mos管s7和s8的交点引出线连接有电感l3，所述电感l3还分别与输出端子c和电容c3相接，所述mos管s1和s2的交点引出线分别连接电容c1、c2和c3。

进一步地，所述马达壳体两端还设有信号监测传输单元，用于检测水平姿态偏差角信号，所述信号检测传输单元包括电位计、电刷和导电环。

进一步地，所述电位计包括横向输出电位计和纵向输出电位计。

进一步地，所述快速上锁扶正机构包括快速扶正电机和上锁扶正把手，所述快速扶正电机的转轴与万向支撑框架固定连接，所述快速扶正电机还通过导线连接有控制电源板，所述控制电源板通过导线连接有直流24v电源。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.本发明在垂直陀螺仪内部架设有dc/ac逆变器，从而使陀螺外部的连接电路简化，也使配备该垂直陀螺仪的飞控系统大大简化，显著减轻了整机重量，有利于飞行器小型化的发展。

2.本发明设有快速上锁扶正机构，在垂直陀螺仪通电启动时，通过该装置可以快速地把陀螺转子扶正到地垂线位置，当陀螺转子加速旋转到一定稳定力矩后，电子电路控制其释放，陀螺进入自修控制状态，可以使得陀螺转子轴能在最短时间内进入工作位置。

3.本发明还设有信号检测传输单元，陀螺仪检测出的水平姿态偏差角信号，可依靠导电塑料电位计和电刷之间的相对角度位移拾取，分别以纵向、横向偏差角信号，经导电环和电刷输出，且本发明所采用的电位计为导电塑料电位计，电刷压力仅0.4克；直径的导电环，这样，极大的减小了万向框架的磨察力矩，又保证了信号传输的可靠性。从而使垂直精度达到≯±0.3°，国内目前的水平都是≯±0.5°。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本发明模块连接图；

图2是本发明dc/ad逆变器电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

一种小型化机载垂直陀螺仪，包括陀螺马达和用于支撑陀螺马达的万向支撑框架，所述陀螺马达外部设有用于固定陀螺马达的马达壳体，还包括：

dc/ac逆变器，所述dc/ac逆变器用于为所述陀螺马达提供交流电，dc/ac逆变器通过导线分别与陀螺马达和直流24v电源电连接；

快速上锁扶正机构，所述快速上锁扶正机构用于使垂直陀螺仪在短时间内进入工作位置，所述快速上锁扶正机构与所述马达壳体相连。本发明设有快速上锁扶正机构，在垂直陀螺仪通电启动时，通过该装置可以快速地把陀螺转子扶正到地垂线位置，当陀螺转子加速旋转到一定稳定力矩后，电子电路控制其释放，陀螺进入自修控制状态，可以使得陀螺转子轴能在最短时间内进入工作位置。

所述陀螺马达是框架式陀螺仪的核心部件。本垂直陀螺仪采用国产dt-2a标准陀螺电机，该陀螺电机转速每分钟22500转，转动惯量4000g.cm/s。

作为一种优选的实施方式，所述dc/ac逆变器是由mos管s1～s8组成的三相全桥逆变电路，所述直流24v电源的正极与三相全桥逆变电路的上桥臂共联节点相接，所述直流24v电源的负极与三相全桥逆变电路的下桥臂共联节点相接，所述mos管s3和s4的交点引出线连接有电感l1，所述电感l1还分别与输出端子a和电容c1相接，所述mos管s5和s6的交点引出线连接有电感l2，所述电感l2还分别与输出端子b和电容c2相接，所述mos管s7和s8的交点引出线连接有电感l3，所述电感l3还分别与输出端子c和电容c3相接，所述mos管s1和s2的交点引出线分别连接电容c1、c2和c3。本发明在垂直陀螺仪内部架设有dc/ac逆变器，从而使陀螺外部的连接电路简化，也使配备该垂直陀螺仪的飞控系统大大简化，显著减轻了整机重量，有利于飞行器小型化的发展。

作为一种优选的实施方式，所述马达壳体两端还设有信号监测传输单元，用于检测水平姿态偏差角信号，所述信号检测传输单元包括电位计、电刷和导电环，本发明中的信号检测传输单元，陀螺仪检测出的水平姿态偏差角信号，可依靠导电塑料电位计和电刷之间的相对角度位移拾取，分别以纵向、横向偏差角信号，经导电环和电刷输出，且本发明所采用的电位计为导电塑料电位计，电刷压力仅0.4克；直径的导电环，这样，极大的减小了万向框架的磨察力矩，又保证了信号传输的可靠性。从而使垂直精度达到≯±0.3°，国内目前的水平都是≯±0.5°。

作为一种优选的实施方式，所述电位计包括横向输出电位计和纵向输出电位计。

作为一种优选的实施方式，所述快速上锁扶正机构包括快速扶正电机和上锁扶正把手，所述快速扶正电机的转轴与万向支撑框架固定连接，所述快速扶正电机还通过导线连接有控制电源板，所述控制电源板通过导线连接有直流24v电源。

本发明的工作过程：接通工作电源直流24v，经输入端进入dc/ac逆变器，再从dc/ac逆变器输出三相36v400hz交流，通过滑环导电系统输给陀螺电机，驱动陀螺电机旋转。在直流24v接通的同时，上锁快速扶正控制电路也启动系统工作，上锁把手压迫凸轮使万向支撑框架固紧在起始位置(此时，陀螺转子轴处于与地垂线基本重合位置)。当陀螺电机经过一段时间驱动加速，具有一定稳定力矩后，锁紧机构开锁，陀螺转子在修正机构作用下，使陀螺转子轴真正回复到与地垂线重合位置。从而，垂直陀螺仪达到正常工作状态。陀螺转子轴也呈显出保持相对地垂线位置稳定的特性。陀螺仪壳体固连在被测物体上，物体相对水平面位置的变化，必将引起陀螺仪上纵向、横向电位计与电刷间接触点角度改变，从而输出变化后的角度信号。

以上所述，仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都属于发明的保护范围。