一種陀螺磁滯電機(jī)失步解決方法及其電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于小功率同步電動機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種陀螺磁滯電機(jī)失步解決方法，以及實現(xiàn)該方法的電路。本發(fā)明的一種陀螺磁滯電機(jī)失步解決方法包含電機(jī)啟動、降壓運(yùn)行、電壓監(jiān)測、再同步以及恢復(fù)運(yùn)行的步驟，本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)上述方法的電路。使用本發(fā)明方法及其電路，可有效對陀螺磁滯電機(jī)的失步進(jìn)行監(jiān)控，并及時將電機(jī)拉回同步狀態(tài)，確保在溫度變化的情況下陀螺精度不受影響，并具有設(shè)計簡單、方便的特點。
【專利說明】一種陀螺磁滯電機(jī)失步解決方法及其電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于小功率同步電動機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種陀螺磁滯電機(jī)失步解決方法，以及實現(xiàn)該方法的電路。
【背景技術(shù)】
[0002]動力調(diào)諧陀螺儀是一種雙自由度的撓性陀螺，因其在結(jié)構(gòu)、體積、成本方面的優(yōu)勢而廣泛應(yīng)用在航空、航天、航海和陸地車輛的導(dǎo)航與定位及油田勘探開發(fā)等軍事、民用領(lǐng)域中。
[0003]在動力調(diào)諧陀螺的實際應(yīng)用中，作為動力調(diào)諧陀螺動力源的磁滯電機(jī)的負(fù)載力矩會因環(huán)境溫度的變化而增加，致使陀螺電機(jī)發(fā)生失步，影響動力調(diào)諧陀螺的精度，最終降低導(dǎo)航的準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明解決了陀螺磁滯電機(jī)因負(fù)載力矩隨環(huán)境溫度變化從而導(dǎo)致電機(jī)失步的技術(shù)問題。
[0005]本發(fā)明的一種陀螺磁滯電機(jī)失步解決方法包含以下步驟:
[0006]步驟1、電機(jī)啟動:電流采樣模塊在直流供電電源的電壓輸入下，向三相橋輸出啟動電壓，啟動電壓經(jīng)三相變換后送入陀螺磁滯電機(jī)，激勵電機(jī)啟動；
[0007]步驟2、降壓運(yùn)行:電流采樣模塊在維持啟動電壓Ts秒，之后輸出的電壓由啟動電壓降至運(yùn)行電壓，運(yùn)行電壓經(jīng)三相變換后送入陀螺磁滯電機(jī)，電機(jī)進(jìn)入運(yùn)行階段；
[0008]步驟3、電壓監(jiān)測:陀螺磁滯電機(jī)進(jìn)入運(yùn)行階段后，將電流采樣模塊的輸出電流轉(zhuǎn)化為監(jiān)測電壓進(jìn)行監(jiān)測；
[0009]步驟4、再同步:當(dāng)電機(jī)失步監(jiān)測電壓超過參考電壓的閾值后，將電流采樣模塊的輸出電壓變?yōu)閱与妷?，并維持啟動電壓Ts秒,在啟動電壓的激勵下，陀螺磁滯電機(jī)會恢復(fù)同步狀態(tài)；
[0010]步驟5、恢復(fù)運(yùn)行:經(jīng)步驟4的再同步之后，將電流采樣模塊的輸出電壓重新恢復(fù)降低至運(yùn)行電壓，并執(zhí)行步驟3。
[0011]優(yōu)選的，Ts=8，所述供電電壓為28V，所述啟動電壓為19V，所述運(yùn)行電壓為11V。
[0012]優(yōu)選的，所述參考電壓的閾值為2?3V ;
[0013]優(yōu)選的，所述參考電壓的閾值為2.2V ;
[0014]一種實現(xiàn)上方法的電路，包括:該電路由電流采樣模塊、電壓轉(zhuǎn)換模塊、電壓比較模塊和電壓控制模塊；電流采樣模塊將其輸出的啟動和運(yùn)行電壓送入三相橋，經(jīng)過三相橋變換后的電壓被送入陀螺磁滯電機(jī)中；其中，電壓轉(zhuǎn)換模塊與電流采樣模塊相連接，將電流采樣模塊的輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓，電壓比較模塊與電壓轉(zhuǎn)換模塊相連接，將電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸出電壓與參考電壓閾值作比較，電壓比較模塊與電壓控制模塊相連接，電壓比較模塊將電壓比較的結(jié)果送入電壓控制模塊中，電壓控制模塊與電流采樣模塊連接，根據(jù)電壓比較結(jié)果控制電流采樣模塊的輸出。
[0015]優(yōu)選的，所述電流采樣模塊包括芯片N2和電容C20，其中芯片N2為MAX471芯片，N2的兩個RS+管腳短接后與直流供電電源輸出的供電電壓相連；N2的GND管腳接地；
0.1yF的電容C20連接于RS+管腳和⑶N管腳之間；N2的SHDN管腳與電壓控制模塊6的輸出連接；N2的兩個RS-端短接后接入三相橋2，向三相橋2輸出電壓；N2的OUT管腳與電壓轉(zhuǎn)換模塊4的輸入端相連接；N2的SIGN管腳懸空。
[0016]優(yōu)選的，所述電壓轉(zhuǎn)換模塊包括電阻R7、R8、R9、R10、電容C7、C8、C9和穩(wěn)壓二極管V2 ；100 Ω的電阻R7 —端與N2的OUT管腳連接，另一端與V2的負(fù)極串聯(lián)后經(jīng)V2的正極接地；IOK Ω的電阻R9—端接入V2的負(fù)極，另一端與IOK Ω的R10、0.1 μ F的電容C9串聯(lián)后接地；36ΚΩ的電阻R8 —端接入V2的負(fù)極，另一端接地；0.1 μ F的電容C7與R8并聯(lián)；
0.1yF的電容C8 —端接入R9和RlO之間，另一端接地；從町0和C9間引出輸出端，向電壓比較模塊5輸出轉(zhuǎn)換后的電壓。
[0017]優(yōu)選的，所述電壓比較模塊包括差動比較器Ν3Β、電阻R16、R17、電容C12、C13、二極管D2和555定時器Ν4 ;其中Ν3Β采用LM139型號，其正輸入端接入?yún)⒖茧妷?，?fù)輸入端接入電壓轉(zhuǎn)換模塊輸出的轉(zhuǎn)換后的電壓，供電端接入VCC，接地端接地，輸出端接入Ν4的TR管腳；10ΚΩ的電阻R17并聯(lián)于VCC和Ν3Β的輸出端之間；300ΚΩ的電阻R16 —端接入VCC，另一端與22 μ F的電容C13串聯(lián)后接地；555定時器Ν4的R管腳和VCC管腳短接后接入VCC，一個Vc管腳連接一個0.1 μ F的電容C12后接地，另一個Vc管腳和TH管腳短接后接入R16和C13之間，GND管腳接地，OUT管腳與D2的正極連接，D2的負(fù)極作為電壓比較模塊的輸出端，輸出電壓比較結(jié)果。
[0018]優(yōu)選的，電壓控制模塊包括電阻R2、R4、電容C3、C4、C5、二極管D1、穩(wěn)壓二極管V1、三極管Ql和555定時器NI ;其中NI的VCC管腳和R管腳短接后串聯(lián)300ΚΩ的電阻R4以及22 μ F的電容C4后接入NI的GND管腳，NI的一個Vc管腳串聯(lián)0.01 μ F的電容C3后接入GND管腳，另一個Vc管腳串聯(lián)一個15ΚΩ的電阻R2后接入直流供電電源的控制端，NI的TH和TR管腳短接后接入R4和C4之間，NI的OUT管腳串聯(lián)二極管Dl的正極，Dl的負(fù)極作為電壓控制模塊的輸出，與Ν2的SHDN管腳相連接；穩(wěn)定電壓為10伏的穩(wěn)壓二極管Vl的負(fù)極與NI的VCC管腳連接，正極與NI的GND管腳連接；0.1 μ F的電容C5與Vl并聯(lián)；三極管Ql的型號為2Ν5551，其基極作為電壓控制模塊的輸入與D2的負(fù)極相連接，射級與NI的GND管腳相連接，集電極與NI的TH管腳相連接。
[0019]本發(fā)明的一種陀螺磁滯電機(jī)失步解決方法及其電路，可有效對陀螺磁滯電機(jī)的失步進(jìn)行監(jiān)控，并及時將電機(jī)拉回同步狀態(tài)，確保在外界環(huán)境溫度變化的情況下陀螺精度不受影響，并具有設(shè)計簡單、方便的特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為實現(xiàn)本發(fā)明的一種陀螺磁滯電機(jī)失步解決方法的電路模塊圖；
[0021 ]圖2為圖1中電流采樣模塊、電壓轉(zhuǎn)換模塊和電壓控制模塊的電路圖；
[0022]圖3為圖1中電壓比較模塊的電路圖；
[0023]其中，1-電流米樣模塊，2-三相橋,3-陀螺磁滯電機(jī),4-電壓轉(zhuǎn)換模塊,5-電壓比較模塊，6-電壓控制模塊。【具體實施方式】
[0024]一種陀螺磁滯電機(jī)失步解決方法，包括以下步驟:
[0025]步驟1、電機(jī)啟動:電流采樣模塊在直流供電電源+28V供電的電壓輸入下，向三相橋輸出啟動電壓，本實施例中為19V，啟動電壓經(jīng)三相變換后送入陀螺磁滯電機(jī)，激勵電機(jī)啟動。
[0026]步驟2、降壓運(yùn)行:電流采樣模塊在維持啟動電壓一段時間后，本實施例中為8s，輸出的電壓由啟動電壓降至運(yùn)行電壓，本實施例中為IIV，運(yùn)行電壓經(jīng)三相變換后送入陀螺磁滯電機(jī)，電機(jī)進(jìn)入運(yùn)行階段。
[0027]步驟3、電壓監(jiān)測:陀螺磁滯電機(jī)進(jìn)入運(yùn)行階段后，將電流采樣模塊的輸出電流轉(zhuǎn)化為監(jiān)測電壓進(jìn)行監(jiān)測。在正常狀態(tài)下，工作電流較低，監(jiān)測電壓也較低。當(dāng)電機(jī)失步時，電流采樣模塊的輸出電流會增大，經(jīng)轉(zhuǎn)換后的監(jiān)測電壓也會隨之增大。
[0028]步驟4、再同步:當(dāng)電機(jī)失步監(jiān)測電壓超過設(shè)定的監(jiān)測電壓閾值后，本實施例中，閾值為2?3V，更具體的為2.2V，將電流采樣模塊的輸出電壓變?yōu)閱与妷?，并維持啟動電壓一定時間，本實施例中為8s，在啟動電壓的激勵下，陀螺磁滯電機(jī)會恢復(fù)同步狀態(tài)。
[0029]步驟5、恢復(fù)運(yùn)行:經(jīng)步驟4的在同步之后，電流采樣模塊的輸出電壓重新恢復(fù)降低至運(yùn)行電壓，并執(zhí)行步驟3。
[0030]實現(xiàn)上述方法的電路框圖如圖1所示，該電路由電流采樣模塊1、電壓轉(zhuǎn)換模塊4、電壓比較模塊5和電壓控制模塊6組成。其中電流米樣模塊I將其輸出的啟動和運(yùn)行電壓送入三相橋2,經(jīng)過三相橋2變換后的電壓被送入陀螺磁滯電機(jī)3中。電壓轉(zhuǎn)換模塊4與電流采樣模塊I相連接，將電流采樣模塊I的輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓。電壓比較模塊5與電壓轉(zhuǎn)換模塊4相連接，將電壓轉(zhuǎn)換模塊4的輸出電壓與參考電壓閾值作比較后將比較結(jié)果送入與電壓比較模塊5連接的電壓控制模塊6中，電壓控制模塊6與電流采樣模塊I連接，根據(jù)電壓比較結(jié)果控制電流采樣模塊I的輸出。
[0031]如圖2所示，所述電流采樣模塊I包括芯片N2和電容C20，其中芯片N2為MAX471芯片，N2的兩個RS+管腳短接后與直流供電電源輸出的供電電壓相連；N2的GND管腳接地；
0.1 μ F的電容C20連接于RS+管腳和⑶N管腳之間；Ν2的SHDN管腳與電壓控制模塊6的輸出連接；Ν2的兩個RS-端短接后接入三相橋2，向三相橋2輸出電壓；Ν2的OUT管腳與電壓轉(zhuǎn)換模塊4的輸入端相連接；Ν2的SIGN管腳懸空。
[0032]如圖2所示，所述電壓轉(zhuǎn)換模塊4包括電阻R7、R8、R9、R10、電容C7、C8、C9和穩(wěn)定電壓為參考電壓閾值的穩(wěn)壓二極管V2 ；100Ω的電阻R7 —端與Ν2的OUT管腳連接，另一端與V2的負(fù)極串聯(lián)后經(jīng)V2的正極接地；10ΚΩ的電阻R9—端接入V2的負(fù)極，另一端與IOK Ω的R10、0.1yF的電容C9串聯(lián)后接地；36ΚΩ的電阻R8—端接入V2的負(fù)極，另一端接地；0.1 μ F的電容C7與R8并聯(lián)；0.1 μ F的電容C8 —端接入R9和RlO之間，另一端接地；從RlO和C9間引出輸出端，向電壓比較模塊5輸出轉(zhuǎn)換后的電壓。
[0033]如圖3所示，所述電壓比較模塊5包括差動比較器Ν3Β、電阻R16、R17、電容C12、C13、二極管D2和555定時器Ν4 ;其中Ν3Β采用LM139型號，其正輸入端接入?yún)⒖茧妷?，?fù)輸入端接入電壓轉(zhuǎn)換模塊4輸出的轉(zhuǎn)換后的電壓，供電端接入VCC，接地端接地，輸出端接入Ν4的TR管腳；IOK Ω的電阻R17并聯(lián)于VCC和Ν3Β的輸出端之間；300ΚΩ的電阻R16 —端接入VCC，另一端與22 μ F的電容C13串聯(lián)后接地；555定時器Ν4的R管腳和VCC管腳短接后接入VCC，一個Vc管腳連接一個0.1 μ F的電容C12后接地，另一個Vc管腳和TH管腳短接后接入R16和C13之間，GND管腳接地，OUT管腳與D2的正極連接，D2的負(fù)極作為電壓比較模塊的輸出端，輸出電壓比較結(jié)果。
[0034] 如圖2所示，電壓控制模塊6包括電阻R2、R4、電容C3、C4、C5、二極管Dl、穩(wěn)壓二極管V1、三極管Ql和555定時器NI ;其中NI的VCC管腳和R管腳短接后串聯(lián)300Κ Ω的電阻R4以及22 μ F的電容C4后接入NI的GND管腳，NI的一個Vc管腳串聯(lián)0.01 μ F的電容C3后接入GND管腳，另一個Vc管腳串聯(lián)一個15ΚΩ的電阻R2后接入直流供電電源的控制端，NI的TH和TR管腳短接后接入R4和C4之間，NI的OUT管腳串聯(lián)二極管Dl的正極，Dl的負(fù)極作為電壓控制模塊6的輸出，與Ν2的SHDN管腳相連接；穩(wěn)定電壓為10伏的穩(wěn)壓二極管Vl的負(fù)極與NI的VCC管腳連接，正極與NI的GND管腳連接；0.1 μ F的電容C5與Vl并聯(lián)；三極管Ql的型號為2Ν5551，其基極作為電壓控制模塊6的輸入與D2的負(fù)極相連接，射級與NI的GND管腳相連接，集電極與NI的TH管腳相連接。
【權(quán)利要求】
1.一種陀螺磁滯電機(jī)失步解決方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟1、電機(jī)啟動:電流米樣模塊在直流供電電源的電壓輸入下，向三相橋輸出啟動電壓，啟動電壓經(jīng)三相變換后送入陀螺磁滯電機(jī)，激勵電機(jī)啟動； 步驟2、降壓運(yùn)行:電流采樣模塊在維持啟動電壓Ts秒，之后輸出的電壓由啟動電壓降至運(yùn)行電壓，運(yùn)行電壓經(jīng)三相變換后送入陀螺磁滯電機(jī)，電機(jī)進(jìn)入運(yùn)行階段； 步驟3、電壓監(jiān)測:陀螺磁滯電機(jī)進(jìn)入運(yùn)行階段后，將電流采樣模塊的輸出電流轉(zhuǎn)化為監(jiān)測電壓進(jìn)行監(jiān)測； 步驟4、再同步:當(dāng)電機(jī)失步監(jiān)測電壓超過參考電壓的閾值后，將電流采樣模塊的輸出電壓變?yōu)閱与妷?，并維持啟動電壓Ts秒，在啟動電壓的激勵下，陀螺磁滯電機(jī)會恢復(fù)同步狀態(tài)； 步驟5、恢復(fù)運(yùn)行:經(jīng)步驟4的再同步之后，將電流采樣模塊的輸出電壓重新恢復(fù)降低至運(yùn)行電壓，并執(zhí)行步驟3。
2.如權(quán)利要求1所述的一種陀螺磁滯電機(jī)失步解決方法，其特征在于:Ts=8，所述供電電壓為28V，所述啟動電壓為19V，所述運(yùn)行電壓為IIV。
3.如權(quán)利要求1所述的一種陀螺磁滯電機(jī)失步解決方法，其特征在于:所述參考電壓的閾值為2~3V。
4.如權(quán)利要求3所述的一種陀螺磁滯電機(jī)失步解決方法，其特征在于:所述參考電壓的閾值為2.2V。
5.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的電路，包括:電流采樣模塊(I)、電壓轉(zhuǎn)換模塊(4)、電壓比較模塊(5)和電壓控制模塊(6);電流米樣模塊(I)將其輸出的啟動和運(yùn)行電壓送入三相橋(2)，經(jīng)過三相橋(2)變換后的電壓被送入陀螺磁滯電機(jī)(3)中；其特征在于:電壓轉(zhuǎn)換模塊(4)與電流采樣模塊(I)相連接，將電流采樣模塊(I)的輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓，電壓比較模塊(5 )與電壓轉(zhuǎn)換模塊(4 )相連接,將電壓轉(zhuǎn)換模塊(4 )的輸出電壓與參考電壓閾值作比較，電壓比較模塊(5)與電壓控制模塊(6)相連接，電壓比較模塊(5)將電壓比較的結(jié)果送入電壓控制模塊(6 )中，電壓控制模塊(6 )與電流采樣模塊(I)連接，根據(jù)電壓比較結(jié)果控制電流采樣模塊(I)的輸出。
6.如權(quán)利要求5所述的電路，其特征在于:所述電流采樣模塊(I)包括芯片N2和電容C20，其中芯片N2為MAX471芯片，N2的兩個RS+管腳短接后與直流供電電源輸出的供電電壓相連；N2的GND管腳接地；0.1 μ F的電容C20連接于RS+管腳和⑶N管腳之間；Ν2的SHDN管腳與電壓控制模塊6的輸出連接；Ν2的兩個RS-端短接后接入三相橋2，向三相橋2輸出電壓；Ν2的OUT管腳與電壓轉(zhuǎn)換模塊4的輸入端相連接；Ν2的SIGN管腳懸空。
7.如權(quán)利要求5所述的電路，其特征在于:所述電壓轉(zhuǎn)換模塊(4)包括電阻R7、R8、R9、R10、電容C7、C8、C9和穩(wěn)定電壓為參考電壓閾值的穩(wěn)壓二極管V2 ；100Ω的電阻R7—端與Ν2的OUT管腳連接，另一端與V2的負(fù)極串聯(lián)后經(jīng)V2的正極接地；10ΚΩ的電阻R9 —端接入V2的負(fù)極，另一端與IOK Ω的R10、0.1yF的電容C9串聯(lián)后接地；36ΚΩ的電阻R8—端接入V2的負(fù)極，另一端接地；0.1 μ F的電容C7與R8并聯(lián)；0.1 μ F的電容C8 —端接入R9和RlO之間，另一端接地；從RlO和C9間引出輸出端，向電壓比較模塊5輸出轉(zhuǎn)換后的電壓。
8.如權(quán)利要求5所述的電路，其特征在于:所述電壓比較模塊(5)包括差動比較器N3B、電阻R16、R17、電容C12、C13、二極管D2和555定時器N4 ;其中N3B采用LM139型號，其正輸入端接入?yún)⒖茧妷?，?fù)輸入端接入電壓轉(zhuǎn)換模塊(4 )輸出的轉(zhuǎn)換后的電壓，供電端接入VCC，接地端接地，輸出端接入N4的TR管腳；10ΚΩ的上拉電阻R17并聯(lián)于VCC和Ν3Β的輸出端之間；300ΚΩ的電阻R16 —端接入VCC，另一端與22 μ F的電容C13串聯(lián)后接地；555定時器Ν4的R管腳和VCC管腳短接后接入VCC，一個Vc管腳連接一個0.1 μ F的電容C12后接地，另一個Vc管腳和TH管腳短接后接入R16和C13之間，GND管腳接地，OUT管腳與D2的正極連接，D2的負(fù)極作為電壓比較模塊的輸出端，輸出電壓比較結(jié)果。
9.如權(quán)利要求5所述的電路，其特征在于:電壓控制模塊(6)包括電阻R2、R4、電容C3、C4、C5、二極管Dl、穩(wěn)壓二極管V1、三極管Ql和555定時器NI ;其中NI的VCC管腳和R管腳短接后串聯(lián)300ΚΩ的電阻R4以及22 μ F的電容C4后接入NI的GND管腳，NI的一個Vc管腳串聯(lián)0.01 μ F的電容C3后接入GND管腳，另一個Vc管腳串聯(lián)一個15ΚΩ的電阻R2后接入直流供電電源的控制端，NI的TH和TR管腳短接后接入R4和C4之間，NI的OUT管腳串聯(lián)二極管Dl的正極，Dl的負(fù)極作為電壓控制模塊(6)的輸出，與Ν2的SHDN管腳相連接；穩(wěn)定電壓為10伏的穩(wěn)壓二極管Vl的負(fù)極與NI的VCC管腳連接，正極與NI的GND管腳連接；0.1yF的電容C5與Vl并聯(lián)；三極管Ql的型號為2Ν5551，其基極作為電壓控制模塊(6)的輸入與D2的負(fù)極相連接，射級與NI的GND管腳相連接，集電極與NI的TH管腳相連接。
【文檔編號】H02P6/00GK103916057SQ201410125910
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】王海軍, 湯繼兵, 李海濱, 羅麟經(jīng), 李金國, 楊麗 申請人:北京自動化控制設(shè)備研究所