陀螺仪数字可调式测试电源方案设计

发布者:灵感火花最新更新时间:2014-12-18 来源: eccn关键字:陀螺仪  可调式测试电源 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章
陀螺电机是惯性器件陀螺仪的主要构成部分,而陀螺仪是惯性导航系统的核心元件,广泛运用于舰船导航和各种武器系统中。陀螺电机的性能好坏,将直接影响陀螺仪的性能以及整个惯导系统的导航精度,因此,对于陀螺电机供电电源的设计显得十分重要,其电压、频率稳定度等都直接影响电机的工作精度。

为了模拟实际装备中陀螺电机升压启动、降压工作的启动方式,以及在不同电源频率和电压下对陀螺电机的工作性能进行测试分析,本文在普通三相方波电源的基础上,设计了一种陀螺电机专用数字可调式测试电源,并通过测试实验进行了实用性及可靠性验证。

1 主要技术指标

1)输入电源:交流220 V±20%,50 Hz;

2)输出电源:三相方波,0~120 V可调(电压);1 KHz/500 Hz(频率);频率稳定度小于0.1 Hz相位差为120°±0.5°。

2 方案设计

图l为三相方波电源电路原理图。其中,220 V/50Hz交流电为该电源提供能量,通过AC/DC变换,输出最高达200V的直流电平;16位并行信号是来自于计算机产生的控制信号,为AC/DC变换提供参考电压,控制输出直流电压大小。电路的频率是通过温补晶振产生3.84 MHz的信号,将此频率信号先后分别进行分频、分相、驱动,以控制开关功率器件的导通和关断。该电源最终输出的信号是三相1 kHz/500 Hz、电压幅值在0~150 V内线性可调的方波信号。



3 电路设计

1)AC/DC变换 AC/DC变换器采用FDPS开关电源。该开关电源基本工作原理及基本电路框图如图2所示。



对于图2(a)中的单极性矩形脉冲,其直流电压平均值取决于矩形脉冲的宽度,脉冲越宽,其直流电压平均值也越高。其中



。当Um和T均不变时,输出直流电压平均值与矩形脉冲宽度成正比。因此,通过调节PWM脉冲宽度调节输出直流电压的大小。

图2(b)所示开关电源基本电路框图就是基于此原理,通过0~5 V直流电压信号调整PWM波脉冲宽度的大小,进而调节开关电源输出直流电压的大小。

在该三相方波电源中,所采用的开关电源有2个输入,1个输出。一个输入为220 V/50 Hz交流电;另一个输入为0~5 V的直流电压信号,其作用是调节PWM脉冲宽度,从而进一步调节开关电源的输出直流电压。

2)晶振选择 该电源采用3.84 MHz的高精度温度补偿石英晶体振荡器,其技术指标如表1所示,各技术指标满足该电源对频率信号的要求。



3)分频、分相电路 分频电路采用双4位可编程计数器MCl4569及12状态二进制计数器MCl4040的组合电路实现;分相电路采用环形脉冲分配器CH250B,如图3所示。



通过设定双4位可编程计数器MCl4569的P7~PO引脚,将晶振输出的3.84MHz频率信号分频20倍,输出192 kHz脉冲频率信号,该信号占空比为5%。将192 kHz脉冲频率信号通过12状态二进制计数器MCl4040,在Q5引脚输出占空比为50%的6 kHz频率信号,在Q6引脚输出占空比为50%的3 kHz在频率信号。通过2选1开关,在6 kHz和3 kHz选择一种频率信号,并将所选择的信号连接至环形脉冲分配器CH250B。设置CH250B为单6拍工作方式,在其A、B、C3个引脚上输出3路1 kHz或500Hz频率信号,该信号占空比为50%,两两之间的相位差为120°。[page]

通过该电路输出的三相频率信号,频率稳定性好、抗干扰能力强、相位精确,满足电源对频率信号的要求。

4)驱动电路 三相驱动电路由三极管电路和电流互感器电路2部分组成,其中一相信号的驱动电路如图4所示。



由于CH250B输出的信号的电流较小,一般为5~1O mA,因此需要将信号的电流进行放大,以便驱动后续电路中的元器件。电流互感器为电感元件,电感两端不能含有直流成份,否则电感会发热,严重时会损坏电感元件,因此信号需要隔直后才能加在电感两端,图4中C2、C3是两个隔直电容。

A点是环形脉冲分配器CH250B输出的1 kHz频率信号,高电平约为12 V,低电平则为0 V。经过隔直电容C2作用,频率信号中的直流成份不通过C2,因此在B点高电平约为6 V,低电平约为-6 V。在C点,由于三极管基极与发射极之间的压降和接地的零电平限制,高电平约为5.3 V,低电平则为0 V。通过,经过隔直电容C3的作用,在D点,高电平约为2.65 V,低电平约为-2.65 V。

电流互感器变比为1:1:1,同名端如图4中标注。因此VuP与VuN的频率相同,但是其相位差为180°,可分别驱动功率放大电路中的一对桥臂。

5)开关功率放大电路 开关功率放大电路采用6个电力晶体管和6个二极管组合实现。通过三相驱动信号控制电力晶体管的导通和关断,将开关电源输出的直流电压逆变成三相交流方波电压,其A相电压、B相电压和C相电压波形如图5所示。图中,UA表示A相输出电压,UB表示B相输出电压,UC表示C相输出电压,UAB表示A相和B相之间的线电压。





根据上述分析,如图6所示,在原有模拟调压式三相方波电源基础上(图6中右边电源),设计并制造了新的数字可调式电源(图6中左边电源)。经测试表明,其频率稳定度高、抗干扰能力强,电压大小精确可调。

4 实例验证

在实验室条件下,利用NI-6070多功能输入输出卡输出0~5 V直流电压至该电源,采用LabVIEW编程调压,对于某型陀螺电机,电源开机输出120 V启动电压,待电机进入同步转速后,由程序控制电源输出降为80 V工作电压,使得电机正常工作,在运行一段时间后断开电源,实验证明,该电源能输出各种电压值,输出精确且时间无滞后,运行稳定,为陀螺电机的正常运行和测试工作提供保障。

5 结束语

本文设计了一种陀螺电机数字可调式测试电源,实现了电源幅值、频率的精确数字可调,能够适应陀螺电机不同测试功能的需要。具有操作性强、可靠性高、方便实用的特点。该电源已经成功应用在陀螺电机声音信号在线监测系统中,实践证明该电源运行良好。
关键字:陀螺仪  可调式测试电源 引用地址:陀螺仪数字可调式测试电源方案设计

上一篇:嵌入式软件与硬件的集成测试过程研究
下一篇:分析数字电视测试技术

推荐阅读最新更新时间:2024-03-30 22:51

意法半导体推出微型3轴陀螺仪
中国,2012年9月6日 —— 横跨多重电子应用领域、全球领先的半导体供应商、全球最大的MEMS制造商 意法半导体(STMicroelectronics,简称ST;纽约证券交易所代码:STM)针对先进动作感测应用推出了市场上尺寸最小、功耗最低且性能最优的陀螺仪芯片。 意法半导体的L3GD20H陀螺仪尺寸仅为3 x 3x 1mm,是目前市场上最小的陀螺仪芯片,且通过意法半导体经过市场验证的高品质MEMS制造工艺进行大量生产。新产品的占板面积仅为上一代产品的二分之一,并拥有更佳的分辨率、更高的准确度、卓越的稳定性以及更快的反应速度,可在智能消费电子产品内实现更小的检测机制,目标应用包括手机、平板电脑、游戏机控制器、数位相机以及工业控
[家用电子]
水平井光纤陀螺仪测井技术成功应用
  近日,江苏油田地质测井处应用爬行器配合光纤陀螺仪测井技术圆满完成了曲1-3HF水平井陀螺测井任务,标志着该处首次应用此项技术获得成功。   爬行器配合光纤陀螺仪测井是利用井下爬行器,将光纤陀螺仪推送到井下大斜度及水平段的预定位置,进而测量井身轨迹的一项技术。   光纤陀螺仪由于外径大、重量重,在水平井段的推送难度大。针对这一问题,该公司地质测井处积极开展技术攻关,改进施工工艺,合理安排 仪器 串连接,最终成功操作爬行器将光纤陀螺测井仪推送到曲1-3HF井3700米水平段并顺利完成测井任务,填补了江苏测井在水平井光纤陀螺仪测井项目上的空白。   光纤陀螺仪是一种能够精确地确定运动物体的方位的仪器,它是现代航空,航海,航天和国防
[测试测量]
ST推出全新陀螺仪,瞄准手机和相机图像稳定应用
中国,2013年9月17日 ——横跨多重电子应用领域、全球领先的半导体供应商、全球第一大消费电子和便携设备MEMS供应商意法半导体 来源:IHS,MEMS H2 2012 Special Report ](STMicroelectronics,简称ST;纽约证券交易所代码:STM)推出新系列陀螺仪产品,为智能手机和数码相机带来更好的光学图像稳定功能。 光学图像稳定已成为今天的智能手机和数码相机的重要功能。通过实时调整镜头以修正相机晃动对成像的不良影响,可大幅提改进图像的锐利度,尤其针对在光源不足的条件下的拍照,因为在光线不足时曝光时间长,拍照时手的晃动会导致图像模糊。 此外,为保证最高的可靠性,新的2轴(L2G3IS)和3轴
[传感器]
ADI: MEMS传感器实现流畅导航
导航通常与汽车、飞机及船舶相关。然而,在工业和医疗保健领域,精密导航正日益广泛地运用于从工厂机械和手术机器人到应急响应跟踪的各种应用。现有多种与定位、转向和引导设备相关的方法,可用于获得位置、方向和运动信息。事实上,许多应用已普遍依赖于GPS。 然而,当涉及到室内导航以及处理更复杂、更具环境挑战性的情况时,单靠GPS已无法满足需求。 ADI公司亚太区微机电产品市场和应用经理赵延辉先生介绍到:“目前手机导航主要还是依赖GPS和WIFI,而在隧道或高密度环境下,这些信号强度弱,或是直接丢星,无法进行导航。此时,实际是可以依靠手机里的MEMS传感单元的。众所周知,目前智能机里都集成了众多MEMS传感器,比如加速度计、陀螺仪、磁力计、气压
[传感器]
ADI: MEMS传感器实现流畅导航
意法半导体推出全新‘陀螺仪’角速度传感器
  2008年6月9日,MEMS产品市场企业意法半导体推出新款MEMS单轴航向陀螺仪LISY300AL,这款产品采用7 x 7 x 1.5mm的表面贴装封装,角速度测量性能高达每秒300度(全量程)。新产品的主要特性包括:高灵敏度,电源电压范围扩大,从2.7V到3.6V,省电模式可选。新产品还有助于降低游戏控制器、直观指向设备、车用或个人用导航仪等设备的待机功耗,并具备图像稳定功能。   利用意法半导体市场领先的MEMS技术,结合MEMS技术出色的强健性能,在温度变化的条件下和整个产品生命周期内,LISY300AL的灵敏度表现非常稳定。这个特性可以简化设计,提高传感器的可靠性。LISY300AL还在封装内整合一个低通滤波器
[新品]
意法半导体推出全新‘<font color='red'>陀螺仪</font>’角速度传感器
陀螺仪和磁罗盘在油田井喷检测中的应用
现在,人身安全是我们时刻都挂在嘴边的安全意识。而很多危险的如钻井,矿井安全的,都时刻存在着安全隐患。现如今陀螺仪和磁罗盘在油田井喷检测中的应用,大大提高了检测的质量,也保证了人身安全。VTI是陀螺仪生产的一个厂商,介绍其新陀螺指南。该陀螺仪是该公司最新的除了它的高度赞誉陀螺指南陀螺虽然钻井工具套件。新的陀螺仪代表前进的一大步,准确和可靠的井筒位置和钻井安全。 VTISCC1300是一款高精度性能的三轴组合式陀螺与和加速度传感器产品,SCC1300传感器是采用VTI的3D-MEMS技术,该产品将陀螺仪和加速度传感器器的数据整合后通过SPI数据口输出。特殊的制造工艺确保产品在使用中的高可靠性、超强抗冲击能力和极小噪声,封装适合于SMD工
[测试测量]
<font color='red'>陀螺仪</font>和磁罗盘在油田井喷检测中的应用
陀螺仪传感器为何能使鼠标变得如此自由?
      在Wireless DesignLine网站编辑Jack Shandle的建议下,我们最近对一款基于陀螺仪的鼠标进行了拆解。这款名为ProGo Gyrotransport的鼠标是由Gyration公司生产的,价值150美元(其中包括一个Free Space功能鼠标以及一个接在主机上的独立USB收发适配器中的1GB闪存驱动器)。对于不熟悉这类产品的人来说,它只是一个简单易用的基于自由空间移动和手势的定位和控制系统。在假象的平面上挥动鼠标,屏幕上的光标就会跟着移动,并可以绕着链接画圈和点击按键。当你正在演讲或离开桌子时,这些操作都能够很方便地实现。   我不得不承认在一开始时遇到了一点小麻烦:因为我不能对两个按键同时操
[嵌入式]
深迪半导体收购Melexis汽车级陀螺仪产品线
深迪半导体(上海)有限公司(Senodia Technologies (Shanghai) Co., Ltd)今日正式对外宣布,公司已收购Melexis(迈来芯公司)汽车级单轴微机电(MEMS)陀螺仪产品线,该产品在全球已经广泛使用在汽车航位推算导航(惯性辅助导航)、汽车安全系统(汽车稳定系统、车辆侧翻保护)、机器人、大型工业机械、农业机械以及航空(飞行控制)、航海等领域。 目前,深迪半导体推出了型号为SZ007A的产品,是中国首款面向汽车级和工业级的单轴MEMS陀螺仪。该产品已经实现批量生产,转移产品线后第一批量产的成品也已送交海外客户手中。 SZ007A产品实物图 深迪半导体(上海)有限公司是国内首家研发成功并量
[传感器]
深迪半导体收购Melexis汽车级<font color='red'>陀螺仪</font>产品线
小广播
添点儿料...
无论热点新闻、行业分析、技术干货……
最新测试测量文章
换一换 更多 相关热搜器件
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved