適用於氣象雷達的數字伺服控制裝置製造方法
2023-06-01 17:13:01
適用於氣象雷達的數字伺服控制裝置製造方法
【專利摘要】針對現有氣象雷達驅動控制設備的不足，本實用新型提供一種適用於氣象雷達的數字伺服控制裝置，包括伺服分機和轉臺；所述伺服分機內含FPGA主控晶片電路、H維控制伺服驅動器、V維控制伺服驅動器；所述轉臺包括有H維伺服電機和V維伺服電機；此外：還設有驅動信號轉換電路、H維角度傳感器、V維角度傳感器和匯流環；經驅動信號轉換電路將FPGA主控晶片電路分別與H維控制伺服驅動器、V維控制伺服驅動器相連接；經匯流環分別將V維控制伺服驅動器與V維驅動電機、FPGA主控晶片電路與V維角度傳感器相連接；有益技術效果：本實用新型提供了一條信號連接通道，用本產品能夠驅動直流大功率伺服驅動電機。
【專利說明】適用於氣象雷達的數字伺服控制裝置
【技術領域】
[0001]本技術專利屬於氣象雷達伺服控制【技術領域】，具體為一種適用於氣象雷達的數字伺服控制裝置。
【背景技術】
[0002]目前的氣象雷達伺服控制裝置主要由伺服分機和轉臺兩部分構成。其中，轉臺與氣象雷達相連接，轉臺在伺服分機的控制下帶動氣象雷達做相應的俯仰轉動或水平方位轉動。而伺服分機對轉臺的控制多為直流控制技術或交流控制技術，上述兩種控制技術分別存在硬體兼容上的不足，具體為:基於直流控制技術的伺服控制設備能夠與FPGA控制晶片相結合，能夠實現數位化控制，但其不具有大功率伺服的能力，即伺服分機所能驅動的轉臺的負荷有限。而基於交流控制技術的伺服控制裝置無法連接數位化控制設備，即伺服分機只能採用模擬信號控制轉臺的運行，無法配合FPGA晶片使用。此外，與基於交流控制技術的伺服控制裝置相連接的模擬驅動單元還存在可移植性比較差、模塊不能集成化、可靠性穩定性很難提高、以及通用型很差的問題。
[0003]這就導致當氣象雷達伺服控制裝置只能針對特定型號的氣象雷達:當氣象雷達升級導致相應的轉臺需要升級時，易導致伺服分機無法兼容或驅動升級後的轉臺的問題。最終導致需要將整套氣象雷達伺服控制裝置都替換掉，升級成本大。
[0004]綜上所述，市面上缺少如能提供一個連接FPGA控制系統與氣象雷達伺服控制設備的硬體平臺，將極大地克服現有氣象雷達伺服控制裝置所存在的上述技術難題。
實用新型內容
[0005]針對現有氣象雷達驅動控制設備的上述不足，本實用新型提供一種適用於氣象雷達的數字伺服控制裝置，具體結構如下:
[0006]適用於氣象雷達的數字伺服控制裝置，包括伺服分機和轉臺。所述伺服分機內設有電源晶片電路11、FPGA主控晶片電路12、顯示控制電路13、網絡控制晶片電路14、通訊接口轉換電路16、Η維控制伺服驅動器17、V維控制伺服驅動器18。其中，FPGA主控晶片電路12分別與電源晶片電路11、顯示控制電路13、網絡控制晶片電路14、通訊接口轉換電路16相連接。所述轉臺包括有Η維伺服電機21、V維伺服電機22、Η維減速機23和V維減速機24。Η維伺服電機21與Η維減速機23相連接，且通過Η維減速機23帶動氣象雷達實現水平的位置旋轉。V維伺服電機22與V維減速機24相連接，且通過V維減速機24帶動氣象雷達實現豎直的俯仰旋轉。此外:還設有驅動信號轉換電路31、Η維角度傳感器32、V維角度傳感器33和匯流環34。其中，驅動信號轉換電路31的一側與FPGA主控晶片電路12相連接。驅動信號轉換電路31的另一側分別直接與Η維控制伺服驅動器17的一側、V維控制伺服驅動器18的一側相連接。Η維控制伺服驅動器17的另一側與Η維伺服電機21的信號輸入端相連接。V維控制伺服驅動器18的另一側經匯流環34與V維伺服電機22的信號輸入端相連接。FPGA主控晶片電路12與Η維角度傳感器32直接連接。FPGA主控晶片電路12經匯流環34與V維角度傳感器33相連接。
[0007]所述匯流環34安裝在氣象雷達方位轉臺中，上部與方位轉臺的主軸連接,下部與方位轉臺的固定支架相連接。
[0008]有益技術效果
[0009]本實用新型解決了傳統的基於直流控制技術的氣象雷達伺服控制系統不具有大功率伺服驅動能力，對大功率負載天線驅動帶來難題。傳統的基於交流控制技術的氣象雷達伺服控制系統很難實現直接數字控制設備的難題。
[0010]本實用新型提供了一條FPGA與雷達轉臺上電機之間的信號連接通道，克服由於雷達天線的旋轉而導致的信號無法傳遞的難題:通過Η維角度傳感器32和V維角度傳感器33將與轉臺連接的氣象雷達的運行狀態傳遞至伺服分機中的FPGA控制系統，通過驅動信號轉換電路31將FPGA產生的電機驅動指令分別經過Η維控制伺服驅動器17、V維控制伺服驅動器18和匯流環34傳遞至Η維伺服電機21、V維伺服電機22，在通過與Η維伺服電機21、V維伺服電機22相連接的Η維減速機23和V維減速機24帶動與轉臺連接的氣象雷達做相應的轉動。
[0011]本實用新型的角度傳感器採用高精度的光電角編碼器作為角度反饋器件。
[0012]本實用新型具有結構簡單、低成本，通用性好等優點。
[0013]本實用新型是通過驅動信號轉換電路31直接傳遞數位訊號至伺服驅動器，伺服驅動器來進行電機驅動，無需額外的軟體二次開發。
[0014]在本實用新型中，僅需確保Η維Η向，水平方向控制伺服驅動器17的功率與Η維伺服電機21的功率匹配，V維V向，俯仰方向控制伺服驅動器18的功率和V維伺服電機22的功率匹配，即可實現本實用新型設備選型的通用性，即本產品具有廣泛的兼容性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的結構框圖。
[0016]圖中的序號為:電源晶片電路11、FPGA主控晶片電路12、顯示控制電路13、網絡控制晶片電路14、通訊接口轉換電路16、Η維控制伺服驅動器17、V維控制伺服驅動器18、Η維伺服電機21、V維伺服電機22、Η維減速機23、V維減速機24、驅動信號轉換電路31、Η維角度傳感器32、V維角度傳感器33、匯流環34。
【具體實施方式】
[0017]現結合附圖詳細說明本實用新型的結構特點。
[0018]參見圖1，適用於氣象雷達的數字伺服控制裝置，包括伺服分機和轉臺。所述伺服分機內設有電源晶片電路11、FPGA主控晶片電路12、顯示控制電路13、網絡控制晶片電路14、通訊接口轉換電路16、Η維控制伺服驅動器17、V維控制伺服驅動器18。其中，FPGA主控晶片電路12分別與電源晶片電路11、顯示控制電路13、網絡控制晶片電路14、通訊接口轉換電路16相連接。所述轉臺包括有Η維伺服電機21、V維伺服電機22、H維減速機23和V維減速機24。Η維伺服電機21與Η維減速機23相連接，且通過Η維減速機23帶動氣象雷達實現水平的位置旋轉。V維伺服電機22與V維減速機24相連接，且通過V維減速機24帶動氣象雷達實現豎直的俯仰旋轉。此外:還設有驅動信號轉換電路31、Η維角度傳感器32、V維角度傳感器33和匯流環34。其中，驅動信號轉換電路31的一側與FPGA主控晶片電路12相連接。驅動信號轉換電路31的另一側分別直接與Η維控制伺服驅動器17的一側、V維控制伺服驅動器18的一側相連接。Η維控制伺服驅動器17的另一側與Η維伺服電機21的信號輸入端相連接。V維控制伺服驅動器18的另一側經匯流環34與V維伺服電機22的信號輸入端相連接。FPGA主控晶片電路12與Η維角度傳感器32直接連接。FPGA主控晶片電路12經匯流環34與V維角度傳感器33相連接。
[0019]進一步說，匯流環34的型號為HLZ-LD16X-422，Η維角度傳感器32的型號為SSS58G-N11KKA02P系列，V維角度傳感器33的型號為SAS58G-NF2KKA02P系列。
[0020]更進一步說，Η維控制伺服驅動器17與Η維伺服電機21分別為交流驅動器和交流電機。優選的方案是:Η維控制伺服驅動器17的型號為MDHT3530E，Η維伺服電機21的型號為 MHME102G1G。
[0021]更進一步說，V維控制伺服驅動器18與V維伺服電機22分別為交流驅動器和交流電機。優選的方案是:V維控制伺服驅動器18的型號為MDHT3530E，V維伺服電機22的型號為 MHME102G1G。
[0022]進一步說，驅動信號轉換電路31內含一枚SN65LBC174A16作為驅動信號轉換晶片，由驅動信號轉換電路31中的SN65LBC174A16晶片直接將FPGA的輸出信號轉換為伺服驅動器所能識別的數字脈衝信號。
[0023]進一步說，Η維角度傳感器32安裝在氣象雷達方位機構的方位同步裝置中，V維角度傳感器33安裝在俯仰機構的俯仰信號傳送裝置中。
[0024]進一步說，所述交流的V維控制伺服驅動器18兼容直流伺服驅動器，所述交流的V維伺服電機22兼容直流電機。所述交流的Η維控制伺服驅動器17兼容直流伺服驅動器，所述交流的Η維伺服電機21兼容直流電機。
[0025]進一步說，網絡控制晶片電路14由W5300作為網絡控制晶片與主控FPGA晶片進行通信，同時W5300與外界的監控終端進行通信控制。Η維角度傳感器32和V維角度傳感器33為光電編碼器，所述光電編碼器同時兼容機械式數字輸出編碼器。
【權利要求】
1.適用於氣象雷達的數字伺服控制裝置，包括伺服分機和轉臺；所述伺服分機內設有電源晶片電路(11)、FPGA主控晶片電路(12)、顯示控制電路(13)、網絡控制晶片電路(14)、通訊接口轉換電路(16)、H維控制伺服驅動器(17)、V維控制伺服驅動器(18);其中，FPGA主控晶片電路(12)分別與電源晶片電路(11)、顯示控制電路(13)、網絡控制晶片電路(14)、通訊接口轉換電路(16 )相連接；所述轉臺包括有H維伺服電機(21)、V維伺服電機(22 )、H維減速機(23 )和V維減速機(24) ;H維伺服電機(21)與H維減速機(23 )相連接，且通過H維減速機(23)帶動氣象雷達實現水平的位置旋轉；V維伺服電機(22)與V維減速機(24)相連接，且通過V維減速機(24)帶動氣象雷達實現豎直的俯仰旋轉； 其特徵在於:還設有驅動信號轉換電路(31)、H維角度傳感器(32)、V維角度傳感器(33)和匯流環(34);其中，驅動信號轉換電路(31)的一側與FPGA主控晶片電路(12)相連接；驅動信號轉換電路(31)的另一側分別直接與H維控制伺服驅動器(17)的一側、V維控制伺服驅動器(18)的一側相連接；H維控制伺服驅動器(17)的另一側與H維伺服電機(21)的信號輸入端相連接維控制伺服驅動器(18)的另一側經匯流環(34)與V維伺服電機(22)的信號輸入端相連接；FPGA主控晶片電路(12)與H維角度傳感器(32)直接連接；FPGA主控晶片電路(12)經匯流環(34)與V維角度傳感器(33)相連接。
2.如權利要求1所述的適用於氣象雷達的數字伺服控制裝置，其特徵在於:匯流環(34)的型號為HLZ-LD16X-422，H維角度傳感器(32)的型號為SSS58G-N11KKA02P，V維角度傳感器(33)的型號為SAS58G-NF2KKA02P。
3.如權利要求1所述的適用於氣象雷達的數字伺服控制裝置，其特徵在於:H維控制伺服驅動器(17)與H維伺服電機(21)分別為交流驅動器和交流電機。
4.如權利要求3所述的適用於氣象雷達的數字伺服控制裝置，其特徵在於:H維控制伺服驅動器(17)的型號為MDHT3530E，H維伺服電機(21)的型號為MHME102G1G。
5.如權利要求1所述的適用於氣象雷達的數字伺服控制裝置，其特徵在於:V維控制伺服驅動器(18)與V維伺服電機(22)分別為交流驅動器和交流電機。
6.如權利要求5所述的適用於氣象雷達的數字伺服控制裝置，其特徵在於:V維控制伺服驅動器(18)的型號為MDHT3530E，V維伺服電機(22)的型號為MHME102G1G。
7.如權利要求1所述的適用於氣象雷達的數字伺服控制裝置，其特徵在於:由驅動信號轉換電路(31)將FPGA主控晶片電路(12)的輸出信號轉換為數字脈衝信號。
8.如權利要求1所述的適用於氣象雷達的數字伺服控制裝置，其特徵在於:H維角度傳感器(32)和V維角度傳感器(33)為光電編碼器。
【文檔編號】G05B19/04GK204065713SQ201420468011
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年8月19日 優先權日:2014年8月19日
【發明者】田楊松, 李家良, 凡玉傑 申請人:安徽四創電子股份有限公司