一種軸角傳感器的軸角測(cè)控系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及軸角測(cè)控技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種軸角傳感器的軸角測(cè)控系統(tǒng)及方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 獲得精確的轉(zhuǎn)角信息是自行火炮火控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制和準(zhǔn)確調(diào)炮的基礎(chǔ)，軸角 傳感器作為一種電磁式測(cè)角元件，由于具有體積小、精度高、堅(jiān)固耐用等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用 在工業(yè)及武器裝備自動(dòng)控制系統(tǒng)。準(zhǔn)確及時(shí)地進(jìn)行軸角傳感器工作狀態(tài)和性能的檢查是自 行火炮火控系統(tǒng)裝備保障的重要內(nèi)容?，F(xiàn)有技術(shù)中在對(duì)軸角傳感器的性能進(jìn)行測(cè)試時(shí)，通 常采用的是開環(huán)控制，無法隨時(shí)根據(jù)得到的軸角信息進(jìn)一步調(diào)整軸角傳感器所處的動(dòng)態(tài)環(huán) 境，并且無法進(jìn)行連續(xù)多點(diǎn)的工作狀態(tài)和性能測(cè)試，準(zhǔn)確度與穩(wěn)定度低，數(shù)據(jù)讀取速度低， 在數(shù)據(jù)讀取上浪費(fèi)大量時(shí)間，降低了系統(tǒng)的測(cè)試速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種軸角傳感器的軸角測(cè)控系統(tǒng)及方法，采用 閉環(huán)控制，能夠?qū)S角傳感器的工作狀態(tài)和性能進(jìn)行連續(xù)多點(diǎn)的測(cè)試，穩(wěn)定性高，性能良 好，速度快，準(zhǔn)確率高。
[0004] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：
[0005] 基于本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種軸角傳感器的軸角測(cè)控系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 主控及顯示器、運(yùn)動(dòng)控制卡、軸角傳感器W及軸角轉(zhuǎn)換器；
[0006] 所述主控及顯示器，通過接口與運(yùn)動(dòng)控制卡相連接，用于向所述運(yùn)動(dòng)控制卡發(fā)送 控制指令;還通過接口與軸角轉(zhuǎn)換器相連接，用于接收并顯示所述軸角轉(zhuǎn)換器輸出的軸角 真實(shí)值；
[0007] 所述運(yùn)動(dòng)控制卡，用于根據(jù)主控及顯示器發(fā)送的所述控制指令驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)連續(xù) 運(yùn)動(dòng)，所述步進(jìn)電機(jī)機(jī)械連接有一個(gè)聯(lián)軸器；
[000引所述軸角傳感器，固定于所述聯(lián)軸器上，隨動(dòng)于所述步進(jìn)電機(jī)而處于不同的動(dòng)態(tài) 環(huán)境中，用于向所述軸角轉(zhuǎn)換器發(fā)送帶有角度信息的模擬電壓信號(hào)；
[0009] 所述軸角轉(zhuǎn)換器，用于接收所述軸角傳感器發(fā)送的所述模擬電壓信號(hào)，并將其轉(zhuǎn) 換為數(shù)字信號(hào)并計(jì)算得到軸角真實(shí)值，然后將所述軸角真實(shí)值輸出至所述主控及顯示器。
[0010] 基于本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種軸角傳感器的軸角測(cè)控方法，所述方法包 括：
[0011] S1、主控及顯示器向運(yùn)動(dòng)控制卡發(fā)送控制指令，所述運(yùn)動(dòng)控制卡根據(jù)所述控制指 令驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)連續(xù)運(yùn)動(dòng)；
[0012] S2、軸角傳感器隨動(dòng)于所述步進(jìn)電機(jī)而處于不同的動(dòng)態(tài)環(huán)境中，同時(shí)向所述軸角 轉(zhuǎn)換器發(fā)送帶有角度信息的模擬電壓信號(hào)；
[0013] S3、所述軸角轉(zhuǎn)換器接收所述模擬電壓信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并計(jì)算得到 軸角真實(shí)值，然后將所述軸角真實(shí)值輸出至所述主控及顯示器；
[0014] S4、所述主控及顯示器接收并顯示所述軸角轉(zhuǎn)換器輸出的所述軸角真實(shí)值，并根 據(jù)所述軸角真實(shí)值不斷調(diào)整向所述運(yùn)動(dòng)控制卡發(fā)送的所述控制指令。
[0015] 本發(fā)明提供的一種軸角傳感器的軸角測(cè)控系統(tǒng)及方法，通過采用主控及顯示器控 制運(yùn)動(dòng)控制卡驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)，從而使軸角傳感器處于不同的運(yùn)動(dòng)環(huán)境中，并接收軸角 轉(zhuǎn)換器計(jì)算得到的軸角真實(shí)值，實(shí)現(xiàn)對(duì)軸角傳感器工作狀態(tài)和性能的閉環(huán)測(cè)試控制，精確 度高，并能根據(jù)得到的軸角真實(shí)值進(jìn)一步調(diào)整軸角傳感器所處的動(dòng)態(tài)環(huán)境;另外所述軸角 轉(zhuǎn)換器中采用AD2S83模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，所述AD2S83模塊功耗低、精度高、穩(wěn)定性 好、可靠性高，并且能夠直接將角度信號(hào)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)字信號(hào);軸角轉(zhuǎn)換器中的AD2S83模 塊和DSP模塊之間通過74ATC16373S態(tài)鎖存器來傳輸數(shù)據(jù)，提高了 DSP模塊從AD2S83模塊中 讀取數(shù)據(jù)的速度，進(jìn)而提高所述系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，并且在采用DSP模塊組合計(jì)算軸角真實(shí)值時(shí) 能夠修正大角度誤差。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了軸角傳感器的連續(xù)多點(diǎn)的動(dòng)態(tài)測(cè)試，所述系統(tǒng)穩(wěn)定性 高，性能良好，準(zhǔn)確度高，能夠直觀的顯示軸角傳感器的工作狀態(tài)和性能，為軸角類傳感器 的技術(shù)檢查和維修提供了有力手段。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的一種軸角傳感器的軸角測(cè)控系統(tǒng)示意圖；
[0017] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的一種軸角傳感器的軸角測(cè)控系統(tǒng)中軸角轉(zhuǎn)換器的連接示 意圖；
[0018] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的一種軸角傳感器的軸角測(cè)控系統(tǒng)中軸角轉(zhuǎn)換器與軸角傳 感器的硬件電路示意圖；
[0019]圖4為本發(fā)明實(shí)施例2的一種軸角傳感器的軸角測(cè)控方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] W下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并 非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0021] 實(shí)施例1、一種軸角傳感器的軸角測(cè)控系統(tǒng)。W下結(jié)合圖1至圖3對(duì)本實(shí)施例提供的 軸角傳感器的軸角測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0022] 參見圖1至圖3,本實(shí)施例提供的一種軸角傳感器的軸角測(cè)控系統(tǒng)包括主控及顯示 器、運(yùn)動(dòng)控制卡、軸角傳感器W及軸角轉(zhuǎn)換器。
[0023] 所述主控及顯示器，通過接口與運(yùn)動(dòng)控制卡相連接，用于向所述運(yùn)動(dòng)控制卡發(fā)送 控制指令;還通過接口與軸角轉(zhuǎn)換器相連接，用于接收并顯示所述軸角轉(zhuǎn)換器輸出的軸角 真實(shí)值。
[0024] 具體的，所述主控及顯示器通過PCI接口與運(yùn)動(dòng)控制卡相連接，向所述運(yùn)動(dòng)控制卡 發(fā)送控制指令;還通過RS232接口與軸角轉(zhuǎn)換器相連接，接收并顯示所述軸角轉(zhuǎn)換器輸出的 軸角真實(shí)值，所述主控及顯示器還根據(jù)接收的所述軸角真實(shí)值進(jìn)一步調(diào)整向所述運(yùn)動(dòng)控制 卡發(fā)送的所述控制指令。
[0025] 所述運(yùn)動(dòng)控制卡，用于根據(jù)主控及顯示器發(fā)送的所述控制指令驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)連續(xù) 運(yùn)動(dòng)，所述步進(jìn)電機(jī)機(jī)械連接有一個(gè)聯(lián)軸器。
[0026] 所述軸角傳感器，固定于所述聯(lián)軸器上，隨動(dòng)于所述步進(jìn)電機(jī)而處于不同的動(dòng)態(tài) 環(huán)境中，用于向所述軸角轉(zhuǎn)換器發(fā)送帶有角度信息的模擬電壓信號(hào)。具體的，所述軸角傳感 器為雙通道的軸角傳感器，用于向所述軸角轉(zhuǎn)換器發(fā)送帶有角度信息的粗機(jī)模擬電壓信號(hào) W及精機(jī)模擬電壓信號(hào)。
[0027] 所述軸角轉(zhuǎn)換器，用于接收所述軸角傳感器發(fā)送的所述模擬電壓信號(hào)，并將其轉(zhuǎn) 換為數(shù)字信號(hào)并計(jì)算得到軸角真實(shí)值，然后將所述軸角真實(shí)值輸出至所述主控及顯示器。 [00 2引具體的，所述軸角轉(zhuǎn)換器具體包括兩個(gè)AD2S83模塊、一個(gè)DSP模塊W及兩個(gè) 74ATC16373S態(tài)鎖存器。
[0029] 第一 AD2S83模塊，用于接收所述軸角傳感器發(fā)送的帶有角度信息的粗機(jī)模擬電壓 信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為粗機(jī)數(shù)字信號(hào)。
[0030] 第二AD2S83模塊，用于接收所述軸角傳感器發(fā)送的帶有角度信息的精機(jī)模擬電壓 信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為精機(jī)數(shù)字信號(hào)。
[0031] 所述DSP模塊，用于讀取所述第一 AD2S83模塊轉(zhuǎn)換得到的粗機(jī)數(shù)字信號(hào)W及所述 第二AD2S83模塊轉(zhuǎn)換得到的精機(jī)數(shù)字信號(hào)，然后將所述粗機(jī)數(shù)字信號(hào)W及精機(jī)數(shù)字信號(hào)進(jìn) 行計(jì)算組合得到軸角真實(shí)值，并將所述軸角真實(shí)值通過RS232接口輸出至所述主控及顯示 器。
[0032] 具體的，所述DSP模塊具體包括粗機(jī)計(jì)算單元、精機(jī)計(jì)算單元W及組合修正單元。
[0033] 所述粗機(jī)計(jì)算單元，用于讀取所述第一AD2S83模塊轉(zhuǎn)換得到的粗機(jī)數(shù)字信號(hào)，并 根據(jù)所述粗機(jī)數(shù)字信號(hào)計(jì)算出軸角所在區(qū)間。
[0034] 所述精機(jī)計(jì)算單元，用于讀取所述第二AD2S83模塊轉(zhuǎn)換得到的精機(jī)數(shù)字信號(hào)，并 根據(jù)所述精機(jī)數(shù)字信號(hào)計(jì)算軸角在所述區(qū)間的精確值。
[0035] 所述組合修正單元，用于將所述區(qū)間與在所述區(qū)間的精確值進(jìn)行組合，并修正組 合時(shí)產(chǎn)生的角度誤差得到軸角真實(shí)值，并將其通過RS232接口輸出至所述主控及顯示器。
[0036] 第一 74ATC16373S態(tài)鎖存器，用于連接所述第一 AD2S83模塊W及DSP模塊，并作為 所述第一 AD2S83模塊W及DSP模塊之間的接口忍片來傳輸數(shù)據(jù)。
[0037] 第二74ATC16373S態(tài)鎖存器，用于連接所述第二AD2S83模塊W及DSP模塊，并作為 所述第二AD2S83模塊W及DSP模塊之間的接口忍片來傳輸數(shù)據(jù)。
[0038] 具體的，所述第一AD2S83模塊接收所述雙通道軸角傳感器發(fā)送的帶有角度信息的 粗機(jī)模擬電壓信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為粗機(jī)數(shù)字信號(hào);所述第二AD2S83模塊接收所述雙通道軸 角傳感器發(fā)送的帶有角度信息的精機(jī)模擬電壓信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為精機(jī)數(shù)字信號(hào)。
[0039] 所述DSP模塊通過所述第一 74ATC16373S態(tài)鎖存器從所述第一 AD2S83模塊中讀取 粗機(jī)數(shù)字信號(hào)；同時(shí)通過所述第二74ATC16373S態(tài)鎖存器從所述第二AD2S83模塊中讀取精 機(jī)數(shù)字信號(hào);然后將所述粗機(jī)數(shù)字信號(hào)W及精機(jī)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行計(jì)算組合得到軸角真實(shí)值， 并將所述軸角真實(shí)值通過RS232接口輸出至所述主控及顯示器。
[0040] 所述軸角轉(zhuǎn)換器還包括一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS123,具體的，本實(shí)施例采用高速的 兩個(gè)16位S態(tài)鎖存器74ATC16373作為兩個(gè)AD2S83模塊和DSP模塊之間的接口忍片，如圖3所 示，所述DSP模塊輸出信號(hào)INHI到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器7化S123的觸發(fā)端B(包括Bl與B2)，INHI信號(hào) 為高電平時(shí)表示DSP模塊沒有讀取數(shù)據(jù)，INHI信號(hào)為低電平表示DSP模塊正讀取兩個(gè)所述 AD2S83模塊中的數(shù)據(jù)。將兩個(gè)所述AD2S83模塊的腳SY信號(hào)線接到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器7化S123的 觸發(fā)端A(兩個(gè)所述AD2S83模塊的腳SY信號(hào)線分別接到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS123觸發(fā)端Al和觸 發(fā)端A2)，將單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS123的脈沖輸出端Q(包括Ql與Q2)分別接到兩個(gè)=態(tài)鎖存器 74ATC16373的鎖存允許信號(hào)上。選取適當(dāng)?shù)碾娮桦娙菔箚畏€(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS123的輸出脈沖 為IWns左右，運(yùn)樣當(dāng)DSP模塊不需要讀取數(shù)據(jù)時(shí)，INHI信號(hào)置為高電平，每一個(gè)腳SY信號(hào)的 下降沿觸發(fā)一個(gè)脈沖輸出端Q(包括Ql與Q2)，將每次兩個(gè)AD2S83模塊轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號(hào) 分別鎖存到對(duì)應(yīng)的兩個(gè)74ATC16373S態(tài)鎖存器中。當(dāng)DSP模塊需要讀取各通道的數(shù)據(jù)時(shí)，首 先把INHI信號(hào)置為低電平，也就阻止了S態(tài)鎖存器74ATC16373的鎖存脈沖的產(chǎn)生，從而禁 止了 S態(tài)鎖存器7 4 A T C16 3 7 3中內(nèi)容的變化，然后就可W分別讀取每個(gè)S態(tài)鎖存器 74ATC16373的數(shù)據(jù)，不需要加入任何等待狀態(tài)，提高了 DSP模塊從AD2S83模塊中讀取數(shù)據(jù)的 速度，同時(shí)也提高了所述系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。
[0041 ] 所述系統(tǒng)還包括供電電路W及電源監(jiān)控器。
[0042] 所述供電電路，用于為所述軸角測(cè)控系統(tǒng)中的各個(gè)模塊進(jìn)行供電。
[0043] 所述電源監(jiān)控器，通過RS232接口與所述主控