本实用新型涉及装甲车领域，具体涉及基于旋转变压器的车载云台闭环控制系统。
背景技术：
在装甲车辆中，车载云台主要搭载摄像头一类的光学观察设备，是乘员获得车辆外部信息和完成信息交换的窗口，是车辆能否发挥战斗力的关键。其云台位置的准确程度，直接决定着操控员是否轻松自在的操作装备。
随着电子技术不断发展和装甲车辆的更新换代，装甲车的各种配套电子电器设备日益多样化，对装甲车辆配套设备的精度要求也越来越高。传统车载云台采用开环控制方式，不能准确监测云台的实时位置，同时也不能保证云台位置与目标位置精确一致，在长期使用过程中会产生误差积累，需要复位后才能消除误差，已经无法适应现代装甲车辆日趋智能化的需求。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题是消除累计误差，目的在于提供基于旋转变压器的车载云台闭环控制系统，保证云台位置与目标位置达到精确一致，且消除累计误差，从而使车载人员可以实时准确获取车辆外部信息。
本实用新型通过下述技术方案实现：
基于旋转变压器的车载云台闭环控制系统，包括能够对车载云台位置进行计算和处理的PIC18F66K80MCU微处理器，还包括旋转变压器检测模块、向云台发送位置信息数据的CAN总线数据收发器和电机驱动器，旋转变压器检测模块、CAN总线数据收发器和电机驱动器均与MCU微处理器连接，所述旋转变压器检测模块包括旋变数字转换器和旋转变压器传感器，旋转变压器传感器与云台连接，采集云台的当前的位置信息转化为旋变数字转换器能够识别的电压信号并传递给旋变数字转换器，旋变数字转换器将接收的信号再传递给MCU微处理器。
本方案采用高精度旋转变压器传感器作为云台的角度传感器，实时检查和反馈云台的水平方向和竖直方向的位置，并将数据反馈给MCU微控制器，MCU微控制器通过现有算法对数据进行处理并通过CAN总线数据收发器来接收CAN总线数据进行处理和对比，最终使云台位置与目标位置达到精确一致，消除累计误差，从而使车载人员可以实时准确获取车辆外部信息。本方案的CAN总线数据收发器，采用CAN2.0B总线数据协议与外部进行数据交互取代了模拟信号直接接入方式，通过CAN总线实时反馈云台位置信息，接口简单可靠，无论是从可靠性、先进性、兼容性和操控性都得到了提升。
优选的，旋转变压器传感器采集到的云台当前的位置信息转化为相应的电压信号并通过运算放大器放大后反馈给旋变数字转换器。
优选的，所述MCU微处理器还连接编程接口和看门狗电路。编程接口的设置，通过该接口采用事件编程方式，后台改变系统的信息,前台根据后台改变的信息来完成组合仪表的实时性处理。看门狗电路的设置，保护系统程序稳定可靠地工作。
优选的，所述看门狗电路包括看门狗定时芯片U7、电容C22、电阻R22、电阻R20、电阻R19、电容C22和电容C23，看门狗定时芯片U7的VCC端口同时连接下拉电容C22和+5V电源，在看门狗定时芯片U7的+5V电源和端口之间串联电阻R22，看门狗定时芯片U7的端口连接电阻R20一端，电阻R20另一端连接WD1信号端，看门狗定时芯片U7的端口连接电阻R21一端，电阻R21另一端连接MCLR信号端，看门狗定时芯片U7的端口还连接下拉电容C23，看门狗定时芯片U7的端口还连接电阻R19一端，电阻R19另一端接+5V电源，看门狗定时芯片U7的GND端口接地。该看门狗电路，简单可靠，使用方便简单。
优选的，还包括用于给MCU微处理器、旋转变压器检测模块、CAN总线数据收发器和电机驱动器提供电能的电源管理单元。
优选的，电源管理单元包括电源输出端P1、电源管理芯片U1、FDS5416芯片U2和LM317三端集成稳压器U3，电源输入端P1的端口1和端口3之间依次串联二极管D1的正极，二极管D1的负极、电阻R4、电感L1、极性电容C4的正极和极性电容C4的负极，在二极管D1的负极还连接二极管D2的负极，二极管D2的正极连接电源输出端P1的端口3，电源输出端P1的端口1连接电源VCC，极性电容C4的正极连接24V电源，极性电容C4的负极接地；所述电源管理芯片U1的VIN端口和GND端口之间串联电容C3，VIN端口连接24V电源，GND端口接地，电源管理芯片U1的VIN端口和RT端口之间串联电阻R2，电源管理芯片U1的VIN端口和VCC端口之间串联电容C1，电源管理芯片U1的VIN端口和ADJ端口之间串联电阻R3，电阻R3两端并联电容C2，电源管理芯片U1的VIN端口和ISEN端口之间串联电阻R1，FDS5416芯片U2的端口3和端口4依次连接电源管理芯片U1的PGATE端口和ISEN端口，FDS5416芯片U2的端口1、端口2、端口5和端口6均相连，FDS5416芯片U2的端口5还同时连接二极管D3的负极和电感L2一端，二极管D3的正极接地，电感L2的另一端还依次连接电容C8和电阻R，电阻R一端接地，电容C8和电阻R的公共连接端还连接电源管理芯片U1的FB端口，在电容C8的两端并联电阻R7，在电阻R两端并联电阻R9，在串联连接电容C8和电阻R组成线路的两端并联连接电容C10,在电容C10的两端还连接极性电容C11，极性电容C11的正极连接12V电源，电阻R、电阻R9、电容C10和极性电容C11的负极均接地；LM317三端集成稳压器U3的VIN端和VOUT端之间依次串联电容C5和极性电容C6，极性电容C6的正极同时连接5V电源和LM317三端集成稳压器U3的VOUT端,LM317三端集成稳压器U3的ADJ端和VOUT端之间连接电阻R9，ADJ端还连接下拉电阻R8，在R8的两端还并联电阻R0，电阻R0、电容C5、电容C9、电容C7和极性电容C6的负极均接地，LM317三端集成稳压器U3的VIN还连接12V电源；电阻R5的一端连接5V电源，另一端连接发光二极管D4的正极，发光二极管D4的负极接地。
电源管理单元不仅向各个单元模块提供工作电源，并提供输入极性反接、过压过流保护、防浪涌冲击等保护功能，保证该系统的正常稳定工作。
优选的，所述CAN总线数据收发器包括MCP2551T-E/SN芯片U4、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C12、电容C13、电容C14、双向二极管D5和双向二极管D6，MCP2551T-E/SN芯片U4的VSS端口和VDD端口之间串联电容C12，VDD端口还连接5V电源，VSS端口接地，MCP2551T-E/SN芯片U4的TXD端口接CANTX信号端、RXD端口接CANRX信号端、RS端口接下拉电阻R10、CANH端口和CANL端口之间依次串联连接电阻R11、双向二极管D5、双向二极管D6和电阻R12，在串联连接双向二极管D5和双向二极管D6的线路两端之间还连接电阻R13，在电阻R13的两端依次串联电容C13和电容C14，在电阻R11和双向二极管D5的公共连接端还连接CANH信号端，电阻R12和双向二极管D6的公共连接端还连接CANL信号端，双向二极管D5和双向二极管D6的公共连接端接地，电容C13和电容C14的公共连接端接地。
本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本方案中设置旋转变压器传感器和CAN总线数据收发器，采用高精度旋转变压器传感器作为云台的角度传感器，实时检查和反馈云台的水平方向和竖直方向的位置，并将数据反馈给MCU微控制器，MCU微控制器通过现有算法对数据进行处理并通过CAN总线数据收发器来接收CAN总线数据进行处理和对比，最终使云台位置与目标位置达到精确一致，消除累计误差，从而使车载人员可以实时准确获取车辆外部信息。
2、本方案的CAN总线数据收发器，采用CAN2.0B总线数据协议与外部进行数据交互取代了模拟信号直接接入方式，通过CAN总线实时反馈云台位置信息，接口简单可靠，无论是从可靠性、先进性、兼容性和操控性都得到了提升。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
图1为本实用新型的原理框图；
图2为看门狗电路图；
图3为CAN总线数据收发器电路图；
图4为电源管理单元电路图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
实施例1：
如图1-4所示，本实用新型包括基于旋转变压器的车载云台闭环控制系统，包括能够对车载云台位置进行计算和处理的PIC18F66K80MCU微处理器，还包括旋转变压器检测模块、向云台发送位置信息数据的CAN总线数据收发器和电机驱动器，旋转变压器检测模块、CAN总线数据收发器和电机驱动器均与MCU微处理器连接，所述旋转变压器检测模块包括旋变数字转换器和旋转变压器传感器，旋转变压器传感器与云台连接，采集云台的当前的位置信息转化为旋变数字转换器能够识别的电压信号并传递给旋变数字转换器，旋变数字转换器将接收的信号再传递给MCU微处理器。
工作原理：用户通过CAN总线数据收发器上的CAN总线向云台发送(速率:250K、标准帧)的位置信息数据，经过CAN总线数据收发器对总线数据进行分析处理后，传输给MCU微处理器使用。同时系统通过旋转变压器检测模块上的旋变数字转换器以及外围器件运算放大器为旋转变压器传感器提供10KHz的正弦波激励信号，驱动旋转变压器传感器工作。当云台运动时带动旋转变压器传感器转动，旋转变压器传感器将云台当前的位置信息转化为相应的电压信号并通过运算放大器放大后反馈给旋变数字转换器。旋变数字转换器将反馈的电压信号转化为相应的数字信号，通过标准SPI总线传输，并通过引脚与MCU微处理器进行数据交换和通信。当CAN总线数据收发器接收到的位置信息数据与云台的位置数据不相同时，MCU微处理器通过现有算法对数据进行处理后，MUC微处理器的引脚输出脉冲电平控制电机驱动器驱动步进电机速度，并通引脚输出高低电平控制步进电机的转动方向。整个过程旋变数字转换器实时精确的采集当前云台的位置数据，实现闭环调节控制使云台运动到目标位置，MUC微处理器云台位置实时数据通过CAN总线数据收发器发送给用户供用户实时使用。
本方案MCU微处理器才美国微芯公司PIC18F66K80作为整个系统的处理芯片，该芯片采用nanoWattXLP技术功耗极低，具有1路增强型CAN模块兼容CAN2.0B通信规范和SPI标准接口，以及其他丰富的外设资源。MCU微处理器通过SPI总线接收旋转变压器传感器反馈的位置信息，MCU微控制器通过现有算法对数据进行处理，并与接收到的CAN总线数据收发器上的CAN总线数据进行处理和对比，最终使位置与目标位置达到精确一致，消除累计误差。并将当前的云台位置信息通过总线进行发送供用户使用实现数据实时共享和数据反馈。
本方案采用高精度旋转变压器传感器作为云台的角度传感器，实时检查和反馈云台的水平方向和竖直方向的位置，并将数据反馈给MCU微控制器，MCU微控制器通过现有算法对数据进行处理并通过CAN总线数据收发器来接收CAN总线数据进行处理和对比，最终使云台位置与目标位置达到精确一致，消除累计误差，从而使车载人员可以实时准确获取车辆外部信息。本方案的CAN总线数据收发器，采用CAN2.0B总线数据协议与外部进行数据交互取代了模拟信号直接接入方式，通过CAN总线实时反馈云台位置信息，接口简单可靠，无论是从可靠性、先进性、兼容性和操控性都得到了提升。
实施例2：
本实施例在实施例1的基础上优选如下：旋转变压器传感器采集到的云台当前的位置信息转化为相应的电压信号并通过运算放大器放大后反馈给旋变数字转换器。
MCU微处理器还连接编程接口和看门狗电路。编程接口的设置，通过该接口采用事件编程方式，后台改变系统的信息,前台根据后台改变的信息来完成组合仪表的实时性处理。看门狗电路的设置，保护系统程序稳定可靠地工作。
看门狗电路包括看门狗定时芯片U7、电容C22、电阻R22、电阻R20、电阻R19、电容C22和电容C23，看门狗定时芯片U7的VCC端口同时连接下拉电容C22和+5V电源，在看门狗定时芯片U7的+5V电源和端口之间串联电阻R22，看门狗定时芯片U7的端口连接电阻R20一端，电阻R20另一端连接WD1信号端，看门狗定时芯片U7的端口连接电阻R21一端，电阻R21另一端连接MCLR信号端，看门狗定时芯片U7的端口还连接下拉电容C23，看门狗定时芯片U7的端口还连接电阻R19一端，电阻R19另一端接+5V电源，看门狗定时芯片U7的GND端口接地。该看门狗电路，简单可靠，使用方便简单。
还包括用于给MCU微处理器、旋转变压器检测模块、CAN总线数据收发器和电机驱动器提供电能的电源管理单元。
电源管理单元包括电源输出端P1、电源管理芯片U1、FDS5416芯片U2和LM317三端集成稳压器U3，电源输入端P1的端口1和端口3之间依次串联二极管D1的正极，二极管D1的负极、电阻R4、电感L1、极性电容C4的正极和极性电容C4的负极，在二极管D1的负极还连接二极管D2的负极，二极管D2的正极连接电源输出端P1的端口3，电源输出端P1的端口1连接电源VCC，极性电容C4的正极连接24V电源，极性电容C4的负极接地；所述电源管理芯片U1的VIN端口和GND端口之间串联电容C3，VIN端口连接24V电源，GND端口接地，电源管理芯片U1的VIN端口和RT端口之间串联电阻R2，电源管理芯片U1的VIN端口和VCC端口之间串联电容C1，电源管理芯片U1的VIN端口和ADJ端口之间串联电阻R3，电阻R3两端并联电容C2，电源管理芯片U1的VIN端口和ISEN端口之间串联电阻R1，FDS5416芯片U2的端口3和端口4依次连接电源管理芯片U1的PGATE端口和ISEN端口，FDS5416芯片U2的端口1、端口2、端口5和端口6均相连，FDS5416芯片U2的端口5还同时连接二极管D3的负极和电感L2一端，二极管D3的正极接地，电感L2的另一端还依次连接电容C8和电阻R，电阻R一端接地，电容C8和电阻R的公共连接端还连接电源管理芯片U1的FB端口，在电容C8的两端并联电阻R7，在电阻R两端并联电阻R9，在串联连接电容C8和电阻R组成线路的两端并联连接电容C10,在电容C10的两端还连接极性电容C11，极性电容C11的正极连接12V电源，电阻R、电阻R9、电容C10和极性电容C11的负极均接地；LM317三端集成稳压器U3的VIN端和VOUT端之间依次串联电容C5和极性电容C6，极性电容C6的正极同时连接5V电源和LM317三端集成稳压器U3的VOUT端,LM317三端集成稳压器U3的ADJ端和VOUT端之间连接电阻R9，ADJ端还连接下拉电阻R8，在R8的两端还并联电阻R0，电阻R0、电容C5、电容C9、电容C7和极性电容C6的负极均接地，LM317三端集成稳压器U3的VIN还连接12V电源；电阻R5的一端连接5V电源，另一端连接发光二极管D4的正极，发光二极管D4的负极接地。
该系统电源管理芯片采用美国国家半导体公司生产LM25085/TI，具有完善的保护电路、电流限制、热关断电路，工作温度范围为-40℃～125℃等。利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。在该电路中选用LM25085/TI配合外围电路使电路输出电压为12V左右，再通过LM317A转换成主电路所需的5V工作电源，后级采用线性稳压电源，提高了整个电路供电的稳定性，继而提供系统工作的稳定性。电源管理单元不仅向各个单元模块提供工作电源，并提供输入极性反接、过压过流保护、防浪涌冲击等保护功能，保证该系统的正常稳定工作。
CAN总线数据收发器包括MCP2551T-E/SN芯片U4、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C12、电容C13、电容C14、双向二极管D5和双向二极管D6，MCP2551T-E/SN芯片U4的VSS端口和VDD端口之间串联电容C12，VDD端口还连接5V电源，VSS端口接地，MCP2551T-E/SN芯片U4的TXD端口接CANTX信号端、RXD端口接CANRX信号端、RS端口接下拉电阻R10、CANH端口和CANL端口之间依次串联连接电阻R11、双向二极管D5、双向二极管D6和电阻R12，在串联连接双向二极管D5和双向二极管D6的线路两端之间还连接电阻R13，在电阻R13的两端依次串联电容C13和电容C14，在电阻R11和双向二极管D5的公共连接端还连接CANH信号端，电阻R12和双向二极管D6的公共连接端还连接CANL信号端，双向二极管D5和双向二极管D6的公共连接端接地，电容C13和电容C14的公共连接端接地。CAN总线数据收发器实现了CAN协议CAN 1.2、CAN 2.0A和CAN 2.0B，支持标准数据帧和扩展数据帧，0-8字节数据长度，最高1Mb/s的可编程比特率，6个缓冲区，可设定为RX和TX报文缓冲区，16个完全(标准/扩展标识符)接收过滤器，可与4个屏蔽器中的任意一个配合使用。2个可分配给任意过滤器的完全接收过滤器屏蔽器，1个可用作接收过滤器或接收过滤器屏蔽器的完全接收过滤器，3个专用发送缓冲区，具有应用指定的优先级和中止功能。该CAN总线数据收发器使用稳定可靠。
通过以上各个模块间的协调配套工作，使整个系统稳定可靠的运行。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。