一种旋转型惯导转位机构控制装置的制作方法

本实用新型属于惯导测试领域，尤其适用于旋转型惯导转位机构的测试，即将一种新型设备应用于多套旋转型惯导的转位机构(驱动电机)的测试。

背景技术：

捷联惯性导航系统(以下简称为惯导)经常需要使用电机驱动器及电缆对转位机构进行单机测试，目前通常使用的装置只能控制一套旋转型惯导的转位机构，进行一套转位机构测试，在使用过程中存在一些实际问题：

(1)在惯导的批量生产过程中，惯导产量较大，测试任务繁重，若每次只能调试一套转位机构，只能完成一套转位机构测试后，再控制另一套旋转机构进行测试，花费时间长，生产效率低，往往不能满足批量生产进度需求；

(2)若通过增加控制单元以及电机驱动器，即每套旋转型惯导配置一套控制装置，可以满足惯导旋转机构批生产标定任务需求，但造价昂贵，将大大增加生产成本；

(3)若直接将一路控制信号分为多通道信号控制电机驱动器及电机时，驱动能力不足以达到驱动板输入信号的识别要求，无法利用一套装置实现多套旋转型惯导的测试。

因此，现有装置无法满足生产需求。

技术实现要素：

本实用新型要解决的问题是针对现有旋转型惯导测试中仅可进行一套转位机构测试而使得生产效率低的问题，提供一种旋转型惯导转位机构控制装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种旋转型惯导转位机构控制装置，包括相互连接的电机驱动器和电机，还包括控制单元、施密特反相器结构；所述施密特反相器结构为多通道施密特反相器结构，其具有2m个输出端，m≥2；所述施密特反相器结构的输入端与所述控制单元连接，其m个输出端分别与m个电机驱动器的方向信号接口连接，其另外m个输出端分别与所述m个电机驱动器的脉冲信号接口连接。

本实用新型中，将控制单元输出的一路控制信号分为多通道(多路)信号控制电机驱动器及电机。通过控制多个电机驱动器实现对电机的控制，从而令转位机构旋转，进行测试工作。通过设置施密特反相器结构，将控制单元输出的控制信号(脉冲波形)进行整形及鉴幅后，每一路信号输出都可以控制一块电机驱动器从而控制一台电机。而且，通过设置施密特反相器结构，可以增加输出的驱动能力，防止因将控制单元输出的一路信号分为多路后导致的驱动能力不足的问题。因此，本实用新型实现了利用一套装置对多套旋转型惯导的转位机构的控制，实现对多套旋转型惯导的测试，大大提高了生产效率，降低了生产成本。经过施密特反相器结构对信号进行处理后，输出信号与原信号相比，仅相位相反、脉冲延迟一个脉宽信号。

进一步地，所述控制单元上设置有第一接口、第二接口；与所述m个输出端对应的所述施密特反相器结构的m个输入端均与所述控制单元的第一接口连接；与所述另外m个输出端对应的所述施密特反相器结构的另外m个输入端均与所述控制单元的第二接口连接。控制单元的第一接口输出的方向信号用于控制旋转型惯导转位机构的转动方向，控制单元的第二接口输出的脉冲控制信号用于控制转位机构的转速。

进一步地，所述施密特反相器结构包括第一施密特反相器、第二施密特反相器；所述m个输出端设置于所述第一施密特反相器上；所述另外m个输出端设置于所述第二施密特反相器上。

由于每个电机驱动器至少需要两路控制信号(转动方向控制信号、脉冲控制信号)，因此，只要驱动能力符合要求，施密特反相器结构中可以处理的通道越多，则可以控制的旋转型惯导转位机构的数量越多。通过设置施密特反相器结构包括第一施密特反相器、第二施密特反相器，使得可以进行处理的通道的个数更多，使得可以控制的旋转型惯导转位机构的数量越多。

进一步地，还包括第一反相器、第二反相器；所述第一施密特反相器的所述m个输出端分别通过第一反相器与所述m个电机驱动器的方向信号接口连接；所述第二施密特反相器的所述另外m个输出端分别通过第二反相器与所述m个电机驱动器的脉冲信号接口连接。

由于经过施密特反相器处理后的输出信号与原输入信号相位相反(翻转180°)，因此，通过在第一施密特反相器的m个输出端和第二施密特反相器的m个输出端分别设置第一反相器、第二反相器，使得被反相的信号分别经过第一反相器、第二反相器再次反相，使得施加给电机驱动器的信号与控制单元输出的信号的相位相同，便于实现控制。

进一步地，还包括外部电源、电源转换结构，所述控制单元、施密特反相器结构均由所述外部电源供电；所述电源转换结构具有m个输出端；电源转换结构的输入端与外部电源连接，其m个输出端分别与m个电机驱动器的电源端连接。经过电源转换结构，将外部电源转换为多路输出，从而为m个电机驱动器供电。

进一步地，所述施密特反相器结构、电源转换结构为一体结构且形成密封结构。通过设置施密特反相器结构、电源转换结构为一体结构且形成密封结构，使得便于进行调试。

进一步地，m＝6。通过设置m＝6，旋转型惯导转位机构控制装置实现了对六个电机驱动器的控制，即将控制转位机构的转动方向信号、脉冲控制信号发送给了电机驱动器，由此实现了对六个旋转型惯导转位机构的控制，因此，可以利用一套旋转型惯导转位机构控制装置同时对六个旋转型惯导进行测试。由于旋转型惯导具有一定体积，在测试时布置过多数量的旋转型惯导，占用空间过大，引线过长，不利于进行测试；同时，考虑到旋转型惯导转位机构控制装置的驱动能力，因此设置m＝6是优选方案。

进一步地，施密特反相器结构的每个输出端的输出电流均不小于20mA。通过这样设置，使得各个输出端的输出信号可满足对电机驱动器的驱动能力。

进一步地，所述控制单元的电源端与地之间、第一施密特反相器的电源端与地之间、第二施密特反相器的电源端与地之间均设置有滤波电路。通过设置滤波电路，可以滤除控制单元的电源信号的噪声和施密特反相器结构的电源信号的噪声。

进一步地，第一施密特反相器、第二施密特反相器的芯片型号为SNJ54AC14FK或HRAC14E或SN74LS14。

本实用新型具有的优点和积极效果是：本实用新型装配难度低、操作简单灵活、可同时控制多套转位机构，利用一套旋转型惯导转位机构控制装置可以实现对多套旋转型惯导的同时标定，同时进行多套转位机构的测试，大大提高工作效率，降低生产成本。本实用新型避免了因将一路信号分为多路后导致的驱动能力不足的问题，可同时调试多套旋转型惯导转位机构(驱动式电机)的测试设备。本发明可以用于各型号旋转型转位机构(驱动式电机)的功能测试，拥有广阔应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的实施例1的具有4个输出端的多通道施密特反相器结构示意图；

图2是本实用新型的实施例1的控制单元的示意图；

图3是本实用新型的实施例1的旋转型惯导与电机、电机驱动器的连接示意图；

图4是本实用新型的实施例1的外部电源与电源转换结构的连接示意图；

图5是本实用新型的实施例2的由第一施密特反相器、第二施密特反相器组成的施密特反相器结构的示意图；

图6是本实用新型的实施例3的包含第一反相器、第二反相器的示意图；

图7是本实用新型的实施例4的控制六个电机驱动器的旋转型惯导转位机构控制装置的结构示意图；

图8(a)是本实用新型的实施例4的第一施密特反相器的电路原理图；

图8(b)是本实用新型的实施例4的第二施密特反相器的电路原理图；

上述附图中，1、控制单元，11、第一接口，12、第二接口，2、施密特反相器结构，21、第一施密特反相器，22、第二施密特反相器，31、第一反相器，32、第二反相器，4、电机驱动器，41、方向信号接口，42、脉冲信号接口，5、电机，6、外部电源，7、转位机构，8、惯性测量单元，9、电源转换结构，DO1-DO6分别为输出到六个电机驱动器的方向信号接口的方向信号，SO1-SO6分别为输出到六个电机驱动器的脉冲信号接口的脉冲信号，DRTO为第一接口输出的方向信号，STEPO为第二接口输出的脉冲控制信号。

具体实施方式

下面将结合本申请的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了简便起见，本实用新型的各个附图中与其他附图中相似或相同的部分未画出，本领域技术人员参照其他附图即可理解。

本实用新型提供一种旋转型惯导转位机构控制装置，包括控制单元1、施密特反相器结构2、电机驱动器4、电机5、外部电源6，电机驱动器4与电机5相互连接。每个电机驱动器4上均设置有方向信号接口41、脉冲信号接口42。施密特反相器结构2为多通道施密特反相器结构，施密特反相器结构2具有2m个通道，m≥2。旋转型惯导转位机构控制装置还包括外部电源6、电源转换结构9，所述控制单元1、施密特反相器结构2均由所述外部电源6供电；所述电源转换结构9具有m个输出端；电源转换结构9的输入端与外部电源6连接，其m个输出端分别与m个电机驱动器4的电源端连接。

实施例1

如图1所示，本实用新型提供一种旋转型惯导转位机构控制装置。本实施例中，m＝2。每个通道都对应一个输入端、一个输出端。施密特反相器结构2具有四个通道。施密特反相器结构2具有四个输入端、四个输出端。施密特反相器结构2的各个输入端均与控制单元1连接，其两个输出端分别与两个电机驱动器4的方向信号接口41连接，其另外两个输出端分别与两个电机驱动器4的脉冲信号接口42连接。控制单元1、施密特反相器结构2、电机驱动器4均由外部电源6供电。控制单元1为DSP或FPGA或单片机。电机5为脉冲控制式电机。施密特反相器结构2的每个输出端的输出电流均不小于20mA。通过设置施密特反相器结构2的每个输出端的输出电流均不小于20mA，可以保证该装置的驱动能力。外部电源6的电压输出范围为16V-30V，优选为28V。电机驱动器4、电机5可与旋转型惯导转位机构集成在一起。电机5为脉冲控制式电机。本实用新型中，转位机构、旋转型惯导转位机构的含义相同。

本实用新型中，将控制单元1输出的一路控制信号分为多通道信号来控制电机驱动器4及电机5。通过在旋转型惯导转位机构控制装置中设置施密特反相器结构，将控制单元1输出的脉冲波形整形及鉴幅后，信号输出可以控制一块电机驱动器4从而控制一台电机5，从而控制转位机构7旋转。

如图2所示，控制单元1上设置有第一接口11、第二接口12；与两个输出端对应的施密特反相器结构2的两个输入端均与控制单元1的第一接口11连接；与另外两个输出端对应的施密特反相器结构2的另外两个输入端均与控制单元1的第二接口12连接。第一接口11输出方向信号DRTO，用于控制旋转型惯导转位机构的转动方向；第二接口12输出脉冲控制信号STEPO，通过调整第二接口12输出的脉冲控制信号的频率，来控制转位机构的转速。第二接口12输出脉冲控制信号STEPO后，电机5即开始工作。施密特反相器结构分别将第一接口11输出的方向信号DRTO、第二接口12输出的脉冲控制信号STEPO经过施密特反相器结构2进行波形整形及鉴幅后，在输出端得到信号DO1、DO2、SO1、SO2。图2中，VL、VLGND分别为提供给控制单元的电源信号与电源地信号。

信号DO1、DO2分别输出到两个电机驱动器4的方向信号接口41。信号SO1、SO2分别输出到两个电机驱动器4的脉冲信号接口42。每个电机驱动器4均设置有一个方向信号接口41和一个脉冲信号接口42。

经过施密特反相器结构2处理后的信号与原信号相比，仅方向相反、脉冲延迟一个脉宽信号。同时，可以提高驱动能力，达到驱动板输入信号的识别要求。施密特反相器结构将高电平反相为低电平，且将低电平反相为高电平，且脉冲延迟一个脉宽信号。因此，第一接口11输出的方向信号DRTO、第二接口12输出脉冲控制信号STEPO均被反相。由于仅方向相反且脉冲延迟一个脉宽信号，因此，经过反相和延迟一个脉宽后的方向信号、脉冲控制信号仍能对电机驱动器4起到控制作用(延迟一个脉宽后，信号形式依然保持不变)。

如图4所示，旋转型惯导转位机构控制装置还包括外部电源6、电源转换结构9，所述控制单元1、施密特反相器结构2均由所述外部电源6供电；所述电源转换结构9具有两个输出端；电源转换结构9的输入端与外部电源6连接，其两个输出端分别与两个电机驱动器4的电源端连接。电源转换结构9可包括电源转换芯片、端子结构，端子结构包括相互连接的三个端子，将一路外部电源6的输出信号经过电源转换芯片转换为电机驱动器4所需电源电压值输出到三个端子的其中一个，另外两个端子分别与两个电机驱动器4的电源端连接。

施密特反相器结构2、电源转换结构9为一体结构且形成密封结构。

如图3所示，每一个旋转型惯导都由转位机构7、惯性测量单元8构成，电机驱动器4驱动电机5，使得电机5控制转位机构7旋转，实现对转位机构7的测试。

本实施例中，旋转型惯导转位机构控制装置实现了对两个电机驱动器4的控制，即将转位机构转动方向信号、脉冲控制信号发送给了电机驱动器4，由此实现了对两个旋转型惯导转位机构的控制，因此，可以同时对两个旋转型惯导进行测试。

实施例2

本实施例中，m＝2。本实施例2与实施例1的区别在于：施密特反相器结构2包括第一施密特反相器21、第二施密特反相器22。第一施密特反相器21，第二施密特反相器22均为具有两个通道的多通道施密特反相器。两个输出端设置于第一施密特反相器21上；另外两个输出端设置于第二施密特反相器22上。如图5所示，第一施密特反相器21、第二施密特反相器22集成在一起。第一施密特反相器21、第二施密特反相器22的芯片型号为SNJ54AC14FK或HRAC14E或SN74LS14。

第一接口11输出的方向信号DRTO分别输入到第一施密特反相器21的两个输入端，分别在第一施密特反相器21的两个输入端对应的输出端得到信号DO1、DO2。第二接口12输出的脉冲控制信号STEPO分别输入到第二施密特反相器22的两个输入端，第二施密特反相器22的两个输入端对应的输出端得到信号SO1、SO2。

第一施密特反相器21、第二施密特反相器22的每个输出端的输出电流均不小于20mA。

由于每个电机驱动器4至少需要两路控制信号(转动方向控制信号、脉冲控制信号)，因此，只要驱动能力符合要求，施密特反相器结构2中可以处理的通道越多，则可以控制的旋转型惯导转位机构的数量越多。通过设置施密特反相器结构2包括第一施密特反相器21、第二施密特反相器22，使得可以进行处理的通道的个数更多，使得可以控制的旋转型惯导转位机构的数量越多。

实施例3

本实施例3与实施例2的区别在于，本实用新型的旋转型惯导转位机构控制装置还包括第一反相器31、第二反相器32。如图6所示，第一施密特反相器21的两个输出端分别通过第一反相器31与两个电机驱动器4的方向信号接口41连接；第二施密特反相器22的两个输出端分别通过第二反相器32与两个电机驱动器4的脉冲信号接口42连接。

由于经过施密特反相器处理后的输出信号与原输入信号相位相反(翻转180°)，因此，通过在第一施密特反相器21的两个输出端和第二施密特反相器22的两个输出端分别设置第一反相器31、第二反相器32，使得被反相的信号分别经过第一反相器31、第二反相器32再次反相，使得施加给电机驱动器4的信号与控制单元1输出的信号的相位相同，便于实现控制。

实施例4

本实施例4与实施例2的区别在于，m＝6。如图7所示，施密特反相器结构2包括第一施密特反相器21、第二施密特反相器22。第一施密特反相器21的六个输出端分别与六个电机驱动器4的方向信号接口41连接。第二施密特反相器22的六个输出端分别与六个电机驱动器4的脉冲信号接口42连接。控制单元1、施密特反相器结构2、六个电机驱动器4均由外部电源6供电。本实施例中，旋转型惯导转位机构控制装置实现了对六个电机驱动器4的控制，即将转位机构转动方向信号、脉冲控制信号发送给了电机驱动器4，由此实现了对六个旋转型惯导转位机构的控制，因此，可以同时对六个旋转型惯导进行测试。由于旋转型惯导具有一定体积，在测试时布置过多数量的旋转型惯导，占用空间过大，引线过长，不利于进行测试；同时，考虑到旋转型惯导转位机构控制装置的驱动能力，因此设置m＝6是优选方案。

第一接口11输出的方向信号DRTO分别输入到第一施密特反相器21的六个输入端1A、2A、3A、4A、5A、6A，分别在对应的第一施密特反相器21的六个输出端1Y、2Y、3Y、4Y、5Y、6Y得到信号DO1、DO2、DO3、DO4、DO5、DO6。

第二接口12输出的方向信号STEPO分别输入到第二施密特反相器22的六个输入端1A、2A、3A、4A、5A、6A，分别在对应的第二施密特反相器22的六个输出端1Y、2Y、3Y、4Y、5Y、6Y得到信号SO1、SO2、SO3、SO4、SO5、SO6。

第一施密特反相器21的六个输出端1Y、2Y、3Y、4Y、5Y、6Y分别与六个电机驱动器4的方向信号接口41相连接。信号DO1、DO2、DO3、DO4、DO5、DO6分别输出到各个电机驱动器4的方向信号接口41。

第二施密特反相器22的六个输出端1Y、2Y、3Y、4Y、5Y、6Y分别与六个电机驱动器4的脉冲信号接口42相连接。信号SO1、SO2、SO3、SO4、SO5、SO6分别输出到各个电机驱动器4的脉冲信号接口42。

每个电机驱动器4均设置有一个方向信号接口41和一个脉冲信号接口42。

如图8(a)、图8(b)所示，第一施密特反相器21的电源端与地之间设置有滤波电路，该滤波电路由电容C3、C4组成。第二施密特反相器22的电源端与地之间均设置有滤波电路，该滤波电路由电容C1、C2组成。通过设置滤波电路，可以滤除施密特反相器的电源信号的噪声。也可在控制单元的电源端与地之间设置滤波电路。图8(a)、图8(b)中，VL、VLGND分别为提供给第一施密特反相器21、第二施密特反相器22的电源信号与电源地信号。

该旋转型惯导转位机构控制装置可由两根电缆组成：一根为六路输出控制电缆A，具有直流电源输入、信号输入、六路信号输出；一根为驱动板六路电压输出电缆B，具有直流电源输入、六路驱动板供电输出。测试时，用电缆A连接上位控制、直流电源、6块驱动板电机信号输入端，用电缆B连接直流电源、6块驱动板电源输入端。通过同时控制6块驱动板控制旋转电机，进行旋转机构测试工作。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。