数字控制电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种数字控制电路，涉及重力测量技术领域。数字控制电路包括脉冲计数电路、测角电路、时序控制电路、串口扩展电路、控制器和脉冲宽度调制电路，所述时序控制电路分别电性连接于所述测角电路和所述脉冲计数电路，所述控制器分别电性连接于所述时序控制电路、所述串口扩展电路和所述脉冲宽度调制电路。本实用新型提供的数字控制电路通过控制器对时序控制电路译码、逻辑控制后的加速度信息和框架角数据以及光纤陀螺采集到的角速度信息进行运算，输出脉冲调宽信号以驱动海洋重力仪稳定平台上的两台电机，使海洋重力仪始终与地垂线保持平行，不受加速度的影响，提高海洋重力仪的测量精度。
【专利说明】
数字控制电路
技术领域
[0001]本实用新型涉及重力测量技术领域，具体而言，涉及一种数字控制电路。【背景技术】
[0002]海洋重力仪是船舰上或潜水艇内使用的重力仪。在海洋中匀速直线航行条件下， 连续地进行重力测量，由于仪器安放在运动的船体上，经常会受到舰船等载体的俯仰和横滚等角运动，以及垂直加速度、水平加速度、基座倾斜等影响，重力测量的精度会降低。因此，调整海洋重力仪的位置，使之与地垂线保持平行成为了目前海洋重力测量的难题。【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种数字控制电路，以控制调整海洋重力仪稳定平台的偏移角度，使安装于海洋重力仪稳定平台上的海洋重力仪始终与地垂线保持平行，不受加速度的影响，从而提高海洋重力仪的测量精度。
[0004]本实用新型是这样实现的:
[0005]—种数字控制电路，用于控制海洋重力仪稳定平台，包括:脉冲计数电路、测角电路、时序控制电路、串口扩展电路、控制器和脉冲宽度调制电路，所述时序控制电路电性连接于所述测角电路和所述脉冲计数电路，所述控制器分别电性连接于所述时序控制电路、 所述串口扩展电路和所述脉冲宽度调制电路；
[0006]所述脉冲计数电路用于获得加速度计的加速度信息，所述测角电路用于获得框架角传感器的框架角数据，所述串口扩展电路用于与光纤陀螺电性连接，所述时序控制电路用于对所述脉冲计数电路获得的加速度信息和所述测角电路获得的框架角数据进行译码、 逻辑控制，所述控制器用于对所述时序控制电路译码、逻辑控制后的加速度信息和框架角数据以及所述光纤陀螺采集到的角速度信息进行运算输出控制信号，所述脉冲宽度调制电路用于依据控制信号输出两路脉冲调宽信号以驱动海洋重力仪稳定平台上的两台电机以平衡海洋重力仪稳定平台。
[0007]如上所述的数字控制电路，优选地，数字控制电路还包括I/O扩展电路，所述I/O扩展电路与所述时序控制电路电性连接，所述I/O扩展电路用于与继电器电性连接，以便当所述光纤陀螺采集到的角速度信息大于设定的第一阈值或所述测角电路获得的框架角数据大于设定的第二阈值时，通过继电器控制切断所述海洋重力仪稳定平台上的两台电机转动的电源。
[0008]如上所述的数字控制电路，优选地，数字控制电路还包括调试接口，所述调试接口与所述控制器电性连接。
[0009]如上所述的数字控制电路，优选地，数字控制电路还包括外设接口，所述外设接口与所述控制器电性连接，所述外设接口用于与外设主机通讯连接，以实现与外设主机的通讯以及控制程序的写入。
[0010]如上所述的数字控制电路，优选地，所述外设接口为RS232接口。
[0011]如上所述的数字控制电路，优选地，数字控制电路还包括扩展总线，所述扩展总线分别电性连接于所述测角电路、所述时序控制电路、所述串口扩展电路和所述控制器，所述控制器通过所述扩展总线分别与所述串口扩展电路和所述时序控制电路电性连接。
[0012]如上所述的数字控制电路，优选地，数字控制电路还包括扩展静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)电路，所述扩展SRAM电路与所述扩展总线电性连接。[〇〇13]如上所述的数字控制电路，优选地，所述串口扩展电路还用于与重力仪控制显示系统电性连接。
[0014]如上所述的数字控制电路，优选地，所述串口扩展电路设置有多个串口，所述串口扩展电路通过其串口与所述重力仪控制显示系统电性连接。
[0015]如上所述的数字控制电路，优选地，所述串口扩展电路设置有4个所述串口。
[0016]对于现有技术，本实用新型提供的数字控制电路具有如下的有益效果:
[0017]本实用新型提供的数字控制电路通过控制器对时序控制电路译码、逻辑控制后的加速度信息和框架角数据以及光纤陀螺采集到的角速度信息进行运算，输出脉冲调宽信号以驱动海洋重力仪稳定平台上的两台电机，使海洋重力仪始终与地垂线保持平行，不受加速度的影响，提高海洋重力仪的测量精度。
[0018]为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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实用新型的某些实施例，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。
[0020]图1为本实用新型第一实施例提供的海洋重力仪稳定平台的结构示意图；
[0021]图2为本实用新型第一实施例提供的数字控制电路的电路框图；
[0022]图3为本实用新型第二实施例提供的数字控制电路的电路框图。
[0023]其中，附图标记与部件名称之间的对应关系如下:
[0024] 脉冲计数电路101，测角电路102，时序控制电路103，串口扩展电路104，控制器 105,脉冲宽度调制电路106,扩展总线107,调试接口 108,扩展SRAM电路109,外设接口 110， I/O扩展电路111，重力仪传感器201，基座202，俯仰轴203，横滚轴204，台体205，电机206，框架角传感器207，光纤陀螺208，加速度计209，重力仪电子箱210，H桥开关211，加速度模数转换电路212。【具体实施方式】[〇〇25]海洋重力仪是船舰上或潜水艇内使用的重力仪。在海洋中匀速直线航行条件下， 连续地进行重力测量，由于仪器安放在运动的船体上，经常会受到舰船等载体的俯仰和横滚等角运动，以及垂直加速度、水平加速度、基座倾斜等影响，重力测量的精度会降低。因此，调整海洋重力仪的位置，使之与地垂线保持平行成为了目前海洋重力测量的难题。发明人经过长期观察和研究发现，提出了本实用新型实施例所提供的数字控制电路。
[0026]下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型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实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，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。[〇〇27] 第一实施例
[0028]参阅图1，本实用新型实施例提供了一种数字控制电路，用于控制海洋重力仪稳定平台，其主要功能是隔离舰船等载体的俯仰和横滚等角运动，使重力仪传感器201始终与地垂线保持平行。所述海洋重力仪稳定平台包括基座202、俯仰轴203、横滚轴204和台体205， 俯仰轴203和横滚轴204上各安装一台电机206和一个框架角传感器207，台体205上安装两块光纤陀螺208和两个加速度计209,重力仪传感器201安装在平台中心位置，重力仪电子箱 210安装在基座202侧壁。
[0029]参阅图2，所述数字控制电路包括脉冲计数电路101、测角电路102、时序控制电路 103、串口扩展电路104、控制器105、脉冲宽度调制电路106和扩展总线107。
[0030]其中，所述扩展总线107分别电性连接于所述测角电路102、所述时序控制电路 103、所述串口扩展电路104和所述控制器105,从而实现串口扩展电路104和所述时序控制电路103与所述控制器105的电性连接。
[0031]所述控制器105电性连接于所述脉冲宽度调制电路106。所述时序控制电路103分别电性连接于所述测角电路102和所述脉冲计数电路101，测角电路102同时与海洋重力仪稳定平台上的框架角传感器207电性连接，述脉冲计数电路101通过加速度模数转换电路 212与海洋重力仪稳定平台上的加速度计209电性连接。脉冲宽度调制电路106通过H桥开关与海洋重力仪稳定平台上的两个电机206电性连接。串口扩展电路104与海洋重力仪稳定平台上的光纤陀螺208电性连接。[〇〇32]在使用海洋重力仪稳定平台的过程中，测角电路102获得到海洋重力仪稳定平台上的框架角传感器207采集到的框架角数据。加速度计209检测到的加速度信息经加速度模数转换电路212后由脉冲计数电路101对其进行统计，得到加速度信息。时序控制电路103对脉冲计数电路101获得的加速度信息和测角电路102获得的框架角数据进行译码、逻辑控制，同时，对加速度数模转换电路210输出的脉冲计数，对脉冲信号进行高速采样，确保每个计数周期内不丢失计数脉冲。串口扩展电路104与海洋重力仪稳定平台上的光纤陀螺208电性连接以便控制器105获得光纤陀螺208测得的角速度信息。
[0033]控制器105根据译码、逻辑控制后的加速度信息和框架角数据以及所述光纤陀螺 208采集到的角速度信息进行运算并输出控制信号以控制脉冲宽度调制电路106输出两路脉冲调宽信号，两路脉冲调宽信号通过光耦隔离后输出到H桥开关211以驱动海洋重力仪稳定平台上的两台电机，两台电机根据接收到的脉冲调宽信号驱动海洋重力仪稳定平台转动，使海洋重力仪与地垂线始终保持平行，不受水平加速度的影响，提高海洋重力仪的测量精度。
[0034]第二实施例
[0035]参阅图3,本实施例提供的数字控制电路是在第一实施例的基础上进行的改进，本实施例中未涉及之处请参见第一实施例中的描述。
[0036]串口扩展电路104用于与光纤陀螺电性连接以获得光纤陀螺测得的角速度信息。 本实施例中，串口扩展电路104还用于与重力仪控制显示系统电性连接，以便控制器105将加速度数字信息发送给重力仪控制显示系统，实现对海洋重力仪稳定平台的实时监测。具体的，串口扩展电路104电性连接有多路串口，以4路串口为最佳，其中两路串口用于与光纤陀螺电性连接(海洋重力仪稳定平台上的俯仰轴和横滚轴分别安装有一光纤陀螺)，一路串口与重力仪控制显示系统电性连接，而剩余的一路串口则可以作为预留使用。
[0037]进一步的，本实用新型实施例提供的数字控制电路还设置有调试接口 108,调试接口 108电性连接于控制器105,通过设置调试接口 108可实现对控制器105的程序进行调试。
[0038]为实现对调试的程序的进行存储，本实施例中还可以设置扩展静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)电路，扩展SRAM电路109通过与扩展总线107电性连接以实现控制器105的电性连接，通过设置扩展SRAM电路109可实现对调试的程序及其他数据的扩展存储。
[0039]本实用新型实施例提供的数字控制电路还可以设置外设接口 110，外设接口 110与控制器105电性连接，其用于实现控制器105与外设主机(如计算机)的通讯连接，以便通过外设主机实现控制程序的写入。本实施例中外设接口 110的实现方式可以有多种，例如采用 RS485接口或RS232接口(采用RS485接口与计算机通讯连接时需增设RS232/RS485转换电路)，以RS232接口为最佳。
[0040]本实施例提供的数字控制电路，其控制器105的内部还可集成定时器，以用于程序定时设计。
[0041]另外，为进一步实现对重力传感仪的有效保护，本实施例提供的数字控制电路还设置有I/O扩展电路111，I/O扩展电路111与时序控制电路103以及外部的继电器电性连接， 当光纤陀螺采集到的角速度信息超过设定的阈值或框架角传感器采集到的框架角数据超过设定的阈值(即平台旋转速率过大或框架角超过一定的范围)时，可通过继电器控制电路切断电机的电源，避免损坏重力仪传感器。
[0042]在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接， 或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。[〇〇43]应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0044]在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0045]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种数字控制电路，用于控制海洋重力仪稳定平台，其特征在于，包括:脉冲计数电 路、测角电路、时序控制电路、串口扩展电路、控制器和脉冲宽度调制电路，所述时序控制电 路电性连接于所述测角电路和所述脉冲计数电路，所述控制器分别电性连接于所述时序控 制电路、所述串口扩展电路和所述脉冲宽度调制电路；所述脉冲计数电路用于获得加速度计的加速度信息，所述测角电路用于获得框架角传 感器的框架角数据，所述串口扩展电路用于与光纤陀螺电性连接，所述时序控制电路用于 对所述脉冲计数电路获得的加速度信息和所述测角电路获得的框架角数据进行译码、逻辑 控制，所述控制器用于对所述时序控制电路译码、逻辑控制后的加速度信息和框架角数据 以及所述光纤陀螺采集到的角速度信息进行运算输出控制信号，所述脉冲宽度调制电路用 于依据控制信号输出两路脉冲调宽信号以驱动海洋重力仪稳定平台上的两台电机以平衡 海洋重力仪稳定平台。2.根据权利要求1所述的数字控制电路，其特征在于，还包括I/O扩展电路，所述I/O扩 展电路与所述时序控制电路电性连接，所述I/O扩展电路用于与继电器电性连接，以便当所 述光纤陀螺采集到的角速度信息大于设定的第一阈值或所述测角电路获得的框架角数据 大于设定的第二阈值时，通过继电器控制切断所述海洋重力仪稳定平台上的两台电机转动 的电源。3.根据权利要求1所述的数字控制电路，其特征在于，还包括调试接口，所述调试接口 与所述控制器电性连接。4.根据权利要求1所述的数字控制电路，其特征在于，还包括外设接口，所述外设接口 与所述控制器电性连接，所述外设接口用于与外设主机通讯连接，以实现与外设主机的通 讯以及控制程序的写入。5.根据权利要求4所述的数字控制电路，其特征在于，所述外设接□为RS232接口。6.根据权利要求1所述的数字控制电路，其特征在于，还包括扩展总线，所述扩展总线 分别电性连接于所述测角电路、所述时序控制电路、所述串口扩展电路和所述控制器，所述 控制器通过所述扩展总线分别与所述串口扩展电路和所述时序控制电路电性连接。7.根据权利要求6所述的数字控制电路，其特征在于，还包括扩展静态随机存取存储器 电路，所述扩展静态随机存取存储器电路与所述扩展总线电性连接。8.根据权利要求1所述的数字控制电路，其特征在于，所述串口扩展电路还用于与重力 仪控制显示系统电性连接。9.根据权利要求8所述的数字控制电路，其特征在于，所述串口扩展电路设置有多个串 口，所述串口扩展电路通过其串口与所述重力仪控制显示系统电性连接。10.根据权利要求9所述的数字控制电路，其特征在于，所述串口扩展电路设置有4个所 述串口。
【文档编号】G01G23/00GK205580587SQ201620198502
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年3月14日
【发明人】吴鹏飞, 汪龙, 邹舟, 王勇
【申请人】中国科学院测量与地球物理研究所