一种基于CAN总线的天线倒伏控制装置的制作方法

本发明属于天线控制技术领域，更具体地，涉及一种基于can总线的天线倒伏控制装置。

背景技术：

天线倒伏控制装置是车载指挥通信系统的重要组成部分，该控制装置可通过电动和手动两种方式控制天线的倒伏，具有天线角度控制及实时显示天线的状态角度的功能，提供给舱内通信号手参考的依据，达到提高通信质量、延伸通信距离及使车辆顺利通过涵洞桥梁等障碍物的目的。而现有的天线倒伏控制器不具备通信控制功能、不具有角度控制反馈能力。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于can总线的天线倒伏控制装置，其目的在于解决现有的天线倒伏控制器不具备通信控制功能、不具有角度控制反馈能力的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于can总线的天线倒伏控制装置，包括主控电路、隔离can通信电路、角度检测电路、电机驱动电路以及电机；隔离can通信电路还具有用于连接外部设备的数据接口；

其中，隔离can通信电路、角度检测电路、电机驱动电路均与主控电路相连；电机的驱动端与电机驱动电路相连；角度检测电路还与电机相连；通过隔离can通信电路接收外部角度控制指令并通过主控电路控制电机驱动电路带动电机运转来带动天线倒伏，通过角度检测电路实时检测天线的倒伏角度并通过主控电路根据倒伏角度检测值来控制电机驱动电路驱动电机运转实现对天线的倒伏角度的精确调整。

优选的，上述基于can总线的天线倒伏控制装置，还包括电流检测电路，电流检测电路的一端与电机驱动电路相连，另一端与主控电路相连，电流检测电路用于检测电机驱动电路的工作电流以实现故障检测。

优选的，上述基于can总线的天线倒伏控制装置，还包括角度校准指示电路；角度校准指示电路与主控电路相连，用于指示天线倒伏的0度和90度的角度。

优选的，上述基于can总线的天线倒伏控制装置，还包括电源电路；用于将外部24v电源转换为3.3v和5v的工作电压，为主控电路、电机驱动电路、隔离can通信电路供电。

优选的，上述基于can总线的天线倒伏控制装置，还包括调试电路、调试电路用于主控电路的程序烧写和调试。

优选的，上述基于can总线的天线倒伏控制装置，其主控电路采用arm芯片通过计算机程序实现模数转换、故障处理；模数转换用于将电流检测电路的输出信号转换为数字信号，故障处理用于将该数字信号与阈值进行比较以判断是否发生过流。

优选的，上述基于can总线的天线倒伏控制装置，其隔离can通信电路包括隔离电源、光电耦合器和can收发芯片；

其中，隔离电源和光电耦合器用于将电源电路提供的工作电压进行隔离后为can收发芯片供电，can收发芯片的接口用作隔离can通信电路连接主控电路的端口。

优选的，上述基于can总线的天线倒伏控制装置，其电机驱动电路采用h桥驱动电路，包括两对互补的场效应管以及数字逻辑电路；

其中，场效应管的门极由数字逻辑电路进行驱动，数字逻辑电路由主控电路发送的控制指令进行控制。

优选的，上述基于can总线的天线倒伏控制装置，其电流检测单元包括运算放大器和采样电阻，采用运算放大器对采样电阻的电压进行放大后发送到主控电路，通过主控电路进行模数转换将其转换为数字信号并通过主控电路来判定是否过流。

优选的，上述基于can总线的天线倒伏控制装置，其角度检测电路包括光栅和光电开关；天线倒伏装置输出主轴上设有一个光栅套，在天线倒伏装置升降过程中，通过该光电开关结合光栅对光栅套进行脉冲计数以确定天线当前的倒伏角度。

选的，上述基于can总线的天线倒伏控制装置，其角度校准指示电路采用led灯实现；

当主控电路检测到天线倒伏角度为0度、90度时分别由点亮角度校准指示电路中用于指示0度、90度的led灯。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明提供的基于can总线的天线倒伏控制装置，通过角度检测电路实时采集天线的倒伏角度并反馈给主控电路，而主控电路根据当前倒伏角度生成控制信号通过电机驱动电路驱动电机来对天线倒伏的角度进行调整；这种通过天线倒伏角度实时采集值来控制天线角度的装置具备反馈能力和角度精确控制的功能；可将天线倒伏角度调整到尽可能逼近目标值的程度；

(2)本发明提供的基于can总线的天线倒伏控制装置，通过电流检测单元实时采集电机驱动电路的电流值，并在电机驱动电路电流过大时通过主控电路来控制电机驱动电路关断，防止因天线倒竖过程中被障碍物阻挡而导致电机驱动电路工作电流变大损坏电机驱动电路和电机；

(3)本发明提供的基于can总线的天线倒伏控制装置，其优选方案包括调试电路和角度校准指示电路，便于对该天线倒伏控制装置进行调试，以及出厂角度校准；

(4)本发明提供的基于can总线的天线倒伏控制装置，采用can总线通信协议进行通信，方便操作人员通过can总线数据准确确定故障发生点。

附图说明

图1是本发明提供的基于can总线的天线倒伏控制装置的一个实施例的功能框图；

图2是实施例的基于can总线的天线倒伏控制装置的电源电路内部功能框图；

图3是实施例提供的基于can总线的天线倒伏控制装置的控制逻辑示意图；

图4是实施例提供的基于can总线的天线倒伏控制装置的工作流程示意图；

图5是实施例提供的基于can总线的天线倒伏控制装置的角度检测流程示意图；

图6是实施例提供的基于can总线的天线倒伏控制装置的角度控制流程示意图；

图7是实施例提供的基于can总线的天线倒伏控制装置的故障检测程示意图；

图8是实施例提供的基于can总线的天线倒伏控制装置的故障处理流程示意图。

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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明所提供的基于can总线的天线倒伏控制装置，包括主控电路、隔离can通信电路、角度检测电路、电机驱动电路以及电机；隔离can通信电路、角度检测电路、电机驱动电路均与主控电路相连；电机的驱动端与电机驱动电路相连；角度检测电路与电机相连；通过角度检测电路实时检测天线的倒伏角度并通过主控电路根据倒伏角度检测值来控制电机驱动电路驱动电机运转，实现对天线倒伏角度的精确调整。

参照图1，是本发明提供的基于can总线的天线倒伏控制装置的一个实施例的功能框图；具体包括主控电路、隔离can通信电路、角度检测电路、电机驱动电路以及电机；还包括电源电路、调试电路、角度校准指示电路以及电流检测电路；其电机驱动电路采用h桥驱动电路。

其中，h桥驱动电路的第一端与主控电路的第一端相连，第二端与电流检测电路的第一端相连，第三端用于连接电机的驱动端；角度检测电路的第一端与电机的输出端相连；主控电路的第二端与角度检测电路的第二端相连，第三端与电流检测电路的第二端相连，第四端与隔离can通信电路相连，第五端与角度校准指示电路相连，第六端与调试电路相连；隔离can通信电路具有用于连接外部设备的接口。

隔离can通信电路用于接收外部设备的控制指令发送到主控电路，并用于接收主控电路发送的天线倒伏装置当前状态上报给外部设备，由此实现主控电路与外部设备之间的数据交换；h桥驱动电路用于根据主控电路发出的控制指令驱动电机带动外部天线倒伏装置执行倒伏动作，使得天线转动相应的角度。

电流检测电路用于采集h桥驱动电路的电流并反馈给主控电路，由此检测电机所处的工作状态，当检测到h桥驱动电路的电流过大时及时切断电源，防止损坏电机；在实际应用中，在有障碍物阻挡到天线时，电机无法带动天线进行倒伏角度调整，h桥驱动电路的电流不断增大，若此时不能切断电源，则可能会损坏电机；而本发明通过电流检测电路实时检测h桥驱动电路的电流并通过主控电路根据该电流检测值来控制电机电源的通断，通过由此构成的反馈环路实现了对电机的保护。

角度检测电路用于采集天线与水平面之间的角度值并反馈到主控电路，实现对天线角度状态的实时监控；角度校准指示电路用于指示天线倒伏的0度和90度的角度；调试电路用于主控电路的程序烧写和调试。电源电路用于将外部24v电源转换为3.3v和5v的工作电压，为主控电路、h桥驱动电路、隔离can通信电路供电。

实施例中的主控电路采用arm控制芯片实现，包括模数转换器、故障处理单元；模数转换器用于对电流检测电路的输出信号转换为数字信号，故障处理单元用于将该数字信号与阈值进行比较以判断h桥驱动电路是否发生过流；通过计算机程序实现对角度数据、电流数据、通信数据的处理。

隔离can通信电路包括隔离电源、光电耦合器和can收发芯片；其中，隔离电源和光电耦合器用于将电源电路提供的工作电压进行隔离后为can收发芯片供电，can收发芯片的接口用作隔离can通信电路连接主控电路的端口。

h桥驱动电路包括两对互补的场效应管以及数字逻辑电路；其中，场效应管的门极由数字逻辑电路进行驱动，数字逻辑电路由主控电路发送的控制指令进行控制。

电流检测单元包括运算放大器和采样电阻，采用运算放大器对采样电阻的电压进行放大后发送到主控电路，通过主控电路的模数转换器将其转换为数字信号并通过主控电路来判定是否过流。

角度检测电路包括光栅和光电开关；天线倒伏装置输出主轴上设有一个光栅套，在天线倒伏装置升降过程中，通过该光电开关结合光栅进行脉冲计数以确定天线当前的倒伏角度。

调试电路采用jtag电路，用于对主控电路的arm芯片进行程序烧写和调试。

实施例中，角度校准指示电路采用led灯实现，当主控电路检测到天线倒伏角度为0度、90度时分别由点亮角度校准指示电路中用于指示0度和90度的led灯。

参照图2，是上述实施例提供的基于can总线的天线倒伏控制装置的电源电路内部功能框图的示意图，该电源电路包括依次相连的过流过压保护模块、emi滤波器、隔离dc/dc模块和线性稳压器。

参照图3，是实施例提供的基于can总线的天线倒伏控制装置的主控电路控制功能模块的示意图；其中，can总线管理模块用于管理主控电路与外部设备的数据通信；

运行状态监测模块用于控制角度检测、h桥驱动电路工作电流检测以及故障处理；

电机状态控制模块用于电机驱动控制，控制电机停止、正转以及反转。

中断管理模块用于管理定时器中断、adc看门狗中断和can总线中断；其中，定时器中断每隔固定的时间对系统看门狗进行复位操作。

参照图4，是实施例提供的基于can总线的天线倒伏控制装置的工作流程示意图；具体过程如下：

(1)设备启动后，先通过主控电路对各单元电路进行初始化设置；

(2)检测can总线是否收到数据，在can总线收到数据后，对数据进行处理，包括执行角度设置或状态反馈操作；

(3)电机状态控制根据状态检测结果驱动电机进行正转、反转或停止；

(4)在电机运转过程中进行角度检测，并根据角度检测值来控制电机状态；

(5)对h桥驱动电路进行工作电流检测，通过工作电流检测值来判断是否有故障，若有故障，则通过can总线将报警信号发至can总线；若无故障，则发送电机工作状态到can总线。

参照图5，是实施例提供的基于can总线的天线倒伏控制装置的角度检测流程示意图；角度检测是通过检测与光电开关连接的通用输入输出口的电平变化判断当前角度，天线倒、竖过程中，光栅遮挡住光电开关或未遮挡时，检测到通用输入输出电平发生电平变化，将角度计数值加一，并将其换算成角度值。

参照图6，是实施例提供的基于can总线的天线倒伏控制装置的角度控制流程示意图；天线倒伏装置根据当前角度与设定的角度的大小比较结果，确定当前需要执行的电机操作，使天线向目标角度运行。

参照图7，是实施例提供的基于can总线的天线倒伏控制装置的故障检测程示意图；该控制系统运行过程中，通过角度跳变检测和电机运转过流检测来实现故障检测。出现角度检测识别到角度跳变后，将故障变量中的角度检测位加1并向can总线发送故障代码，但电机保持正常运行；当检测到工作电流过流故障，则控制电机停止运转并判断故障变量是否为0，若是则通过can总线发送故障代码；若否，则直接结束。

参照图8，是实施例提供的基于can总线的天线倒伏控制装置的故障处理流程示意图；具体包括如下子步骤：

(1)判断是否接收到外部故障处理指令，若无，则由主控电路间隔发送故障代码；若有则进入步骤(2)；

(2)进行角度跳变故障处理，包括设备自检、角度检测复位，反馈完成代码；

(3)进行过流故障处理，根据can总线数据代码进行故障处理并对故障标志位清零。

相比于现有的天线倒伏控制器，本发明提供的基于can总线的天线倒伏控制装置克服了现有的天线倒伏控制器无法进行角度反馈和控制的问题，实现了对天线的角度控制以及状态反馈。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。